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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EzXi*/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kOv37c'  
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, 5Ln !>,  
eOUEhpE  
XlxM.;i0H  
<e$%m(]  
  class filler 3 E!F8GZ  
  { ,egbU (:l  
public : P,K^ oz}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u 236a\:  
} ; J L2g!n= K  
c/-PEsk_TP  
`Wp& 'X  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: NPt3#k^bW  
bMN ]co  
&bCk`]j:  
_16r8r$V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @8|i@S@4  
g"X!&$ &  
n@//d.T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Jr,**,wA  
r<_qU3Eaj  
0Q:l,\lY  
=nG>aAG  
二. 战前分析 (*V:{_r  
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。 ePiZHqIsv/  
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 7y=1\KW(  
ryt`yO  
Qsr+f~"W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~p\r( B7G  
  /* --------------------------------------------- */ E[>A# l53  
vector < int *> vp( 10 ); !'kr:r}gg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3ZX#6*(}2  
/* --------------------------------------------- */ Kd7Lpw1u]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !w:pb7+G  
/* --------------------------------------------- */ \kC'y9k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QzV%m0  
  /* --------------------------------------------- */ o$m64l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^Ois]#py  
/* --------------------------------------------- */ kwdmw_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !arcQ:T@G  
l/yLSGjM  
Z!C\n[R/  
[]0`>rVq  
看了之后,我们可以思考一些问题: cD8.rRyD  
1._1, _2是什么? #6_?7 (X  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @QtJ/("&WC  
2._1 = 1是在做什么? h[3N/yP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C81+nR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3S:}fPR  
\SnW(,`oX  
aZ2liR\QE  
三. 动工 knpb$eX4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &qFdP'E;$  
DTN@b!  
! 2"zz/N{  
g8mVjM\B;  
template < typename T > 5?k_Q"~  
class assignment N2;T\xx,  
  { RX>kOp29  
T value; K8{ j oh  
public : 9#/z [!  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1[J&^@t[h6  
template < typename T2 > KwWqsuju  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Iqe4O~)  
} ; l},*^Sn<5  
(G} *ho  
jN 5Hku[?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :^3MN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *FR Eh@R  
}0?642 =-  
]ss0~2  
Q0,]Q ]_  
  class holder ~m[^|w  
  { iYHD:cg)~  
public : KI-E=<zt  
template < typename T > SYB } e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9Q^>.^~^  
  { rcq(p (!  
  return assignment < T > (t); ;QW6Tgt11  
} DuZ51[3_L  
} ; 7&:gvhw   
Z5[ t/  
KKa"Ba$g  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: W*u Yb|0  
g!V;*[  
  static holder _1; mDvZ 1aj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @?3u|m |Z  
mNKe,H0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w%VHq z$  
而不用手动写一个函数对象。 g*b%  
|`U^+Nf  
bh6Mh< +  
E xc`>Y q  
四. 问题分析 I^[R]Js  
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。 E%3WJ%A  
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。 x7t<F4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZJ 8~f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d&w g\"E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pxM^|?Hxc  
6*S|$lo9B  
五. 问题1:一致性 4M6o+WV  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :upi2S_e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I/Hwf  
a_L&*%;  
struct holder +Ys<V  
  { pTST\0?  
  // I6M 7xn  
  template < typename T > *"P :ySA  
T &   operator ()( const T & r) const 4G;+ETp  
  { (%oZgvM  
  return (T & )r; {K09U^JU  
} S3MMyS8  
} ; }C}~)qaZv+  
H(lq=M0~  
这样的话assignment也必须相应改动: }wC pr.@  
G+=eu K2]  
template < typename Left, typename Right > KR^lmN  
class assignment R KFz6t  
  { bVQLj}%   
Left l; GL cf'$l  
Right r; R."<he ;  
public : V);{o>%.K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V.XHjHT  
template < typename T2 > `a ["`N^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d8C?m*3 J  
} ; =V5<>5"M?  
z;zy k  
同时,holder的operator=也需要改动: ~x)Awdlu  
6|V713\  
template < typename T > W|NzdxCY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7ib~04  
  { B0?E$8a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2IFri|;-eb  
} lf4-Ci*X  
[D[s^<RJs  
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。 c+f~>AaI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [uT& sZxmg  
'VS!<  
return l(rhs) = r; =<YG0K  
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。 AY5%<CWj8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R^iF^IB  
Lco JltY{5  
template < typename Tp > r,(rWptf4  
class constant_t Pp7}|/  
  { b2aPo M=  
  const Tp t; elG<\[  
public : b6RuYwHWV0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v?,_SVgAi  
template < typename T > "^fcXV9Wp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x~j>Lvw L  
  { |>5NH'agV  
  return t; -%E+Yl{v  
} 6{B$_Usg  
} ; luACdC  
?x7zYE,6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^q-]."W]t~  
下面就可以修改holder的operator=了 wS-D"\4/  
7m~.V[l1  
template < typename T > +)k%jIi!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /oKa?iT  
  { 5MfbO3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); : KhAf2A  
} {U?/u93~  
.|^L\L(!  
同时也要修改assignment的operator() J,Du:|3o  
8fRk8  
template < typename T2 > S+ gzl#r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } btoye \ rl  
现在代码看起来就很一致了。 R".~{6  
pKJ0+mN#"  
六. 问题2:链式操作 \CNv,HUm3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J5e  
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。 Opx"'HC@G  
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。 LI1OocY.]  
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。 L}Nc kL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zO)A_s.6K  
mX66}s}#  
template < typename T > d+[GMIxg  
struct result_1 wXI6KN-  
  { mucKmb/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f|Dq#(^\  
} ; NrA?^F  
xc{$=>'G  
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: TK^9!3  
_]zm02|  
template < typename T > }8tD|t[  
struct   ref Iow45R~]  
  { zv/owK  
typedef T & reference; L *",4!  
} ;  {}x{OP  
template < typename T > mz)Z =`hy  
struct   ref < T &> .YOC|\  
  { qcpAjjK  
typedef T & reference; {Aq2}sRl{  
} ; >Z%qkU/  
]1YyP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U4PnQ K,  
o& -c5X4  
template < typename T > DVC<P}/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ek#?B6s  
  { ]H[%PQ r`Z  
  return l(t) = r(t); Vm6 0aXm_  
} W[ZW=c  
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。 #i6ZY^+ee  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M$L ; -T  
gxa@da  
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 [&_c.ti  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aJ;6!WFW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -%I 0Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U_\3preF  
最后的布局是: C{g Y*+  
                Add s}m.r5  
              /   \ dJ/(u&N  
            Divide   5 .|d2s  
            /   \ <OR f{  
          _1     3 O\;R (  
似乎一切都解决了?不。 6|{$]<'  
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。 e/S^Rx4W  
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。 4|yZA*Q^  
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: cx_.+R  
4I %/}+Q  
template < typename Right > .WeP]dX%:f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6<%W 8m\  
Right & rt) const W'0(0;+G/j  
  { 'OERW|BO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QAI!/bB  
} +WGL`RP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #" 3az8u  
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。 N3C 8%  
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。 OI0tgkG  
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。 h_w_OCC&2  
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。 !Eof7LUE  
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? ww0m1FzX  
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: xQKD1#y  
P#8 ]m(  
template < class Action > tOu:j [  
class picker : public Action e.Y*=P}D  
  { m{ya%F  
public : GNv5yWQ@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y 8./)W&/  
  // all the operator overloaded ]0g%)fuMf  
} ; lvyD#|P  
CYxrKW l:'  
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。 GA8cA)]zOD  
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: VB+sl2V<h  
w|1Gb[  
template < typename Right > TF@HwF"#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]:Q7Gys  
  { C~5-E{i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kS>'6xXH  
} M?UlC   
<IF\;,.c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cZ" Ut  
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。 GC3:ZpV`  
0shNwV1zF  
template < typename T >   struct picker_maker 6$'6x2,  
  { }/Wd9x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {,5=U@J  
} ; J-W, ^%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -9S.G  
  { q5$z:'zE  
typedef picker < T > result; h&!k!Su3#  
} ; GXEOgf#i  
cZRLYOC  
下面总的结构就有了: -S=Zsr\  
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。 u+]v. Mt  
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。 ifu "e_^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3I_"vk  
至此链式操作完美实现。 'DQp  
z]k=sk  
}*n(RnCn  
七. 问题3 [@}{sH(#Ta  
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。 mI=^7 'Mk  
;8~`fK  
template < typename T1, typename T2 > ^i{B8]2,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const auP:r  
  { SnbH`\U"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j$*]'s&_hZ  
} GLb}_-|  
_%s_w)  
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: ZkYc9!anY  
0EM`,?i .Q  
template < typename T1, typename T2 > +w/Ax[K  
struct result_2 &7 }!U  
  { )o[ O%b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DYH-5yX7  
} ; Y#PbC  
oll~|J^sg  
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? Sv-}w$  
这个差事就留给了holder自己。 uNnwz%w  
    M[_~7~4  
5(MWgC1  
template < int Order > L6j 5pI  
class holder; vjJ!d#8  
template <> lN+NhPF  
class holder < 1 > `sN3iD!@R  
  { #G3` p!"  
public : 6m9 7_NRO  
template < typename T > !:(C"}5wM  
  struct result_1 qAqoZMpI|;  
  { Oe/6.h?  
  typedef T & result; 'WK;$XQ  
} ; VCjq3/[_  
template < typename T1, typename T2 > ##H;Yb  
  struct result_2 &vCeLh:s  
  { `gt:gx>a  
  typedef T1 & result; h40'@u^W  
} ; : (gZgMT  
template < typename T > A t{U~^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =_[2n?9y  
  { czI{qi5N  
  return (T & )r; {LP b))  
} XYe~G@Q Z  
template < typename T1, typename T2 > RlrZxmPV>O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M#xQW`-`  
  { mzGjRl=O  
  return (T1 & )r1; Z?17Pu'Dp  
} )\wuesAO  
} ; 'w(y J  
T7 {<arL$  
template <> zOB !(R  
class holder < 2 > )CLf;@1  
  { .s2$al  
public : 9~c~E/4!  
template < typename T > }B0sC%cm  
  struct result_1 II;Te7~  
  { nL+p~Hi  
  typedef T & result; hGI+:Js6  
} ; gWOt]D&#/  
template < typename T1, typename T2 > H<`\bej,  
  struct result_2 Q(Gyq:L=>  
  { w2{g,A|  
  typedef T2 & result; =A@>I0(7  
} ; fN)x#?  
template < typename T > E ] B7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R4{-Qv#8 q  
  { o5swH6Y.)J  
  return (T & )r; r|GY]9  
} v vq/  
template < typename T1, typename T2 > NvJV</l6 A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OQp, 3 M{_  
  { -\#lF?fzb  
  return (T2 & )r2; 7 Wl-n  
} 53Yxz3v  
} ; c~imE%  
$6h*l T<  
raE Mm  
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> >。 WC*=rWRxF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d'"r("w#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SV.z>p  
ST Z]8cw  
return l(i, j) = r(i, j); &Z;_TN9[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \X|sU:g  
iWA|8$u4gm  
  return ( int & )i; 6>`c1 \8f  
  return ( int & )j; 'yY>as  
最后执行i = j; mwC=o5O  
可见,参数被正确的选择了。 w1 `QIv  
L',mKOej  
5~H#(d<oZ  
"m$3)7 $  
$ s-Y%gc  
八. 中期总结 a.2L*>p  
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: R>/ NE!q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J2VTo: In  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R=]d%L8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g}x(hF  
VT%:zf  
P7.'kX9  
@7oL#-  
x=q;O+7]  
r;&>iX4B  
九. 简化 T,%j\0  
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。 2]cRXJ7h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |7k_N|E  
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: 5PT5#[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c;2#,m^  
  +-*/&|^等 eHiy,IN  
2. 返回引用。 _hu")os  
  =,各种复合赋值等 9$ qm>,o  
3. 返回固定类型。 m908jI_So  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AlXNg!j;5K  
4. 原样返回。 g%[c<l9  
  operator, ,Wbwg  
5. 返回解引用的类型。 qOih`dla  
  operator*(单目) "VG+1r+]4  
6. 返回地址。 Z;/$niY  
  operator&(单目) (xHf4[[u  
7. 下表访问返回类型。 "ZM4F?x  
  operator[] !K f#@0E..  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?L&'- e@  
  operator<<和operator>> }|u4 W?H  
C?Bl{4-P}*  
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。 &|3 $!S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {8)zg<rL+M  
E :9"cxx  
template < typename Left > InXn%9]p]  
struct value_return Szbb_i{_ `  
  { bef_rH@`  
template < typename T > aT>'.*\]  
  struct result_1 if|+EN%  
  { Lzu.)C@Amx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a,2'+Tlo  
} ; ),G=s Oo  
V-<GT ?  
template < typename T1, typename T2 > v\m ]A1  
  struct result_2 79`AM X[b  
  { *%{gYpn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ag{iq(X  
} ; .pvi!NnL-  
} ; Ecd;<$tk  
oD<kMK  
.C8PitS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {&jb5-*f  
$5Xh,DOg  
下面我们来剥离functor中的operator() +L7n<U3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z .92y  
su*'d:L  
return l(t) op r(t) `s\?w5[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N5a*7EJv+  
return op l(t) xlhG,bb7  
return op l(t1, t2) 9 FB19  
return l(t) op eeyHy"@  
return l(t1, t2) op W[Ls|<Q  
return l(t)[r(t)] rg^'S1x|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &l!4mxwr`  
Y;?{|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z'"tB/=W  
单目: return f(l(t), r(t)); .Y&)4+ckL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  Vh_P/C+  
双目: return f(l(t)); 9I}-[|`u  
return f(l(t1, t2)); FoN|i"*l  
下面就是f的实现,以operator/为例 u6AA4(  
DGS$Ukz&T  
struct meta_divide Qk:Y2mL  
  { 0cj>mj1M  
template < typename T1, typename T2 > a{L d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kqFP)!37  
  { kM,C3x{A  
  return t1 / t2; |5lk9<z  
} )h7<?@wv&  
} ; %5(I/zB  
E7rDa1  
这个工作可以让宏来做: 8X[:j&@  
? m DI#~)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sB7# ~p A  
template < typename T1, typename T2 > \ 4y|BOVl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q+[n91ey**  
以后可以直接用 jIJ~QpNE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6 (]Dh;gC  
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 l3)} qu  
(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。。。) fp`;U_-&0  
;r<^a6B  
R!}H;[c  
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 b,7k)ND1F  
UtoT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vS;RJg=  
class unary_op : public Rettype p{r}?a  
  { 9jM}~XvV  
    Left l; xi~?>f  
public : Bs^aII$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +^60T$  
LSL/ZvSP  
template < typename T > (ZUHvvL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Vc6Gwm  
      { "L IF.)  
      return FuncType::execute(l(t)); y%"{I7!A  
    } 'j#*6xD  
em%4Ap  
    template < typename T1, typename T2 > +}Dw3;W}m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~!B\(@GU  
      { -_=nDH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G#ZH.24Y  
    } )|ju~qbf  
} ; ` Fa~  
/6)<}#  
8'HEms  
同样还可以申明一个binary_op }|h# \$w  
`V}q-Zdy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *7uH-u"5d  
class binary_op : public Rettype ^pp\bVh2Q]  
  { W=~~5jFX  
    Left l; $0W|26;  
Right r; d[iQ` YW5  
public : %z=le7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y8]B:_iU9  
lU8l}Ndz"  
template < typename T > *3+4[WT0]a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R$R *'l  
      { q`Go`v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )v'WWwXY>  
    } )HEa<P^kJl  
&h}#HS>l  
    template < typename T1, typename T2 > _P!m%34|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lov!o: dJ  
      { =O~_Q-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p/ ,=OaVU  
    } Lc}y<=P@  
} ;  {y)=eX9  
,V7nzhA2  
ncaT?~u j  
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 l5~os>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ko!)s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !Mx$A$Oj>  
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。 N"Z{5A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t$`r4Lb9/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 D ;RiGW4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2_>N/Z4T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b]e"1Y)D-  
下面是修改过的unary_op \<bx [,?  
n3WlZ!$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Lw1Yvtn  
class unary_op gM&{=WDG6  
  { 7 W5@TWM  
Left l; T9=I$@/  
  x5pdS:  
public : (&r. w  
MxKS4k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e1yt9@k,  
"69s) ~  
template < typename T > I^.Om])  
  struct result_1 U4'#T%*  
  { jRa43ck  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RbB.q p  
} ; p%ki>p )E|  
,~U>'&M;  
template < typename T1, typename T2 > 9X6h  
  struct result_2 1C+13LE$U  
  { p T?}Kc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3Tcms/n  
} ; X0HZH?V+  
D\v+wp.  
template < typename T1, typename T2 > Z-%\ <zT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b`Zx!^  
  { sI=xl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Fe*R  
} |"}FXa O  
T=DbBy0-  
template < typename T > qz_7%c]K[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )rU  
  { |d2SIyUc  
  return OpClass::execute(lt(t)); dFxIF;C>/  
} DeVv4D:}@  
LH.]DVj  
} ; uh0VFL*@  
;?Tbnn Wn  
h8q[1"a:  
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 3DX*gsx(  
好啦,现在才真正完美了。 Qp5VP@t  
现在在picker里面就可以这么添加了: ktXM|#  
?FZ HrA  
template < typename Right >  tU5zF.%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^oz3F]4,g  
  { Y1\}5k{>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &J]K3w1p  
} "]*&oQCI  
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。 z|J_b"u4  
NN{?z!  
eb{nWP  
)AtD}HEv  
)r?}P1J7  
十. bind KZY}%il!`  
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。 bHnT6Icom  
先来分析一下一段例子 nc29j_Id  
@gEUm_#HTs  
t>RY7C;PuS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cl3K<'D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xu'&ynID  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sE<V5`Z=  
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。 7aRi5  
我们来写个简单的。 p`dU2gV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2a)xTA#  
对于函数对象类的版本: FX&~\kmV'j  
|^I0dR/w:  
template < typename Func >  _"yh.N&  
struct functor_trait pU}(@oy  
  { 2zA4vZkbcw  
typedef typename Func::result_type result_type; s c,Hq\$&  
} ; 4Z=_,#h4.  
对于无参数函数的版本: M/'sl;  
I]t!xA~  
template < typename Ret > qr^3R&z!}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HWrO"b*tO  
  { x+:UN'"r  
typedef Ret result_type; re?,Wext\  
} ; 9&2O 9Nz6  
对于单参数函数的版本: i>A s;*  
Zn+.;o)E<  
template < typename Ret, typename V1 > 4[r0G+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vb;*m5,?:  
  { TER=*"!  
typedef Ret result_type; VA>35w  
} ; 6<SAa#@ey  
对于双参数函数的版本: }'V5/>m[  
<c-=3}=U\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G6P?2@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IqHV)A  
  { #U4F0BdA  
typedef Ret result_type; YUD`!C  
} ; 4jM Fr,  
等等。。。 85$m[+md  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [A~xy'T  
tjGn|+|k  
template < typename Func > %6,SKg p  
struct func_return k68T`Ub\W6  
  { sN*N&XG  
template < typename T > .Iw AK/QS  
  struct result_1 Lc,Pom  
  { \;3~a9q%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gQg"j)  
} ; o Q2Fjj  
F?*-4I-  
template < typename T1, typename T2 > Q7\w+ANf0  
  struct result_2 $E~`\o%Ev  
  { y/{fX(aV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  2DtM20<>  
} ; Q5`*3h6p=  
} ; W=><)miQ@  
KIf dafRL  
=,=A,kI[;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Gbr=+AT  
5h-SCB>P  
template < typename Func, typename aPicker > F=e8IUr  
class binder_1 uAJx.>$b  
  { XbKYiy  
Func fn; TH&U j1  
aPicker pk; b9J_1Gl]  
public : XB^'K2  
Smn;(K  
template < typename T > kR-SE5`Jk  
  struct result_1 { ]{/t-=  
  { ]I dk:et  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 36Zf^cFJ  
} ; vXf!G`D  
wr/"yQA]  
template < typename T1, typename T2 > IqaT?+O\?r  
  struct result_2 uK"=i8rs4  
  { Z, Yb&b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rNWw?_H-H(  
} ; B$fPgW-  
?W?c 1>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +US!YU  
(z {#Eq4  
template < typename T > %+W{iu[|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |P HT694Uz  
  { ;>EM[u  
  return fn(pk(t)); ifMRryN4  
} kzQ+j8.,U  
template < typename T1, typename T2 > s^G.]%iU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zII|9y  
  { &WuN&As!Z  
  return fn(pk(t1, t2)); N]Y d9tn{  
} *SbMqASv4G  
} ; h,u, ^ r  
%op**@4/t\  
Q^9_' t}X  
一目了然不是么? )Pa'UGY  
最后实现bind _lJ!R:*  
sk<3`x+  
|PCm01NU!  
template < typename Func, typename aPicker > wtQ++l%{G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \R9(x]nZ%  
  { #?U}&Bd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wY{-BuXv  
} 8?#/o c  
Tj` ,Z5vy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~]|6T~+]83  
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。 %ufN8w!p  
#>("CAB02T  
十一. phoenix $u6"*|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !OhC/f(GBZ  
\_VA 50  
for_each(v.begin(), v.end(), 6m/r+?'  
( xf\C|@i  
do_ u OmtyX  
[ [: n'k  
  cout << _1 <<   " , " Fj8z  
] ehGLk7@7&  
.while_( -- _1), q5J5>  
cout << var( " \n " ) .O5Z8 p  
) o=:9y-nH  
); DD+7V@  
wy<S;   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: kf\PioD8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^&9zw\x;z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TM__I\+Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IEL%!RFG  
j1Y~_  
pTth}JM>  
template < typename Cond, typename Actor > fh&nu"&  
class do_while Z\bmW%av  
  { _b pP50Cu  
Cond cd; =g7x' kN  
Actor act; IkL#SgY  
public : F$y$'Rzu_B  
template < typename T > <`8n^m*  
  struct result_1 ;>%r9pz ~  
  { h"B+hu  
  typedef int result_type; |"q5sym8Y_  
} ; Y,qI@n<  
{r,.!;mHu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q^P}\wb>  
[~+wk9P  
template < typename T > ?> 9/#Nv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zF`0J  
  { &N$<e(K  
  do KWbI'}_z  
    { do hA0  
  act(t); %_H<:uGO%  
  } IV~>I-rd  
  while (cd(t)); RT4x\&q  
  return   0 ; x`eo"5.$  
} ZuzEg*lb  
} ; # " 6Qj'/h  
df8k7D;~e  
^ 'MT0j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nQZx= JK  
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。 7DogM".}~Q  
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。 tn\yI!a  
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。 6D;Sgc5"  
下面就是产生这个functor的类: JJ-( Sl  
;J( 8 L  
98c(<  
template < typename Actor > Lz}OwKl  
class do_while_actor @}u*|P*  
  { q4h]o^+  
Actor act; [T4J{y64Y  
public : >{n,L6_ t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sjHE/qmq-Z  
;3coP{  
template < typename Cond > Ux!p8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #6aW9GO  
} ; IZ-1c1   
Jl8H|<g~/  
dh\'<|\K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  `,*3[  
最后,是那个do_ 6dr%;Wp  
V*;(kEqj  
hp50J  
class do_while_invoker @Ns Qd_e  
  { wo{gG?B  
public : %g$o/A$  
template < typename Actor > Lnl(2xD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nsC3  
  { Zd%k*BC  
  return do_while_actor < Actor > (act); H [\o RId  
} ;%9|k U  
} do_; Y;M|D'y+  
[#vH'y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (_]~wi-,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [=q1T3  
最后来说说怎么处理break和continue OU_gdp  
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。 >Eto( y"q  
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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