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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yi)s=Q:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Iqn (NOq^[  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, */_'pt  
^\kH^   
SH#*Lc   
-(>Ch>O  
  class filler ,,+4d :8$  
  { 8ICV"8(  
public : 6GPI gPL,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wW/q#kc  
} ; X/90S2=P  
c8Ud<M .  
Zd%wX<hU"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XogCq?_m  
v;U5[  
rGXUV`5Na  
RjTGm=1w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZO%iyc%  
Hb::;[bm:  
iRlpNsN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1_A_)l11  
|$e'y x6j  
Gk/cP`  
HZ2W`wo  
二. 战前分析 GBWL0'COV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 UV0[S8A  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j;7E+Yp  
D6l. x]K  
"P54|XIJ\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gzqp=I[%  
  /* --------------------------------------------- */ Wz"H.hf  
vector < int *> vp( 10 ); Kop(+]Q&n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -zn_d]NV  
/* --------------------------------------------- */ 5V\",PA W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JAP(J~  
/* --------------------------------------------- */ B2P@9u|9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CaO-aL  
  /* --------------------------------------------- */ ZTz07Jt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |FM*1Q[1  
/* --------------------------------------------- */ <Z<meB[g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'P" i9j  
g}W|q"l?i  
c-}[v<o  
% @+j@i`&  
看了之后,我们可以思考一些问题: QIevps*  
1._1, _2是什么? 1JfZstT  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0Ci/-3HV!  
2._1 = 1是在做什么? N$IA~)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *B}O  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3 V>$H\H  
e0(aRN{W  
Cl9nmyf   
三. 动工 3Jlap=]68S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4oueLT(zc  
6hv.;n};  
Bt(<Xj D  
h9CTcWGt  
template < typename T > $7c,<=  
class assignment 3\Q9>>  
  { ZV+tHgzlv5  
T value; :v;U7  
public : KXK5\#+L  
assignment( const T & v) : value(v) {} dpsc gW{M  
template < typename T2 > (.V),NKG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dXQC}JA  
} ; 9A} *  
#Xox2{~  
rzn,N FI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \yFUQq:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FX|&o >S(8  
&JqaIJh   
O>1Cx4s5  
e@anX^M;  
  class holder )X[2~E  
  { / + %  
public : ^Y%_{   
template < typename T > ,!^5w,P:   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~'KqiUY  
  { 0]iaNR %  
  return assignment < T > (t); #Gg^QJ*  
} \|HNFxT`  
} ; .6azUD4  
"O<ETHd0  
v[^8_y}A`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~"#HHaBO#  
9 %4:eTcp  
  static holder _1;  ;tZQ9#S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G%t>Ll``C  
PC<_1!M]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wN4#j}C  
而不用手动写一个函数对象。 ]lBCK  
C` ky=  
>20dK  
-|KZOea  
四. 问题分析 PBCGC^0{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =(D"(OsQ/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h )5S4)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &k%>u[Bo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /G'3!S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3U+FXK#6  
E KV[cq  
五. 问题1:一致性 tOLcnWt   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~vt9?(h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q]/%Y[%|  
n*=#jL  
struct holder w"s@q$}]8M  
  { FZj>N(  
  // \"nut7";2  
  template < typename T > o?hr>b  
T &   operator ()( const T & r) const Lm2) 3;ei  
  { &t AYF_}  
  return (T & )r; -R:_o1"  
} cS9jGD92  
} ;  3}8o 9  
poxF`a6e+  
这样的话assignment也必须相应改动: G_S>{<[  
pcwYgq#5  
template < typename Left, typename Right > t'Wv? ,  
class assignment 7 s5(eQI  
  { pOo016afmA  
Left l; 0zB[seyE  
Right r; "O4A&PJD  
public : ]>VG}e~b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >- \bLr  
template < typename T2 > r.\L@Y<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K8&;B)VT>  
} ; % (y{Sca  
#6< 1 =I'j  
同时,holder的operator=也需要改动: OpEH4X.Z  
?e<2'\5v  
template < typename T > }ARA K^%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `{G&i\"n  
  { x~!|F5JbM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &b tI#  
} ~ $g:  
nJ2x;';lA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 PU/<7P*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 96(Mu% l  
7*{f*({  
return l(rhs) = r; -9i7Ja  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 sE6>JaH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *c94'Tcl  
Lr$M k#'B  
template < typename Tp > {4G/HW28  
class constant_t c Rq2 re  
  { VIP7j(#t_g  
  const Tp t; T+F]hv'  
public : 0\ = du  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TB! I  
template < typename T > -$Hu $Y}>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7t:RQ`$:  
  { yQD>7%x  
  return t; _xp8*2~-  
} Mz(Vf1pi%  
} ; 0B]q /G(  
+y?Ilkk;j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6(f 'P_*  
下面就可以修改holder的operator=了 .+/d08]  
d}[cX9U/  
template < typename T > ro{!X,_$,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +1!iwmch>  
  { Kf[d@ L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x?+w8jSR  
} 'j6O2=1  
T`ibulp  
同时也要修改assignment的operator() "0P`=n  
20|`jxp  
template < typename T2 > @i1e0;\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &Vz$0{d5  
现在代码看起来就很一致了。 "%gsGtS  
;/j2(O^  
六. 问题2:链式操作 >CqzC8JF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E[]5Od5#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 No'?8+i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [X.bR$>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vA1Yya B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E+]9!fDy<  
N>!:bF  
template < typename T > 8Y?M:^f~  
struct result_1 >1Z"5F7=  
  { ' rcqy1-&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (j&:  
} ; \!-BR0+y;  
N]A# ecm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (jM0YtrD  
r!mRUw'u  
template < typename T > ?l0Qi  
struct   ref li r=0oq<  
  { T }}2J/sj  
typedef T & reference; F)LbH& Kn  
} ; 5`QcPDp{z  
template < typename T > t;e&[eg  
struct   ref < T &> ~|V^IJZ22  
  { faDSyBLo  
typedef T & reference; `t~jHe4!Y  
} ; 2s\ClT  
`@/)S^jBau  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m+TAaK  
1UP=(8j/  
template < typename T > cuhp4!!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \H fAKBT  
  { ]ordqulq1  
  return l(t) = r(t); c{1;x)L  
} ^,>w`8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 o|kykxcq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5X)8Nwbc  
fK J-/{|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @NiuT%#c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \CL8~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fjh|V9H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C$OVN$lL`8  
最后的布局是: 2%W;#oi?  
                Add H3A$YkK [  
              /   \ 2r, c{Ah@D  
            Divide   5 1qRquY  
            /   \ qb>41j9_t  
          _1     3 *NmY]  
似乎一切都解决了?不。 $C4~v  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I\~[GsDY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 s^wm2/Yw  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: B*(]T|ff<  
53HA6:Q[  
template < typename Right > [FO4x`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c|&3e84U  
Right & rt) const 6hxZ5&;(*  
  { a+w2cN'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QNj]wm=mp  
} Re$h6sh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G;Li!H  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Nd~B$venh  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 KGz Nj%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1 /. BP  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 A~?M`L>B  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? l4bytI{63  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ig,.>'+l  
o*cu-j3  
template < class Action > d*@T30  
class picker : public Action e97G]XLR  
  { <xI<^r'C9e  
public : |&; ^?M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )4yP(6|lx  
  // all the operator overloaded 8dGsV5"*  
} ; BI1M(d#1L"  
,>;21\D  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 aZFpt/.d  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: $D bnPZ2$  
17LhgZs&  
template < typename Right > !GcBNQ1p+7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _olQ;{ U:  
  { <LHhs <M'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tW\yt~q,  
} "r9Rr_, >  
 YKyno?m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #[+# bw_6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]I?.1X5d0  
uO%0rKW  
template < typename T >   struct picker_maker SyWZOE%p  
  { I'/3_AX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K d&/9<{>  
} ; d)o5JD/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \TQZZ_Z  
  { Q+:y  
typedef picker < T > result; Br1R++]  
} ; OUX7 *_  
pgU [di  
下面总的结构就有了: =RoG?gd{R  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~iL^KeAp   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >B BV/C'9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AGlBvRX7e  
至此链式操作完美实现。 F.9}jd{  
{{G)Ry*pb  
I2Xd"RHN  
七. 问题3 TEtmmp0OD  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 WtT;y|W  
HW@wia  
template < typename T1, typename T2 > d$t"Vp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w,UE0i9I  
  { [!'+}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <kh.fu@.Q  
} PX:#+bq1  
cgnNO&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9vI~vl l  
-ng1RA>  
template < typename T1, typename T2 > -f+#j=FX  
struct result_2 #:K=zV\  
  { T{{:p\<]_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >F/^y O  
} ; Y;i=c6  
(3Db}Hnn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <,i4Ua  
这个差事就留给了holder自己。 I"Oq< _  
    c=m'I>A  
Pv -4psdw  
template < int Order > W06aj ~7Z  
class holder; at uqo3  
template <> }7 N6n Zj`  
class holder < 1 > <BR^Dv07U  
  { a4Q@sn;]  
public : 9"~ FKMN  
template < typename T > epy2}TI  
  struct result_1 \"lz,bT  
  { rXx#<7`  
  typedef T & result; P9v(5Z00|d  
} ; ZW4f "  
template < typename T1, typename T2 > #QNN;&L]R  
  struct result_2 ug3\K83aj/  
  { H& |/|\8F  
  typedef T1 & result; +%dXB&9x|Z  
} ; wQxI({k@  
template < typename T > EPm~@8@"j?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vsGKCrLwh  
  { k^5Lv#Z  
  return (T & )r; sd%j&Su#4  
} tv#oEM9esl  
template < typename T1, typename T2 > =uP? ?E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^rWg:fb  
  { X[BP0:`t  
  return (T1 & )r1; PK|-2R"M  
} $1f2'_`8~  
} ; =2\2Sp  
;1k& }v&  
template <> n !)$e;l  
class holder < 2 > :i.@d?  
  { ;V,L_"/X  
public : W[2]$TwT  
template < typename T > |UTajEL  
  struct result_1 [.#nM  
  { c'oiW)8;A  
  typedef T & result; ,s8/6n#  
} ; ?I+L  
template < typename T1, typename T2 > \VpEUU6^U  
  struct result_2 (&}[2pb!  
  { Xa`Q;J"h  
  typedef T2 & result; Giyh( DL  
} ; M(X _I`\E  
template < typename T > .}==p&(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const __=53]jGE  
  { $1yy;IyR  
  return (T & )r; ifD WN*k6  
} 1 Pk+zBJ$  
template < typename T1, typename T2 > 2e_ Di(us  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hRf l\Q[  
  {  "J(M.Y  
  return (T2 & )r2; DU^.5f  
} 'f( CN3.!  
} ; yqN`R\d  
x^ `/&+m  
$Q*R/MY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f,G*e367:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =gVMt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M9iX_4  
q T6y&  
return l(i, j) = r(i, j); Ema[M5$R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^KhJBM/Z  
3x~7N  
  return ( int & )i; D ,kxB~  
  return ( int & )j; Oiib2Ov  
最后执行i = j; #b^6>  
可见,参数被正确的选择了。 UarLxPQ  
T]th3*  
a_b#hM/c;  
Fb{N>*l.  
$1.-m{Bd  
八. 中期总结 HVa9b;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: V0;"Qa@q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7_\G|Zd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !v8R(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $Cz2b/O  
s#^0[ Rt  
tVG;A&\,6  
i-|N6J  
7 yE\,  
[* <x)  
九. 简化 d6n_Hpxw^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yrxX[Hg?@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Lm[,^k  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M-@RgWvF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZID-~ 6  
  +-*/&|^等 71{Q#%5U~  
2. 返回引用。 ~Dt$}l-9  
  =,各种复合赋值等 'g%:/lwA  
3. 返回固定类型。 MT!Y!*-5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k[f2`o=  
4. 原样返回。 f&<+45JI  
  operator, }ny7LQ  
5. 返回解引用的类型。 #B\s'j[A"  
  operator*(单目) 2"D4q(@  
6. 返回地址。 k A3K   
  operator&(单目) t oGiG|L  
7. 下表访问返回类型。 w[X-Q+7p(t  
  operator[] }u;K<<h:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x,C8):\t`B  
  operator<<和operator>> LK}g<!o(  
%`i*SF(gV  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8\s#law  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: SJ]6_4=y*  
P!79{8  
template < typename Left > (_ G>dP_  
struct value_return  E0!d c  
  { |y^=(|eM  
template < typename T > -))S  
  struct result_1 s4fO4.bnm  
  { 4aArxJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {py%-W  
} ; T\9[PX<  
tK;xW  
template < typename T1, typename T2 > SZH`-xb!+5  
  struct result_2 /Bt!xSI  
  {  26p[x'W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !7DDPJ~  
} ; CHGa_  
} ; NF0_D1Goi  
p3vf7eqn  
W5Jw^,iPd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #1-WiweO  
K 4GuOl  
下面我们来剥离functor中的operator() o8X_uKEI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ht>%O7  
Q/g!h}>(.  
return l(t) op r(t) y'm!h?8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,ayEZ#4.m  
return op l(t) !=eNr<:V.  
return op l(t1, t2) r#OPW7mhE  
return l(t) op .e7tq\k  
return l(t1, t2) op h/n(  
return l(t)[r(t)] =803rNe  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vCP[7KhGj  
qb[hKp5K6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: IL|Q-e}Ol  
单目: return f(l(t), r(t)); Lf(( zk:pt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3RaW\cWzg  
双目: return f(l(t)); ~B|m"qY{i  
return f(l(t1, t2)); hEHd$tH06  
下面就是f的实现,以operator/为例 PIU@ }:}  
]A2E2~~G  
struct meta_divide B>nj{W<o  
  { X$5  
template < typename T1, typename T2 > ( unmf,y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) / <)Vd  
  { KRL.TLgq)  
  return t1 / t2; j{lurb)y  
} %M`48TW)  
} ; "}v.>L<P  
5QiQDQT}5  
这个工作可以让宏来做: !'H$08Ql}  
hdDT'+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '4uu@?!dVk  
template < typename T1, typename T2 > \ i2Wvu3,D3-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c*rH^Nz  
以后可以直接用 di/Q Jrw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) & jqylX  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 PcC@}3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Dnd; N/9  
Tc(=J7*r&  
Dizz ?O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 nh4G;qdU  
7_\F$bp`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !p+54w\ 2  
class unary_op : public Rettype 4 -.W~C'Q  
  { WGz)-IB!PE  
    Left l; k&ooV4#f6  
public : +51heuu[o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )'~Jsg-  
y.A3hV%6b  
template < typename T > 41<~_+-@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WnG 2\(U  
      { bg Ux&3  
      return FuncType::execute(l(t)); $.vm n,:.  
    } 3q73L<f  
*|S6iSn9R!  
    template < typename T1, typename T2 > {R ),7U8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k7iko{5D  
      { |^l_F1+w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {V/>5pz4e  
    } \Wfw\x0.  
} ; ES4Wtc)&  
^:-GPr  
6C&&="uww  
同样还可以申明一个binary_op <kFLwF?PM'  
[eD0L7 1[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [XY%<P3D  
class binary_op : public Rettype J- S.m(  
  { ;(?tlFc  
    Left l; Dsm1@/"i|7  
Right r; ] :;x,$k  
public : K ~mUO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aG]>{(~cL  
pA*C|g  
template < typename T > w*6b%h%ww  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 74M9z  
      { l$/pp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GS>[A b+  
    } ]^C 8Oh<  
1_TuA(  
    template < typename T1, typename T2 > qf(mJlU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ef#LRcG-Z  
      { d[_26.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pbAL&}  
    } 1x|3|snz)  
} ; &MSU<S?1  
lBbb7*Ljt<  
P)K $+oo  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]QaKXg)3q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `sKyvPtG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m'N AM%$}J  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !vnC-&G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cR3d& /_,U  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 es*$/A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Dylm=ZZa  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) F_*']:p  
下面是修改过的unary_op W q<t+E[  
_4N.]jr5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mU-2s%X<.^  
class unary_op w5 .^meU  
  { G[mqLI{q  
Left l; Lyhuyb)k5^  
   ?CAU+/  
public : [1vm~w'  
g.&B8e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q!P%duO  
6axxyh%  
template < typename T > ==[(Mn,%d  
  struct result_1 Ow4_0l&  
  { s-IE}I?;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~Y/A]N86,  
} ;  _BP%@o  
Q|)>9m!tt  
template < typename T1, typename T2 > !}!KT(% %  
  struct result_2 :C_/K(Rkl  
  { (C. $w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1(Is 7  
} ; nNCR5&,q  
|Ml~Pmpp  
template < typename T1, typename T2 > 9F807G\4Qt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q("m*eMRt  
  { uU 7 <8G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WPRk>j  
} ;JkIZ8!  
h*VDd3[#  
template < typename T > j~N*TXkC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H=BI%Z  
  { s^zlBvr|.  
  return OpClass::execute(lt(t)); IMWt!#vuY  
} dT0W8oL  
sLA.bp.O  
} ; :i!fPNn  
'mZ v5?  
7 {92_xRL  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Dd1k?  
好啦,现在才真正完美了。 <~dfp  
现在在picker里面就可以这么添加了: QG*hQh  
aA4RC0'  
template < typename Right > - jZAvb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7"Xy8]i{z  
  { G %sO{k7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6vK`J"d{~D  
} =CFjG)L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 O H>.N"IG  
9^!.!%6O$  
9YI@c_1 Q  
;((t|  
'KjH|u  
十. bind XdJD"|,h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t#.}0Te7  
先来分析一下一段例子 iOZ9A~Ywy  
dLYM )-H`>  
,&,%B|gT]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1R}9k)JQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n=-vOa%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (LK@w9)i;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ) r.Wge  
我们来写个简单的。 m^oG9&";  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LhAN( [  
对于函数对象类的版本: 1vq2`lWpx  
9C \}bT  
template < typename Func > ]lA}5  
struct functor_trait 2@MpWj4  
  { RP2$(%  
typedef typename Func::result_type result_type; jP<6J(  
} ; 8d*S9p,/  
对于无参数函数的版本: r#WqXh_uk  
l0G{{R 0Y  
template < typename Ret > qK$O /g,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P.>fkO1\  
  { -F/)-s6#!'  
typedef Ret result_type; FZgf"XM>  
} ; Zw)=Y.y!  
对于单参数函数的版本: sFZdj0tQ4  
$@6q5Iz!&  
template < typename Ret, typename V1 > (72%au  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U)'YR$2<  
  { R>"pJbS;L  
typedef Ret result_type; L<dh\5#p9Y  
} ; #!_4ZX  
对于双参数函数的版本: N|mggz  
\'=svJ   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P6%qNR/ x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $|7"9W}m*  
  { C)m@/w  
typedef Ret result_type; r4u ,I<ZbH  
} ; ]A[}:E 5}  
等等。。。 M+")*Opq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Wg%]  
}'vQUG u8z  
template < typename Func > p*W{*wZ_^  
struct func_return r2f%E:-0G  
  { |d&Kr0QIV  
template < typename T > c*#$sZ@YA  
  struct result_1 d0T 8Cwc b  
  { 15_"U+O(/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @B0fRG y  
} ; @8\0@[]  
v3[ZPc;;  
template < typename T1, typename T2 > Ew]&~:$Ki  
  struct result_2 LntRLB'  
  { '\QJ{/JV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :JBt qpo2  
} ; W/RB|TMT  
} ; GF@` ~im  
>Ch2Ep  
1WaQWZ:=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -ik$<>{X  
@[FO;4w  
template < typename Func, typename aPicker > iaMl>ua  
class binder_1 t(UBs-t  
  { L7lpOy4k  
Func fn; M`7lYw\Or!  
aPicker pk; @ebY_*  
public : .HTRvE`X  
D Q4O  
template < typename T > 7&etnQJ{  
  struct result_1 *B4OvHi)'  
  { *pO`sC>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bfb9A+]3'  
} ; ~Q^.7.-T  
hH$9GL{H  
template < typename T1, typename T2 > >8>s K(S]  
  struct result_2 Z!q$d/1  
  { Jl\U~i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \1?'JdN  
} ; `+."X1  
.5SYN -@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @(6P L^I  
iqoMQ7%  
template < typename T > '4GN%xi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?W dY{;&  
  { KWYjN h#*  
  return fn(pk(t)); 3it*l-i\  
} \u6.*w5TI  
template < typename T1, typename T2 > q(46v`u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D @wIbU  
  { %Ze7d&  
  return fn(pk(t1, t2)); WOgkv(5KN  
} Nj?Q{ztS  
} ; E i2M~/  
Q4Wz5n1yp7  
sWTa;Qi  
一目了然不是么? VeEa17g&  
最后实现bind ) C\/(  
)`<&~>qp  
`p)U6J  
template < typename Func, typename aPicker > 25 U+L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =^zGn+@z  
  { T#e|{ZCbq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N3Q .4? z9  
} Z>/ *q2  
CZ^ ,bad  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o*~=NoR  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ke[`zui@?  
h0x'QiCc  
十一. phoenix r~|7paX!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ifl LY7j  
d BM{]@bZ  
for_each(v.begin(), v.end(), ^;{uop"DS  
( hZ|0<u  
do_ +s7w@  
[ jMX+uYx M  
  cout << _1 <<   " , " 0e:j=kd)NH  
] 6h) &h1Yd  
.while_( -- _1), c<Ud[x.  
cout << var( " \n " ) 1JOoIC jB  
) >`yRL[c;  
); j:8Pcx  
k8+U0J_{'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: SEWdhthP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k:mW ,s|a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :"nh76xg<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zII^Ny8D  
cl{mRt0  
Q 4L7{^[X  
template < typename Cond, typename Actor > "fN 6_*  
class do_while PgP\v-.  
  { 1=X1<@*  
Cond cd; qx0F*EH|  
Actor act; 1'\s7P  
public : -) +B!"1  
template < typename T > }t|i1{%_  
  struct result_1 g^#,!e  
  { J_<6;#  
  typedef int result_type; X_3hh}=  
} ; oZL# *Z(h  
l%u8Lq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2J)  
6@:<62!;  
template < typename T > D)[(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yr.sfPnJK  
  { y34<B)Wy  
  do 5]kv1nQ  
    { XQOM6$~,  
  act(t); SY}"4=M?l  
  } $ \!OO)  
  while (cd(t)); $&jVEMia  
  return   0 ; =<TJ[,h et  
} k O.iJcZg  
} ; f"4w@X2F  
#g2&x sU  
XrXW6s ;Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |v#rSVx  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4T~wnTH0Xg  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 SoFl]^l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [CAFh:o  
下面就是产生这个functor的类: xNRMI!yv   
`O%O[  
L@?3E`4/v  
template < typename Actor > wT,=C'  
class do_while_actor va"bw!zXo*  
  { 9@nd>B  
Actor act; *vqUOh  
public : [{>1wJ Pdj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g^jTdrW/s  
vr6YE;Rs  
template < typename Cond > /z}b1m+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @ W,<8  
} ; `Hu2a]e9  
:/"5x  
iMV=R2t 2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :N_DJ51  
最后,是那个do_ PH^Gjm  
(bB"6 #TI  
e)XnS'  
class do_while_invoker iG=Di)O  
  { }{&;\^i  
public : CHCT e  
template < typename Actor > Q/h-Kh mz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +A$>F@u  
  { *q[;-E(fZ#  
  return do_while_actor < Actor > (act); eq<!  
} j0{Qy;wP )  
} do_; >V\^oh)t]t  
|GP&!]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5-&"nn2*}1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b0x%#trA{  
最后来说说怎么处理break和continue $e  uI  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 PY+4OZ$  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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