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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M&o@~z0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OZ<iP  
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, \o3)\ e]o  
9SF2  
'7AlE!7%  
?;Dh^mc  
  class filler aHx(~&hRcL  
  { ov&4&v  
public : rUvjc4O}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D# |+PG7  
} ; 6Yhd[I3  
7pH`"$  
A_3V1<J`]  
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: `t_S uZ`V  
?oF+?l  
:ad  
H0<(j(JK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wz^Q,Od  
h?E[28QB  
s&:LY"[`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5|S|S))_Q  
feM%-  
.%)FK#s-  
x<^+nTzN  
二. 战前分析 `B6~KZ  
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。 v5 STe`  
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 Fm}#KE0  
xVk|6vA7  
I\djZG$s;N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^<X+t&!z  
  /* --------------------------------------------- */ / blVm1F  
vector < int *> vp( 10 ); ,#&\1Vxf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +>3XJlZV  
/* --------------------------------------------- */ f P'qUN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4qMqA T  
/* --------------------------------------------- */ '<! b}1w0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;UuCSfs{  
  /* --------------------------------------------- */ }  IJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [vMksHk4  
/* --------------------------------------------- */ NIZ N}DnP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |  RMIV  
/d;C)%$  
]7<}EG  
~aKM+KmtPH  
看了之后,我们可以思考一些问题: mS?.xu  
1._1, _2是什么? wdS4iQD  
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。 G.v zz-yG  
2._1 = 1是在做什么? GIXxOea1  
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。 05= $Dnv  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 HJ4T! `'d  
'Cw&9cL9w  
i-1lppI  
三. 动工 Ky"]L~8$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0 *!CJ;%N  
ee7#PE]}  
Axb,{X[6g  
-+vA9,pI  
template < typename T > :[icd2JCw]  
class assignment fTQ_miAlP  
  { ;. jnRPo";  
T value; Ns?qLSN  
public : n-X;JYQW  
assignment( const T & v) : value(v) {} Rb!|2h)  
template < typename T2 > yGGQ;!/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P#e1?  
} ; )6K Q"*  
8?p40x$m%  
P-B3<~*i!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yb 7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )ro3yq4??  
sK1YmB :~a  
<*D{uMw  
2hZ>bg  
  class holder }^T7S2_Qy  
  { |>w>}w`~  
public : lqD.epm  
template < typename T > #&Xr2?E@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &yu3nA:7D  
  { Z0o+&3a6  
  return assignment < T > (t); 9 \2<#,R1q  
} FE}!I  
} ; +y%"[6c|  
&/%A 9R,  
uJBs3X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6??o(ziK$  
"Jd!TLt\x  
  static holder _1; b=V"$(Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fY)Dx c&ue  
j=r aS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aT9+] Ig  
而不用手动写一个函数对象。 608}-J=3#  
zDEX `~c  
=bn(9Gm!J  
8KxBN)fO;  
四. 问题分析 Ino$N|G[  
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。 j41)X'MgJ  
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。 x2q6y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J%8M+!`F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :5Y yI.T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GM1z@i\5  
ny(`An  
五. 问题1:一致性 :v=^-&t  
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?| Se0!-NUK0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ].=~C"s,a  
kTC'`xv  
struct holder % oPt],>  
  { wiwAdYEQ\  
  // kAu-=X  
  template < typename T > 74[wZDW|(  
T &   operator ()( const T & r) const 7WEh'(`  
  { uX.^zg]}%  
  return (T & )r; RA%=_wPD +  
} -<g&U*/E  
} ; _T96.~Q  
3MmpB9l#H  
这样的话assignment也必须相应改动: u-8b,$@Z>'  
5Kadh2nz  
template < typename Left, typename Right > `Z#0kpXk_  
class assignment fbTq?4&Q  
  { ?S*Cvr+=4  
Left l; 6 5%WjO  
Right r; p)u?x)w=  
public : KF4D)NM|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ipp#{'Do  
template < typename T2 > -qbx:Kk (  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C`J>Gm  
} ; Oc6_x46S4  
L:.z FW,  
同时,holder的operator=也需要改动: O(R1D/A[  
Z! /!4(Fh  
template < typename T > P&>!B,f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EbfE/_I  
  { N4[`pXM6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); & t.G4  
} @QN(ouqQ  
RXi/&'+H  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 [$Dzf<0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8 t)?$j$  
bQvhBa?  
return l(rhs) = r; n@JZ2K4  
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。 r6b;v2!8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ah?,9r=U  
'vX:)ZDi  
template < typename Tp > A_4.>g  
class constant_t n9%&HDl4  
  { {!L25  
  const Tp t; yrF"`/zv6|  
public : *y0=sG1+D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^vY[d]R _\  
template < typename T > :~{Nf-y0`1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m-HL7&iG$  
  { W{i s2s  
  return t; xXRlQ|84  
} -cONC9 =  
} ; ?;YymD_  
ubQbEv{(,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @}<b42  
下面就可以修改holder的operator=了 @2;/-,4O  
IA;'5IF  
template < typename T > pQNTN.L9NZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YAsE,M+  
  { SjL&\),  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZnAXb S  
} i",7<01  
:pCv!g2  
同时也要修改assignment的operator() 3JFX~"rV9I  
o()No_.8H  
template < typename T2 > \|YIuzlO4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3e9UDN2  
现在代码看起来就很一致了。 X>%li$9J.  
ZgfhNI\  
六. 问题2:链式操作 |G/U%?`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LIll@2[  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 HWFL u  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6mqp`x`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 P#}vi$dZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *M.,Yoj  
Wm4C(y@  
template < typename T > ??f,(om  
struct result_1 mqbCa6>_S  
  { ipE|)Ns  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \Hw*q|  
} ; MDBqIL]Hc  
N'CW Sf.e  
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: ^<_rE-k  
4";NT;_q5  
template < typename T > h]vEXWpG]  
struct   ref "wCx]{Di  
  { 7K1_$vd  
typedef T & reference; > Edsanx  
} ; <zm:J4&>T  
template < typename T > J50n E~  
struct   ref < T &> R@#xPv4o%  
  { bokr,I3  
typedef T & reference; $y{.fjy3  
} ; ilyF1=bp  
 T\#Gc4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wYLodMaYH  
UXh%DOq   
template < typename T > putRc??o;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CM7NdK?I  
  { ]^8CtgC  
  return l(t) = r(t); 5gkQ6& m  
} o_BRsJy  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 t|s(V-Wq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4Dy1M}7  
j3H_g ^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {Us^ 4Xe  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W)'*Dcd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YkE_7r(1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gW<4E=fl  
最后的布局是: x$t2Y<_  
                Add Q}cti /  
              /   \ 7w]3D  
            Divide   5 @n=&muC}  
            /   \ E;9J7Q 4  
          _1     3 dkY JO!  
似乎一切都解决了?不。 YQyI{  
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。 !D?(}nag  
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。 @eDs)mY  
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: +o'xyR'(  
aX zb]">  
template < typename Right > @.c[z D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5;G0$M0  
Right & rt) const vexF|'!}0#  
  { &,3s2,1U(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,CN (;z)  
} NpCQ4 K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z9MR"!0  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 KFRf5^%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2(x| %  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w{u,YM(Q  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,0ilNi>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? J}+N\V~  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~:PM_o*6  
mq:WBSsV  
template < class Action > Nr+~3:3  
class picker : public Action ` AD}6O+x  
  { :WsHP\r  
public : mXS"nd30bD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XA(.O|VZ  
  // all the operator overloaded D(TG)X?  
} ; 4mKH |\g  
`rK@> -  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 xWqV~NnE  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,grx'to(X  
xK)<7 63q>  
template < typename Right > sDR Av%w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]~VuY:abH  
  { fI2 y(p{?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !`4ie  
} Fw{68ggk  
aMxj{*v7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ),y`Iw  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0I:5}$+J?  
EVBOubV  
template < typename T >   struct picker_maker evD=]iVD  
  { 63_#*6Pv28  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p&u\gSo  
} ; q*,HN(& l?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WNb2"W  
  { `B&=ya|bl  
typedef picker < T > result; 6rWq hIaI  
} ; t#8QyN  
dZ8ldpf8  
下面总的结构就有了: K7.ayM 0  
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。 0UW_ Pbh6  
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。 |pbetA4&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GA` bWl  
至此链式操作完美实现。 +-SO}P  
8z7eL>)  
v _:KqdmO]  
七. 问题3 *GY8#Az  
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。 y29G#Y4J  
[{R>'~  
template < typename T1, typename T2 > v@ qDR|?^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |,S]EHIy  
  { J>G'H)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V@s93kh  
} ^!i4d))  
,quUGS  
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: /*BK6hc  
1{]S[\F]  
template < typename T1, typename T2 > $%!06w#u  
struct result_2 0%;| B  
  { qmGHuQVe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PX0N7L  
} ; p,|)qr:M  
]B8iQr-!  
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? X(17ESQ/Y  
这个差事就留给了holder自己。 ,' t&L]  
    xh CQ Rw  
q[W@.[2y)  
template < int Order > m@*aA}69  
class holder; sa/9r9hc+  
template <> fk6=;{  
class holder < 1 > ;{&4jcV*  
  { s?;V!t  
public : g`C"t3~%S  
template < typename T > b"}ya/  
  struct result_1 &U=_:]/  
  { /NR*<,c%  
  typedef T & result; 9-&@Y  
} ; j jv'"K2  
template < typename T1, typename T2 > wv\"(e7(  
  struct result_2 I7SFGO  
  { `*yOc6i]  
  typedef T1 & result; \>EUa}%xn  
} ; U UtS me  
template < typename T > n!~QC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =>Z4vWX*  
  { q3-cWfU  
  return (T & )r; *Sbc 8Y  
} qPUACuF'  
template < typename T1, typename T2 > H15!QxD#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rTJU)4I^h  
  { iWUxB28  
  return (T1 & )r1; L"?4}U:  
} qT4`3nH:  
} ; $Op:-aW&  
[Q6$$z92Q  
template <> (5y*Btd=  
class holder < 2 > [{T/2IGq  
  { K&=6DvfR  
public : m{lS-DlRg  
template < typename T > h4ghMBo%  
  struct result_1 *>o@EUArN  
  { rXe+#`m2  
  typedef T & result; *_Pkb.3R  
} ; G"vEtNoV  
template < typename T1, typename T2 > cj[%.M5iBA  
  struct result_2 RzLeR%O  
  { Q2@yUDd!  
  typedef T2 & result; iq 8Hq)I]  
} ; A/j'{X!z  
template < typename T > =)Goip  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?DNeL;6  
  { 1gYvp9Ma  
  return (T & )r;  |FFM Q"  
} 2Myz[)<P_  
template < typename T1, typename T2 > %.{xo.`a[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4%TmW/yd  
  { 0=OvVU;P  
  return (T2 & )r2; IF?  
} b3-+*5L  
} ; %8|?YxiZ:  
S8]YS@@D   
`M_w^&6+n  
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> >。 &v+Hl ^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3 +D4$Y"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &=.7-iC|W  
!/e8x;_  
return l(i, j) = r(i, j); M:K4o%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @=l.J+lh  
Xkp`1UTH  
  return ( int & )i; piPV&ytI  
  return ( int & )j; TIP H#W:v  
最后执行i = j; #~qY%X  
可见,参数被正确的选择了。 G0x!:[  
bLz('mUY  
.[o?qCsw  
Z3A"GWY  
"I[u D)$  
八. 中期总结 z8w@pT  
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: k=5v J72U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y@]:7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BH?fFe&J:`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0 aiE0b9c  
brt` oR  
J`A )WsKkb  
=xHzhh  
d7L|yeb"  
bRc~e@  
九. 简化 lO^YAOY  
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。 [~IFg~*,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K9euNa  
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: T Z@S?r>^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0[SrRpD  
  +-*/&|^等 )'t&LWS~  
2. 返回引用。 VxGR[kq$]  
  =,各种复合赋值等 u=!n9W~"  
3. 返回固定类型。 Y>'t)PK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J k FZd  
4. 原样返回。 G!m;J8#m(  
  operator, -D,kL  
5. 返回解引用的类型。 ,[ M^rv  
  operator*(单目) U~[ tp1Z)  
6. 返回地址。 g 2&P  
  operator&(单目) C2Af$7c  
7. 下表访问返回类型。 }VXZM7@u  
  operator[] W!WeYV}kb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,zH\&D$>u  
  operator<<和operator>> Sc3B*.  
Ewczq1%l:  
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。 _8nT$!\\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B"fKv0  
iQ_^MzA  
template < typename Left > %[C-KQH  
struct value_return +B0G[k7  
  { rv?d3QqIC  
template < typename T > ;Jrk#7  
  struct result_1 T{%'"mm;  
  { L7lRh=D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #Qp.O@e  
} ; t846:Z%[  
p-t*?p C  
template < typename T1, typename T2 > 2dF:;k k  
  struct result_2 0fTEb%z8  
  { uJ!yM;{+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ].eY]o}=  
} ; g$f ;  
} ; nE)|6  
4{r_EV[(  
}w)`)N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hsUP5_  
!B3lsXLSY  
下面我们来剥离functor中的operator() UUt631  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -)Y?1w  
Xkv+"F=-  
return l(t) op r(t) G Riu]   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +RO=a_AS  
return op l(t) [n_H9$   
return op l(t1, t2) [[[QBplJ  
return l(t) op YTco;5/  
return l(t1, t2) op CKTD27})  
return l(t)[r(t)] ^gdg0y!5~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (pjmE7 `"P  
j{nkus2  
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: Lz VvUVk  
单目: return f(l(t), r(t)); Lu~e^Ul   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6L6Lk  
双目: return f(l(t)); e XU;UO^  
return f(l(t1, t2)); ?ExfxR!~  
下面就是f的实现,以operator/为例 Wb4%=2Qn  
T_}\  
struct meta_divide IpxFME%!  
  { L#e|t0'#  
template < typename T1, typename T2 > DOXRU5uP3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?nFT51 t/4  
  { B%Yb+M&K  
  return t1 / t2; Pc]c8~  
} nDvny0^a  
} ;  \~  
r)mm8MI!Z  
这个工作可以让宏来做: l!ye\  
^}8_tZs8\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n20H{TA  
template < typename T1, typename T2 > \ utwh"E&W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,>(M5\Z/c  
以后可以直接用 lb1(1 |#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >t8eVMMa  
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 q<JI!n1O  
(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。。。) JoZC+G  
Smk]G))o{  
[jumq1  
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 aG |)k,  
iA ZtV'VQ)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {uj9fE,)  
class unary_op : public Rettype O!f* @  
  { A|>a Gy  
    Left l; ]-.Q9cjc$q  
public : @V:b Co  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PfrW,R~r  
Iz{AA-  
template < typename T > Y,m H ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cDTDim1F  
      { *rEW@06^\  
      return FuncType::execute(l(t)); A)7'\JK7b  
    } QW2% Gv:  
TU. h  
    template < typename T1, typename T2 > fQx 4/4j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |J}~a8o  
      { 9J]LV'f7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R1q04Zj{2  
    } rbtPG=t_R  
} ; kD; BwU[  
Dkdm~~Rr  
xU rfH$$!`  
同样还可以申明一个binary_op -=qmYf  
<g%xo"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2dI:],7  
class binary_op : public Rettype cL WM]\Y  
  { z(%Zji@!N  
    Left l; zR<jZwo]#  
Right r; q{_buTARq  
public : ?)PcYrV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Aio0++ r-  
Kc{wv/6}T  
template < typename T > XnG!T$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TMRXl.1  
      { _88~uYG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7xd}J(l  
    } eeX)JC0A  
n_+Iw,a'm  
    template < typename T1, typename T2 > 0+H"$2/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <=`@`rm{  
      { DuFlN1Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FJ[(dGKeE  
    } R`<E3J\*  
} ; < <xJ-N  
:dj@i6  
RcE%?2l D  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~lL($rE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SVHtv0Nx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BdYh:  
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。 K4tX4U[Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :=8vy  
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。。。 5u8Sxfm",  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f ;Dz(~ hw  
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) 5Tu.2.)N  
下面是修改过的unary_op xphqgOc12,  
- t+Mh.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =osj}(  
class unary_op 4H:WpW*r  
  { #-`lLI:w0  
Left l; xWMMHIu  
  ppYz~ {"r  
public : I@B7uFj  
(o|E@d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3m^BYr*y^  
v3NaX.  
template < typename T > ~,:f,FkSQ  
  struct result_1 : )z_q!$j  
  { : ?V;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F~Li.qF  
} ; }B5I#Af7  
x0d+cSw  
template < typename T1, typename T2 > i~;8'>:|,M  
  struct result_2 S;NXOsSu  
  { |); >wV"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >&VL2xLy  
} ; 1gE`_%?K  
VtO+=mZV  
template < typename T1, typename T2 > *t_&im%E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W)#`4a^xj7  
  { Vo%d;>!G\;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qj1z>,\  
} -: ,h8JyMP  
1@WGbORc*  
template < typename T > l;.BlHyu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -db+Y:xUZ  
  { >=V+X"\Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0 OBkd  
} &Yg/ 08*  
"YL-!P  
} ; "7HB3?2>W  
"" U_|JH-  
Ps7%:|K]  
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 $ZS9CkN  
好啦,现在才真正完美了。 z7q2+;L  
现在在picker里面就可以这么添加了: o$O,#^  
`y`xk<q  
template < typename Right > `y}d)"!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i.sq^]j  
  { {Fi@|'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RY{tX`  
} aJ8pJ{,P  
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$Q}'\  
%'e(3;YI  
Q7|13^ |C  
yjd'{B9{  
.jp]S4~  
十. bind sh ;uKzQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 j;)g+9`  
先来分析一下一段例子 ^{:jY, ?]  
F-^HN%  
%7msAvbk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 91H0mP>ki  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >Mw &Tw}o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _m],(J=,z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~7pjk  
我们来写个简单的。 hZ<btN .y5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "!tw ,Gp  
对于函数对象类的版本: 4Umsc>yfK  
C8EC?fSQ  
template < typename Func > -kbm$~P  
struct functor_trait A[kH_{to;  
  { ,dx)rZ*  
typedef typename Func::result_type result_type; Da [C'm=  
} ; A Vm{#^p[(  
对于无参数函数的版本: u!o]Co>  
|xZcT4  
template < typename Ret > \oX8/-0f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R9h>I3F=c  
  { )7GLS\uf<%  
typedef Ret result_type; br  Z, s  
} ; -Zg @D(pF  
对于单参数函数的版本: cTd;p>:>m  
_AYC|R|  
template < typename Ret, typename V1 > m SzpRa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ShJK&70O  
  { >}b6J7_  
typedef Ret result_type; zN+* R;Ds  
} ; #we>75l{+R  
对于双参数函数的版本: pXh~#o6 V  
d-;9L56{P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;{f??G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P%sO(_PuT  
  { VtO;UN  
typedef Ret result_type; kt{C7qpD  
} ; 7sc<dM  
等等。。。 ;Q=GJ5`B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c5E#QV0&v~  
D2</^]3Su  
template < typename Func > ; ,=h59`  
struct func_return rS )b1nPA  
  { pp]_/46nN  
template < typename T > {^2W>^  
  struct result_1 3z)"U  
  { MJ*]fC3/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sf&?3a+f  
} ; 5m^Hi} S _  
$iqi:vY  
template < typename T1, typename T2 > /^LH  
  struct result_2 qX{X4b$  
  { 3XwU6M$5g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LR3`=Z9  
} ; 5U{4TeUH  
} ; }B"|z'u  
=1*%>K  
Kr/h`RM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8jggc#.  
Ty3CBR{6  
template < typename Func, typename aPicker > 5'X74`  
class binder_1 drENkS=,  
  { kqD*TJA  
Func fn; m\/,cc@,  
aPicker pk; {b'}:aMc  
public : *O+R|Cdp/  
ut4r~~Ar  
template < typename T > T2DF'f3A  
  struct result_1 > 'aG /(  
  { hIVI\U,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WVS$O99Y  
} ; SqXy;S@  
Ak5[PBbW  
template < typename T1, typename T2 > "H>r-cyh  
  struct result_2 1mHwYT+  
  { *$i;o3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uw Kh  
} ; C}b|2y  
rH$eB/#F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EkJVFHfh  
J?UA:u  
template < typename T > &|Lh38s@$#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s0cs'Rg  
  { 6OL41g'  
  return fn(pk(t)); {Q5KV%F_  
} #^|| ]g/N  
template < typename T1, typename T2 > rO/a,vV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o]Z _@VI  
  { &Nc[$H7<  
  return fn(pk(t1, t2)); )]%e  
} EjWgaV  
} ; 7\IL  
i[$-_  
vO\:vp4fH  
一目了然不是么? P}HC(S1  
最后实现bind %'N$l F"]  
8 AFMn[{  
hUh+JW  
template < typename Func, typename aPicker > AotCX7T2T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9YD\~v;x  
  { nob0T5G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V C-d0E0  
} L_~8"I_  
V4|uas{0I:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,[* ;UR  
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。 TkRmV6'w  
Xd3}Vn=  
十一. phoenix A (okv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k=$AhT=e}n  
9gy(IRGq/  
for_each(v.begin(), v.end(), E$A3|rjnoN  
( ;'0=T0\  
do_ eklgLU-+fW  
[ <F(><Xw,-4  
  cout << _1 <<   " , " XRxj  W  
] {e"dm5  
.while_( -- _1), | &7S8Q  
cout << var( " \n " ) 8PBvV[  
) -_em%o3XC  
); 9%tobo@J~n  
?IF)+]  
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: B $XwTJ>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6~xBi(m`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9AQxNbs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Hr^3`@}#1  
,6{iT,~@8  
\~~}N4  
template < typename Cond, typename Actor > e2cP *J  
class do_while r@kP*  
  { %S \8.  
Cond cd; l63hLz  
Actor act; ?6"{!s{v  
public : Ln!A:dP}c-  
template < typename T > q%i-`S]}qL  
  struct result_1 KC#/Z2A|<  
  { mbxbEqz  
  typedef int result_type; Nd@~>&F  
} ; lz<]5T|  
,r8Tbk]m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Hy_;nN+e  
T.m mmT  
template < typename T >  Vzl^Ka'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S/tIwG ~e3  
  { }`\/f  
  do }4//@J?:  
    { ~xLJe`"JUx  
  act(t); T'H::^9:E  
  } ~*W!mlg  
  while (cd(t)); ye}p~&  
  return   0 ; jE\Sm2G9  
} EYX$pz(x;  
} ; 04U")-\O  
iyta;dw9  
[U/(<?F{(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .iD*>M:W  
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。 OEx^3z^  
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。 Z\}K{#   
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。 C3NdE_E  
下面就是产生这个functor的类: H1n1-!%d  
\QE)m<GUe  
67SV~L#%O  
template < typename Actor > 9ZXlR?GA  
class do_while_actor ~@.%m"<.  
  { T"7~AbgNU  
Actor act; *3/T;x.  
public : 6 GP p>X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M-V&X&?j  
uvP2Wgt  
template < typename Cond >  -!W<DJ*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _BdE< !r  
} ; r$Co0!.  
^j#rZ;uc   
\.YS%"Vz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LI2&&Mw  
最后,是那个do_ D(-yjY8aG  
om?-WJI  
B(xN Gs  
class do_while_invoker WOuEWw=  
  { <\kr1qH H  
public : tyaA\F57  
template < typename Actor > [(1c<b2r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?v>ET2wD  
  { m3Il3ZY.  
  return do_while_actor < Actor > (act); =] *.ZH#h  
} g~(E>6Y  
} do_; J{^RkGF  
b#7{{@H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5onm]V]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UfS%71l.$  
最后来说说怎么处理break和continue pPd#N'\*  
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。 ME'|saP  
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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