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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '$Z)2fn7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \k5"&]I3  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, uZ8-?  
~QSX 1w"  
dC,C[7\  
} E ]l4N2  
  class filler a/ uo)']B  
  { %Bw:6Y4LZ  
public : 'IY?=#xr'`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \ Bj{.jL  
} ; e1g3a1tnWl  
/4O))}TX  
fY^CI b$Y  
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: M(L6PyEa!Y  
LxIGPC~  
3w)r""C&  
e".=E ;o`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S3M!"l  
$B8Vg `+  
^?RH<z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~1;M4K  
p-I J':W  
.1TuHC\mC  
W`PJ flr|  
二. 战前分析 Iuz_u2"C  
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。 ~*bfS}F8I  
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 ^"O>EY':  
^R:&c;&,  
7tWC<#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O:#YLmbCN  
  /* --------------------------------------------- */ rJGh3%  
vector < int *> vp( 10 ); pl%!AY'oE>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PS" rXaY  
/* --------------------------------------------- */ ?o[h$7` o6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mt+i0PIfj  
/* --------------------------------------------- */ e_e\Ie/pDc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .;g kV-]  
  /* --------------------------------------------- */ yZ{yzv'D&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s .p> ?U  
/* --------------------------------------------- */ $ (;:4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |'-aR@xJ  
cW>=/  
ef^GJTv&k  
#I?Z,;DI=  
看了之后,我们可以思考一些问题: Hy4;i^Ik <  
1._1, _2是什么? [L X/O@  
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。 ;&<N1  
2._1 = 1是在做什么? la<.B^  
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。 _^Q!cB'~/`  
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。 S[!6Lw  
x?o#}:S  
RAl/p9\A+  
三. 动工 ?:3hp2k<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n4!RGq.}  
.iy>N/u  
!.,J;Qt  
M>Q ZN  
template < typename T > gdeM,A|  
class assignment 5@+?{Cl  
  { [hSJ)IZh  
T value; keLeD1  
public : d)1gpRp  
assignment( const T & v) : value(v) {} AE>W$x8P  
template < typename T2 > VIdKe&,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } msgR"T3'  
} ; o3hgkoF   
_!1LV[x!s  
F}{%*EJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ( jU $  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ymxA<bICS8  
BW)-F (v   
hhaiH i!$  
]?+i6 [6U  
  class holder X PyDZk/m  
  { Qu[QcB{ro-  
public : m[xl) /e  
template < typename T > ;+XrCy!.)L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J@:Q(  
  { B?i#m^S  
  return assignment < T > (t); KGM__ZO.  
} N<i5X.X  
} ; oaqH@`  
m|W17LhW{  
JWd[zJ[  
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: mq[=,,#  
0Q a 0  
  static holder _1; &PE%tm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Lq5xp<  
60^j<O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )XN%pn  
而不用手动写一个函数对象。 -B#1+rUW  
U.,S.WP+d  
=_pSfKR;  
E>s+"y  
四. 问题分析 zQulPU  
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。 GGEM&0*  
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。 ,i6E L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pi"M*$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AMjr[!44 @  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :W,S  
PolJo?HZ  
五. 问题1:一致性 W"Y)a|rG%  
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?| ,:PMS8pS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @ &N  
P6.PjK!Ar  
struct holder ldUZ\z(*  
  { v|(]u3=1_  
  // nQmHYOF%  
  template < typename T > 3`yO&upk  
T &   operator ()( const T & r) const kyAN O  
  { xH\\#4/  
  return (T & )r; 0YFXF  
} r{v3 XD/  
} ; Fge%6hu  
4& cQW)  
这样的话assignment也必须相应改动: :rU.5(,  
3S3(Gl  
template < typename Left, typename Right > +"-l~`+<es  
class assignment u!|_bI3  
  { je^VJ&ac  
Left l; syB pF:`-W  
Right r; 1<'z)r4  
public : D/Ki^E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /al56n  
template < typename T2 > FTCIfW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <VhmtT%7  
} ; THhxj)  
Oq~{HJ{  
同时,holder的operator=也需要改动: zN!W_2W*  
QIMd`c  
template < typename T > YCiG~y/~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T;(,9>Qsu  
  { 76rv$z{g^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ru 6`Z+p  
} [<@T%yq  
`15}jTi  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +8zACs{p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U\lbh;9G  
E2r5Pg  
return l(rhs) = r; }d}gb`Du  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 QD,m`7(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k_]'?f7Z  
=h4u N,  
template < typename Tp > ;)FvTm'"\.  
class constant_t uSR%6=$  
  { bs|gQZG  
  const Tp t; Eh8GqFEM  
public : DQY1oM)D !  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uuEvH<1  
template < typename T > *d C|X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5 NYS@76o7  
  { 5Jo'h]  
  return t; n~6$CQ5dF(  
} u!D?^:u=)  
} ; a?+C]u?_D  
;>Z+b#C[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Xw9]WJc  
下面就可以修改holder的operator=了 ]2m=lt1  
LmJjO:W}^y  
template < typename T > ~$6` e:n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \(Rj2  
  { d~QKZ&jf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); acS~%^"<_  
} sC\?{B0 r  
tZ[9qms^_  
同时也要修改assignment的operator() d [l8qaD  
B bmw[Qf\  
template < typename T2 > (9]1p;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $O\m~r4  
现在代码看起来就很一致了。 ThX3@o  
#9TL5-1y  
六. 问题2:链式操作 Se!w(Y&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J'WzEgCnU  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }}k%.Qb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 x~}&t+FK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #WG}"[ ,c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cZN<}n+q  
]zj#X\  
template < typename T > 17'd~-lE  
struct result_1 t8RtJ2;  
  { S Yi!%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X$;x2mz nM  
} ; ]Y]]X[@  
!QVhP+l'H  
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: ).jQ+XE'>  
!:\0}w$-  
template < typename T > Vyi.:lL _8  
struct   ref w%`S>+kX&  
  { spP[S"gI  
typedef T & reference; &V+_b$  
} ; $&.(7F^D  
template < typename T > ,$t1LV;o=  
struct   ref < T &> g0B-<>E  
  { tb?TPd-OY  
typedef T & reference; .^A4w;jPU  
} ; D,..gsg  
^/?7hbr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q3i\`-kbb  
R(0[bMr3Q  
template < typename T > *P\lzM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zq33R`  
  { ,1 H|{<  
  return l(t) = r(t); fPTLPcPP  
} TqN@l\  
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。 v @M6D}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }~LGq.H  
On O_7'4 t  
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  lPz`?Hn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]lKUpsQI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J;XO1}9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ='.b/]!_  
最后的布局是: 0 J"g"=  
                Add c[,Rh f  
              /   \ O D5qPovsd  
            Divide   5 zK~_e\m  
            /   \ *?Wz/OJ0  
          _1     3 ~h<T0Zc  
似乎一切都解决了?不。 p/0dtnXa(  
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。 sE]z.Po=  
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。 N68]r 3/K  
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: V1Ft3Msq  
5hEA/G  
template < typename Right > ,^ ,R .T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const m~=VUhPd  
Right & rt) const "PTEt{qn  
  { SD~4CtlfI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =@O&$&  
} ~b *|V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l-r$czY  
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。 ,]JIp~=nsh  
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。 4#W$5_Ny  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 L}Sb0 o.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )/!HI0TU  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? hyPS 6Y'1  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: (5`(H.(  
A]QGaWK  
template < class Action > D dwFKc&  
class picker : public Action *>aVU'  
  { @ukL! AV?Y  
public : -h|[8UG^b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0;1O;JRw  
  // all the operator overloaded g}6M+QNj  
} ; |2TH[J_a  
j."V>p8u$  
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。 &N7q 9t  
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: Zd)LVc[  
,*V%  
template < typename Right > 4j+M<g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?gAwMP(>  
  { =v|$dDz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +5O^{Ce6  
} $pPc}M[h  
6C"${}S F`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jN= !Q&^i[  
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。 {LKW%G7  
GRj [2I7:  
template < typename T >   struct picker_maker ]n1#8T&<*z  
  { 8:I-?z;S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o6x8j z  
} ; &sn-;r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YJwI@E(l$  
  { .j)DE}[q>  
typedef picker < T > result; Ao\OU}  
} ; v8\_6}*I  
(G{:O   
下面总的结构就有了: @QpL*F  
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。 { .i^&  
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。 Rbgy?8#9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V@G|2ZI  
至此链式操作完美实现。 UaXIrBc  
ZZ}HgPZ  
=mwAbh)[7n  
七. 问题3 ] -C*d$z  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 dZkKAK:v  
1'&HmBfcb  
template < typename T1, typename T2 > B&!>& Rbx  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Wl9[W/4  
  { ~r})&`5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y9i+EV  
} Y!c7P,cZ+3  
`} 'o2oZnG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %dd B$(  
Xa'b @*o&  
template < typename T1, typename T2 > &F0>V o  
struct result_2 =`MQKh,  
  { |gk"~D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~}D"8[ABj  
} ; ?*q-u9s9  
rV%;d[LB  
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? MnY}U",   
这个差事就留给了holder自己。 './qBJ  
    $Vs5d= B  
~O /B  
template < int Order > ? R[GSS1  
class holder; }*P;kV  
template <> ucLh|}jJ5  
class holder < 1 > h=au`o&CG  
  { bV)h\:oC  
public : F&+_z&n)  
template < typename T > L?(1 [jB4G  
  struct result_1 T-oUcuQB  
  { zU|'IW&  
  typedef T & result; {oo(HD;5  
} ; 5Yk|  
template < typename T1, typename T2 > ZOJ7 ^g  
  struct result_2 q+4<"b+6G  
  { 7bM H  
  typedef T1 & result; i94)DWZ^  
} ; @, z4{B  
template < typename T > WR* <|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .'1]2/ad  
  { O~Dm|hP  
  return (T & )r; (iO/@iw  
} l2!ztK1^  
template < typename T1, typename T2 > m0Uk*~Gz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `LTD|0;  
  { 2F,?}jJ.K  
  return (T1 & )r1; unN*L  
} riglEA[^  
} ; FePWr7Ze  
RDqQ6(e"  
template <> :7qJ[k{g  
class holder < 2 > >6zWOYd  
  { c<)O#i@3/  
public : K;g6V!U  
template < typename T > b:*( f#"q  
  struct result_1 f1Gyl  
  { gEq";B%?  
  typedef T & result; l2 #^}-  
} ; > lK:~~1  
template < typename T1, typename T2 > GtqA@&5&  
  struct result_2 c#[d7t8ONe  
  { g.Kyfs4`  
  typedef T2 & result; !xC IvKW  
} ; c=:A/z{  
template < typename T > PtKrks|y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A$J?-  
  { EhIa31>X  
  return (T & )r; WWIQ6EJO  
} d[e;Fj!  
template < typename T1, typename T2 > 7lQ:}&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zdu8axK:  
  { Bn d Y\  
  return (T2 & )r2; yuZh ak  
} Ac Y!  
} ; KSl@V>!_  
yuB\Z/  
8&y3oxA,  
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> >。 p@=B\A]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3)~z~p7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3%V VG~[  
1GgG9I  
return l(i, j) = r(i, j); z]Mu8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6Y= MW{=F  
`SESj)W(y  
  return ( int & )i; 0p \,}t\E  
  return ( int & )j; wArtg'=X  
最后执行i = j; [/eRc  
可见,参数被正确的选择了。 'miY"L:| O  
]0@ J)Z09  
fK9wr@1  
X7fJ+C n  
2Rs-!G< ]  
八. 中期总结 [- x]%  
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: x;>~;vmi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E{Y)=tW[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *}NJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]`n6H[6O  
'uV;)~  
x5nw/''[2  
3ES3, uR  
vWpkU<&3|  
8G p%Q  
九. 简化 75#&hi/~  
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。 Ft$tL;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %N-f9o8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9^1.nE(R&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x[H9<&)D  
  +-*/&|^等 UZRCJ  
2. 返回引用。 095Z Z20  
  =,各种复合赋值等 3eS *U`_  
3. 返回固定类型。 niP/i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aY@st]p  
4. 原样返回。 = ^A/&[&31  
  operator, vL:tuEE3  
5. 返回解引用的类型。 h\qM5Qx+Q  
  operator*(单目) `$, \B  
6. 返回地址。 1K'.QRZMb9  
  operator&(单目) 00)=3@D  
7. 下表访问返回类型。 4{oS(Vl!  
  operator[] 3[O;HS3|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 an9k2 F.)  
  operator<<和operator>> ~kAen  
\a6knd  
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。 {Deg1V!x>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kdHP v=/U  
$f^ \fa[  
template < typename Left > !@[@xdV  
struct value_return w- .=u3  
  { m"Y|xvIA  
template < typename T >  B Ji  
  struct result_1 2K1odqO#   
  { K1K3s< y+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `CXAE0Fx  
} ; j4G?=oDb  
;^j 2>Azn  
template < typename T1, typename T2 > $5)ZaYx<  
  struct result_2 0au\X$)Q  
  { QjlwT2o'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _U`_;=(  
} ; 3Vj,O?(Z  
} ; /"M7YPX;  
dkRG4 )~g  
<U ?_-0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^SouA[  
ua]>0\D  
下面我们来剥离functor中的operator() b8@gv OB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $`&uu  
.v3~2r*&  
return l(t) op r(t) Iq-+X3i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,\BGxGNAmV  
return op l(t) 'y?(s+  
return op l(t1, t2) .l->O-=  
return l(t) op :>K=kZ=k  
return l(t1, t2) op FM3DJ?\L-  
return l(t)[r(t)] J c~{ E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /Af:{|'$%  
62 biOea  
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: u-a*fT  
单目: return f(l(t), r(t)); P7Ws$7x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A:3:Cr  
双目: return f(l(t)); buRK\C  
return f(l(t1, t2)); "Oh(&N:U  
下面就是f的实现,以operator/为例 iS{8cN3R  
kR0d]"dr  
struct meta_divide ]~SOGAFW  
  { }!-K)j.  
template < typename T1, typename T2 > C>vp oCA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9*+%Qt,{B  
  { XD 8MF)$9  
  return t1 / t2; JZ5N Q)sX  
} q+/c+u?=^  
} ; 8yH*  
I3A@0'Vm;L  
这个工作可以让宏来做: 0!c^pOq6  
qe!\ oh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S 'jH  
template < typename T1, typename T2 > \ 0"~`U.k~M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "]dNN{Wka  
以后可以直接用 eJB !|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [4qx+ypT  
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 z#8d\X/  
(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。。。) S[bFS7[  
\B'rWk 33,  
1%YjY"j+  
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 S?bG U8R5  
Zjz< Q-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > do2~LmeW  
class unary_op : public Rettype |(E.Sb  
  { jrMY]Ea2`  
    Left l; r?s,  
public : 8\BCC1K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `3Gjj&c  
%d5;JEgA:g  
template < typename T > LeA=*+zP[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a$7}_kb  
      { ?G[<~J3-E  
      return FuncType::execute(l(t)); f((pRP   
    } \(PC#H%  
= dyApR:'  
    template < typename T1, typename T2 > tp='PG.6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b5hJaXJN  
      { qsjTo@A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (GVH#}uB  
    } =|lKB;  
} ; NzmVQ-4  
Fg3VD(D^U  
+UxhSFU  
同样还可以申明一个binary_op l:O6`2Z  
gHLBtl/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vV.TK_ y  
class binary_op : public Rettype [Yx)`e  
  { fI2/v<[  
    Left l; 0W|}5(C  
Right r; a}Db9=  
public : etX &o5A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %ec9`0^4S  
(o/HLmr@Y  
template < typename T > S~QL x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =X(8 [ e  
      { =v4;t'_^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qW57h8M  
    } mJ=3faM  
yv:8=.r}M  
    template < typename T1, typename T2 > <MhjvHg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !c`K zqP  
      { x/NR_~Rnk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h&3*O[`  
    } Ex'6 WN~kD  
} ; gO*:< B g  
M <oy  
({#9gTP2b  
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 xkIRI1*!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x.rOP_rs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (R _#lRaQ  
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。 [C PgfVz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H[ 6L!  
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。。。 tn-_3C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m_Owe/BC#m  
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) pA(B~9WQ  
下面是修改过的unary_op ~429sT(   
<#U9ih 2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sh []OSM  
class unary_op `C~RA, M  
  { . z/M (  
Left l; WPBn?vb0<  
  HS{a^c%  
public : W]!{Y'G  
re9*q   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q:I2\E  
{shf\pm!o  
template < typename T > OI3UC=G  
  struct result_1 box(FjrZE  
  {  (f DA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E|ce[|2  
} ; 60KhwD1  
Tu Q@b  
template < typename T1, typename T2 > N=J$+  
  struct result_2 yoKl.U"&  
  { usb.cE3 z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'J R2@W`]]  
} ; Mp=2}d%P  
HZBU?{  
template < typename T1, typename T2 > l0Myem v?z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cx$M  
  { <szD"p|K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o8+ZgXct  
} t?NB#/#%x  
0GR\iw$[J  
template < typename T > zGrUl|j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !xs. [&u8  
  { rixP[`!]x  
  return OpClass::execute(lt(t)); h+e Oe}  
} si.A"\bm  
i)nb^  
} ; 3,~M`~B  
k!e \O>+  
2|vArRKt  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug > }#h  
好啦,现在才真正完美了。 &61;v@  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7Y$#* 7  
W2L:  
template < typename Right > D9H(kk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7^|oO~x6  
  { <3dmY=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i6R2R8  
} e0O2 >w  
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% 3]  
WvG0hts=[  
cE}R7,y  
z?$F2+f&  
{HKd="%VG  
十. bind G}aw{Vbg_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 # Ny  
先来分析一下一段例子 WVc3C-h,  
v?zA86d_  
xaO9?{O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TJ@@k SSbl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3F'{JP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8'Dp3x^W>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lWS @<j  
我们来写个简单的。 c"OBm#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aC0[OmbG  
对于函数对象类的版本: BZy&;P  
:'aT 4  
template < typename Func > .Ap-<FB  
struct functor_trait 5~T`R~Uqb  
  { BKDs3?&  
typedef typename Func::result_type result_type; {9sA'5  
} ; \|20E51B[  
对于无参数函数的版本: `oP<mLxle  
ea3;1-b:  
template < typename Ret >  Ad)Po  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9] /xAsD  
  { h^klP:Q  
typedef Ret result_type; a.+2h%b  
} ; c|<*w[%C  
对于单参数函数的版本: :fI|>I ~  
cjzhuH/y  
template < typename Ret, typename V1 > zx"'WM*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O$jj&  
  { /C(lQs*l  
typedef Ret result_type; .'o<.\R8  
} ; &V5[Zj|]  
对于双参数函数的版本: f}q4~NPn-  
,]?Xf >  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H.EgL@;mb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ":E^&yQ  
  { m+p}Qi8i)  
typedef Ret result_type; !g}?x3  
} ; ~_WsjD0O  
等等。。。 pEk^;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,Y&LlB 2  
/(C?3 }}L  
template < typename Func > mm-!UsT  
struct func_return 9"Vch;U$  
  { O9OD[VZk  
template < typename T > DSGtt/n  
  struct result_1 ~=hM y`Ml  
  { CJB   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V4cCu~(3;~  
} ; S,Q!Xb@  
K#bdb  
template < typename T1, typename T2 > T^LpoN/T  
  struct result_2 }gL:"C"~  
  { (.Hiee43  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bJc<FL<E  
} ;  L><# I  
} ; WP,Ll\K)7  
{awv= s  
.`Ey'T_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?sQOz[ig;  
PI{;3X}9$,  
template < typename Func, typename aPicker > ;J|sH>i  
class binder_1 JmDi{B?  
  { j^ L"l;m  
Func fn; MhMY"bx8  
aPicker pk; )cA#2mlS'1  
public :  X._skq  
?E1<>4S8  
template < typename T > P" +!mSe^~  
  struct result_1 61|uvTX  
  { Kx.'^y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]h4^3   
} ; :;[pl|}tM  
_ndc^OG  
template < typename T1, typename T2 > y]|Hrx  
  struct result_2 z3!j>X_w  
  { U ObI&*2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `"CIy_m  
} ; )eFXjnHN  
#clOpyT*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jt79M(Hp!  
; MU8@?yN  
template < typename T > r* #ApM"L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EBjSK/  
  { M B]8iy8  
  return fn(pk(t)); IS *-MLi  
} v~|~&Dwq  
template < typename T1, typename T2 > |l\&4/SJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -# 0(Jm'  
  { @c&}\#;  
  return fn(pk(t1, t2)); E6"+\-e  
} h LYy  
} ; [?rK9I&  
GT$.#};u  
+"8 [E~Bih  
一目了然不是么? N$1ZA)M  
最后实现bind  lJaR,,  
j`JY3RDD  
W;~ f865  
template < typename Func, typename aPicker > (S1c6~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) on?<3eED  
  { +/u)/ey  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E`#m0Q(8  
} RLBeti>  
x*}41;j}C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wf47Ulx  
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。 A*d Pw.  
}j=UO*|  
十一. phoenix &)UZ9r`z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oNW.-gNT  
T(LqR?xOo  
for_each(v.begin(), v.end(), 0 p  6  
( ^PwZP;On  
do_ #_]/Mr1  
[ '@4M yg* b  
  cout << _1 <<   " , " Hh^EMQk  
] q18IqY*Lo  
.while_( -- _1), W?y7mw_S  
cout << var( " \n " ) wOW#A}m'vj  
) `SDpOqfIrP  
); a] 0B{  
@.IGOh  
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: 50,`=Z  
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 5^kLNNum  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $~x#Q?-y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &72 ( <  
|'mwr!  
UC3&:aQ!  
template < typename Cond, typename Actor > 7Mx F? I  
class do_while Gn*cphb  
  { ]=X6* E*/E  
Cond cd; s98Jh(~  
Actor act; ;#'YO1`gf3  
public : L`sg60z  
template < typename T > Po(Y',xI[  
  struct result_1 ug?gVK  
  { M  ::  
  typedef int result_type; kV >[$6  
} ; Xe;Eu  
;<=Z\NX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @bPR"j5D  
/j7e q  
template < typename T > &j}08aK%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9;W 2zcN  
  { *\#/4_yB}  
  do 12{F  
    { Uh6LU5  
  act(t); 5 ynBVrYf  
  } ;Fo%R$y  
  while (cd(t)); c@SNbY4}%  
  return   0 ; F4M )x`  
} zN3[W`q+m  
} ; e"=/zZH3  
b/#SkxW#S  
\<e?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z@bq*':~J  
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。 jl-2)<  
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。 Whoqs_Mm{  
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。 qV;E% XkkS  
下面就是产生这个functor的类: =sm<B^yj  
X`/GiYTu  
*R'r=C`  
template < typename Actor > " V[=U13  
class do_while_actor 9Hu;CKs  
  { }I}/e v  
Actor act; a$=BX=  
public : Ux[2 +Cf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KjWF;VN*[3  
,=_)tX^  
template < typename Cond > e>$d*~mwn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y"{L&H `  
} ; Bb[WtT}=  
@euH[<  
%fbV\@jDCX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uez"{_I  
最后,是那个do_ b]0]*<~y  
LDDg g u   
>m$jJlAv8  
class do_while_invoker /D d.C<F  
  {  W8blHw"  
public : `}r)0,Z}3  
template < typename Actor > xL&evG#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LiG!xs  
  { pwF+ZNo  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^_4e^D]P"  
} /EIQMZuYp  
} do_; Ob~7w[n3  
kC,=E9)O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8=K%7:b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C33BP}c]  
最后来说说怎么处理break和continue hQeGr 2gMq  
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。 xNrPj8V<Y  
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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