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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =Wk/q_.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Cq*}b4^;  
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, J1]w*2  
N>pmhskN?  
H1%[\X?=  
71.\`'  
  class filler z(` }:t  
  { sL AuR  
public : :EmQ_?(^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;64mf`  
} ; 4]aiT8))  
0 oj{e9h  
}\u%)uZ  
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: 'LbeL1ca  
9sU+IT K4  
6snOMa GRu  
;w6fM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Gl8&FrR  
O%JsUKV  
EwD3d0udL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `kNi*I^  
)o9Q5Lq  
"rx^M*"  
FJf~vAQ  
二. 战前分析 46K&$6eN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 sP?$G8-^  
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 W[>iJJwz  
)v52y8G-p  
a%T -Z.rd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gM3]%L_  
  /* --------------------------------------------- */ 2T@L{ql  
vector < int *> vp( 10 ); 1O7]3&L@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0Ws;|Yg  
/* --------------------------------------------- */ ;;?vgrz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ```d:f  
/* --------------------------------------------- */ 1X::0;3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a4T~\\,dZ>  
  /* --------------------------------------------- */ ?AnjD8i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BeI;#m0  
/* --------------------------------------------- */ N~):c2Kp<9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ss`P QN  
8wII{FHX  
+:>JZ$  
kYxl1n v  
看了之后,我们可以思考一些问题: rps(Jos_~  
1._1, _2是什么? a(@p0YpKT  
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。 =9pw uH  
2._1 = 1是在做什么? Pknc[h},  
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。 !6zyJc @01  
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。 T3Frc ]6,4  
SLtSqG7~  
MCk^Tp!  
三. 动工 n1*&%d'7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -!J2x 8Ri  
W}XYmF*_?  
B f5&}2u  
b4Cfd?'  
template < typename T > WHUT/:?f  
class assignment g/8.W  
  { )RwBg8  
T value; ?0rOcaTY  
public : iW|s|1mh3  
assignment( const T & v) : value(v) {} ge0's+E+1  
template < typename T2 > K8 b+   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =2 &hQd   
} ; l#D-q/k?  
'lhP!E_)q  
M[aT2A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7L=T]W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @iU%`=ziz  
.3VK;au\\  
#>8T*B  
r8uqcKfU  
  class holder PSTu/^  
  { t`"^7YFS>  
public : A7k'K4  
template < typename T > O)`fvpVU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Bx(yu'g|a  
  { ! FNf>z+  
  return assignment < T > (t); YP[LQ>  
} aSOU#Csx  
} ; j$@?62)6  
[@m[V1D  
F`!TV(,bY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %O#)Nq>mp  
HWqLcQ d:P  
  static holder _1; [tUv*jw%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "JkZJ#  
ZCm1+Y$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wk@ eV\H71  
而不用手动写一个函数对象。 q0&Wk"X%rr  
<rNtY,  
ht?CH Uu  
I-xwJi9?,  
四. 问题分析 Kw)K A^KF  
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。 ~&1KrUu&  
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。 *^'wFbaBO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ezp<@'0ZT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !#q{Z>H`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jOs H2^  
BBcj=]"_  
五. 问题1:一致性 Aj,]n>{  
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?| ],n%Xp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i 'qMi~{  
0pD W _  
struct holder 1h2H1gy5I3  
  { Vo%Yf9C  
  // *|mz_cKu  
  template < typename T > (@ "=F6P  
T &   operator ()( const T & r) const v"rl5x  
  { 2G?$X?  
  return (T & )r; Vu}806kB  
} 7Yuk  
} ; XdpF&B&K7Q  
[4p=X=B  
这样的话assignment也必须相应改动: @0$}? 2  
C` pp  
template < typename Left, typename Right > O@s{uZ|A6  
class assignment N[pZIH5ho=  
  { 5.w iTy  
Left l; KxY$PgcC  
Right r; e#.\^   
public : G+U3wF],  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~;[&K%n  
template < typename T2 > l]H0g[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ``!GI'^  
} ; 2}w#3K  
eK'wVg#  
同时,holder的operator=也需要改动: NCi>S%pD`<  
_?.\Xc  
template < typename T > Pey//U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iNQ0p:<k  
  { m4@MxQm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /}=a{J  
} 4d0#86l~J/  
tRteyNA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 NvQ%J+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .)7:=  
bp#fyG"  
return l(rhs) = r; j&WL*XP&5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .]P2}w)x?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &'s^nn]  
u_LY\'n  
template < typename Tp > ACb/ITu  
class constant_t i}B;+0<drx  
  { ]=x\b^  
  const Tp t; (= 9 wo  
public : g`n;R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M'q'$)e  
template < typename T > G+VD8]!K1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =h|wwQE  
  { K#!X><B'  
  return t; x` 2| }AP(  
} `}gdN};  
} ; !2$ z *C2;  
%k2FPmA6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yxwWj>c  
下面就可以修改holder的operator=了 /Wu|)tx  
U'y,YtF@  
template < typename T > 3;-^YG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (bv,02  
  { @uM EXP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L,?/'!xV  
} !,Nwts>m  
R"3 M[^  
同时也要修改assignment的operator() v0#*X5C1'  
JO=1ivZl  
template < typename T2 > %v{1# ~u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vX;HC'%n  
现在代码看起来就很一致了。 K"\MU  
Hm fXe  
六. 问题2:链式操作 wzh ]97b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #r<?v  
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。 7J|&U2}c  
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。 ka/XK[/'  
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。 u[")*\CP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m!O;>D  
Yp1bH+/u  
template < typename T > gcf6\f}\<  
struct result_1 nWJ:=JQ i"  
  { Tfx :"u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +@<KC  
} ; JYm7@gx  
gsPl _  
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: tHh HrMxO  
c #lPc>0xb  
template < typename T > 7NL% $Vf  
struct   ref d-B7["z,  
  { S&(^<gwl  
typedef T & reference;  ^$-Ye]<  
} ; r?A|d.Tl  
template < typename T > \.#p_U5In  
struct   ref < T &> A&,,9G<  
  { 1ibnx2^YB  
typedef T & reference; R^n@.^8s  
} ; ,*Z.  
HjA_g0u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S1J<9xqSQ8  
s-*._;  
template < typename T > p $ouh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lA^+Flh  
  { !kL> ,O>/  
  return l(t) = r(t); * R d#{Io7  
} U# JIs  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 DCQ^fZ/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *5V Xyt2  
%gd(wzco  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {gsdG-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h}L}[   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EQ<RDhC@b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nSx]QREL!  
最后的布局是:  Paj vb-f  
                Add r~7:daG*  
              /   \ M4m$\~zf  
            Divide   5 zj|WZ=1*Wp  
            /   \ MYLsHIPC  
          _1     3 '+Xlw  
似乎一切都解决了?不。 l=}~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。 IQH[Q9%  
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。 bb-qO#E  
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: g(ogXA1  
v [njdP  
template < typename Right > e]Fp=*#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Sr_VL:Gg  
Right & rt) const  dy>!KO  
  { bh p5<N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IMGP'g  
} A,gEM4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l2jF#<S@  
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。 ihCIh6  
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。 !CUoHTmB  
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。 TsQU6NNE  
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 W%5~3  
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? iK()&TNz  
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: >[10H8~bI/  
*|#T8t,}n  
template < class Action > G?c-79]U  
class picker : public Action GV.A+u  
  { I97yt[,Yy  
public : s{bdl[7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o@bNpflb`  
  // all the operator overloaded od' /%  
} ; u3 0s_\  
28.~iw  
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。 tBATZ0nK`Q  
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: Gi2$B76<  
zDTv\3rZ4X  
template < typename Right > xdvh-%A4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %?Y[Bk3p  
  { PU<PhuMd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z{6kWA3Kk  
} %@"!8Y(j  
]D 2u deg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jE2}p-2Q0  
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。 U_GgCI)  
R(Kk{c:-@  
template < typename T >   struct picker_maker IiBD?}  
  { LwcIGhy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GB7/x*u   
} ; Hu3wdq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [U, ?R  
  { UBv@+\Y8m  
typedef picker < T > result; v *-0M  
} ; @%ip7Y]e  
RoGwK*j0+  
下面总的结构就有了: W,^W^:m-x  
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。 q@hzo>[  
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。 G q<X4C#|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 D]G)j  
至此链式操作完美实现。 ao_4mSB  
jnB~sbyA  
EZ;"'4;W  
七. 问题3 :#k &\f-Y  
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。 ]i<[d ,  
KnhoaBB  
template < typename T1, typename T2 > 5q9s,r_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r KH:[lK m  
  { ^O(=Vry  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {--0 z3n>  
} U6E\AvbRn  
0|&\'{  
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: 8lF\v/vN  
1NQbl+w#I  
template < typename T1, typename T2 > lKWPTCU  
struct result_2 ~S,p?I  
  { mrIh0B:`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7\]E~/g  
} ; 7/7Z`  
sg'pO*_&  
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? /S5| wNu  
这个差事就留给了holder自己。 <@wj7\pQ  
    9,j-V p!G  
8to8!(  
template < int Order > zZcnijWb  
class holder; {@! Kx`(:  
template <> jHN +5=l  
class holder < 1 > -HSs^dP`  
  { g_5QA)4x  
public : r(d':LV  
template < typename T > 5DOBs f8Jo  
  struct result_1 i%e7LJ@5AW  
  { n Ox4<Wk&  
  typedef T & result; ~qe%Yq  
} ; (C4fG@n  
template < typename T1, typename T2 > 8 C[/dH  
  struct result_2 3(TsgP >`  
  { dL7E<?l  
  typedef T1 & result; Y!iZW  
} ; 8k q5ud  
template < typename T > !Z VU,b>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _iNq"8>2  
  { ~{sG| ;/!*  
  return (T & )r; !EUan  
} lj+u@Z<xA  
template < typename T1, typename T2 > W>-Et7&2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  w 4[{2  
  { oh# \]c\f  
  return (T1 & )r1; 8-<:i  
} "-@[R  
} ; qC F5~;7  
][}0#'/mV  
template <> O G<,- 7  
class holder < 2 > c'/l,k  
  { |5Xq0nvCe  
public : __mF ?m  
template < typename T > =UyLk-P w  
  struct result_1 bfo["  
  { PkI:*\R  
  typedef T & result; Q.K,%(^;a  
} ; cGjPxG;  
template < typename T1, typename T2 > McB[|PmC  
  struct result_2 {G?N E  
  { 9tF9T\jW  
  typedef T2 & result; #o1=:PQaC  
} ;  : ]C~gc  
template < typename T > RKPO#qju\F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ua!aaq&  
  { D!7`CH+  
  return (T & )r; 8M!:N(a  
} (5]}5W*  
template < typename T1, typename T2 > <b,~:9*?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oudxm[/U  
  { lNSLs"x^  
  return (T2 & )r2; ,VO2a mI  
} 8WnwQ%;m?  
} ; |sJSN.8  
E>l~-PaZY  
9B;{]c  
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> >。 lg^Z*&(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7uzk p&+:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9a8cRt6knO  
wI(M^8F_Mf  
return l(i, j) = r(i, j); Xh56T^,2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *}P~P$q%  
Gz .|]:1  
  return ( int & )i; 2}8v(%s p  
  return ( int & )j; GSH>7!.#  
最后执行i = j; SL5Ai/X0N  
可见,参数被正确的选择了。 X&kp;W  
Y]&j,j&  
l\i)$=d&g  
;^Dpl'v%\  
>y"+ -7V)  
八. 中期总结 =>-Rnc@  
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: B_.%i+ZZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'inFKy'H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )ut&@]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F w?[lS  
M3.do^ss  
A0Qb 5e  
$< JaLS  
9 AJ(&qY(  
<7~'; K  
九. 简化 A}l3cP; `#  
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。 WPQ fhr#|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a |X a3E  
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: /'/Xvm3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $&=S#_HQS  
  +-*/&|^等 LGn:c;  
2. 返回引用。 n@) K #  
  =,各种复合赋值等 $` ""  
3. 返回固定类型。 |p,P46I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vX.VfY  
4. 原样返回。 %KLpig  
  operator, #{;k{~;PF  
5. 返回解引用的类型。 7<*yS310  
  operator*(单目) +~p88;  
6. 返回地址。 -qGa]a  
  operator&(单目) o2F)%TDY  
7. 下表访问返回类型。 ?{[ v+t#  
  operator[] |!4K!_y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1eF3`  
  operator<<和operator>> .6Pw|xu`Pw  
d$1@4r  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,5h)x"s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iUN Ib  
qv!2MUw\j  
template < typename Left > Vh4X%b$TV  
struct value_return rbWP78  
  { -Ps!LI{@  
template < typename T > *_d7E   
  struct result_1 #AJM6* G9  
  { $| @ (  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gDpVeBd[  
} ; 1ukTA@Rj&  
H*PSR  
template < typename T1, typename T2 > eceP0x  
  struct result_2 fumm<:<CLO  
  { bE !GJZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _z|65H  
} ; JkbQyn  
} ; <<][hQs  
|IzPgC  
8<QdMkI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;@oN s-  
YIG~MP  
下面我们来剥离functor中的operator() xqu}cz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K  &N  
(5-FVp fb  
return l(t) op r(t) 3EPv"f^V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]>5/PD,wWy  
return op l(t) w9EOC$|Y  
return op l(t1, t2) H&-zZc4\  
return l(t) op X}Ai -D  
return l(t1, t2) op s Z].8.  
return l(t)[r(t)] u. F9g #  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n-tgX?1'  
k%WTJbuG<)  
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: +V{kb<P  
单目: return f(l(t), r(t)); *nkoPVpC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0AL=S$B)  
双目: return f(l(t)); p8Qk 'F=h  
return f(l(t1, t2)); SE1=>S%p  
下面就是f的实现,以operator/为例 '-Vt|O_Q  
I 5^!y  
struct meta_divide I;wp':  
  { t.i 8 2Q  
template < typename T1, typename T2 > ;DfY#-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _@ qjV~%Sy  
  { ;U+3w~  
  return t1 / t2; 'c9]&B  
} G[uK-U  
} ; MP Y[X[  
<L8'!q}  
这个工作可以让宏来做: oqO(PU  
@@Kp67Iv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8V`WO6*  
template < typename T1, typename T2 > \ 6d<r= C=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aC8} d  
以后可以直接用 65JF`]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V ]lLw)  
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 KQ% GIz 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。。。) I-]?"Q7Jz  
.ypL=~Rp  
$9_xGfx}  
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 $ r@zs'N  
6]WAUK%h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 98IJu  
class unary_op : public Rettype -b9\=U[  
  { @=}0`bE  
    Left l; l<58A7  
public : [}E='m}u9+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `EA\u]PwQ  
61C7.EZZ;  
template < typename T > 4DI8s4fi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2*;~S4 4  
      { H)kwQRfu  
      return FuncType::execute(l(t)); 9<6;Hr,>G  
    } P64PPbP  
>* f-Wde  
    template < typename T1, typename T2 > pP&7rRhw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O:;w3u7;u  
      { LM<qT-/qs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l *(8i ^  
    } M2,l7  
} ; -A^_{4X  
%S960  
t&C1Oo}=3  
同样还可以申明一个binary_op _7Ju  
] vHF~|/-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > > PRFWO  
class binary_op : public Rettype JE "x  
  { q$d>(vb q  
    Left l; AUG#_HE]k  
Right r; EIP /V  
public : @e.C"@G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X:"i4i[}{9  
U2#"p   
template < typename T >  ?Jm^<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = SMXDaH  
      { cKca;SNql1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G:<aB  
    } RLjc&WhzXu  
*SJ_z(CZm  
    template < typename T1, typename T2 > {#vgtgBB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y&$A+peJ1  
      { 1hY{k{+o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =7=]{Cx[  
    } o q Xg  
} ; 5uGq%(24  
nfbR P t  
GY'%+\*tj  
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 #jvtUS\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hR?{3d#x2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iHM%iUV  
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。 D0-3eV -  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &-)N'  
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。。。 T4Uev*A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <44G]eb  
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) hD 82tr  
下面是修改过的unary_op oWT3apGO  
y'.p&QH'`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sUO`uqZV  
class unary_op |tH4:%Q'  
  { Q~ w|#  
Left l; Rsm^Z!sn  
  yS'I[l  
public : -$ls(oot  
4SxX3Fw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q"lSZ; 'E  
<dtGK~_  
template < typename T > ~,Zc%s~|  
  struct result_1 +Mb.:_7'  
  { dFB]~QEK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GR_-9}jQP  
} ; (mpNcOY<D  
z43M] P<  
template < typename T1, typename T2 > m=:9+z  
  struct result_2 x=P\qjSa  
  { By!o3}~g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cKI9#t_  
} ; 'rkdZ=x{  
zR:L! S  
template < typename T1, typename T2 > A|4[vz9>H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <)H9V-5aZ  
  { ""G'rN_=Bi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0v?"t OT!  
} %J?xRv!  
Q(?#'<.#  
template < typename T > O,f?YJ9S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `*R:gE=  
  { Ee! 4xg  
  return OpClass::execute(lt(t)); {%H'z$|{  
} BX7kO0j  
Xc-'Y"}|`t  
} ; T.BW H2gRP  
A?P_DA  
cF}".4|kZ<  
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 !*N@ZL&X  
好啦,现在才真正完美了。 4Z&lYLq;  
现在在picker里面就可以这么添加了: F^;ez/Gl  
gR;i(81U  
template < typename Right > r`d4e,(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \~$#1D1f  
  { :4/3q|cn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &j"?\f?  
} LU%E:i|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yR{3!{r3(  
f.$af4 u  
C_JNX9wv  
^hM4j{|&M  
*.t 7G  
十. bind .W!i7  
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。 (hbyEQhF  
先来分析一下一段例子 O_7|C\]  
}S-O& Z  
_]H&,</  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c-5)QF) z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JK5gQ3C[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  ZBp/sm  
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。 bWU' cw  
我们来写个简单的。 VpDbHAg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h*](a_0  
对于函数对象类的版本: iqWQ!r^  
on `3&0,.  
template < typename Func > 6LIJ Q  
struct functor_trait HIZe0%WPw  
  { Kn1a>fLaJ_  
typedef typename Func::result_type result_type; E ~<JC"]  
} ; ](8[}CeL  
对于无参数函数的版本: G_,jgg7  
>|UOz&  
template < typename Ret > %IWPM"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /*mI<[xb  
  { /h3RmUy   
typedef Ret result_type; h S&R(m  
} ; + cN8Y}V  
对于单参数函数的版本: X l5 A 'h  
1mG-}  
template < typename Ret, typename V1 > 2P0*NQ   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #@Jq~$N|  
  { Ad_h K O  
typedef Ret result_type; %Q|Atgp  
} ; zK@@p+n_#.  
对于双参数函数的版本: HG^'I+Yn  
&Z%?!.4j@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jNk%OrP]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l]8uk^E  
  { VMWf>ZU  
typedef Ret result_type; 0@oJFJrO  
} ;  2JBR)P  
等等。。。 4^:=xL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UJ   
k{-Cwo  
template < typename Func > vEJbA  
struct func_return k9L;!TH~1K  
  { 9\7en%(M  
template < typename T > cbTm'}R(G  
  struct result_1 i9x+A/ o[  
  { /j.9$H'y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;:NJCuG  
} ; Q\Vgl(;lX  
gg2( 5FPP  
template < typename T1, typename T2 > w\O;!1iU  
  struct result_2 4o[{>gW  
  { "^GGac.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \dah^mw"  
} ; )Pv%#P-<  
} ; o`-msz  
6Z"X}L,*  
}N52$L0[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^iV)MTT  
A.w.rVDD  
template < typename Func, typename aPicker > 6D3B^.r j]  
class binder_1 X"%gQ.1|{j  
  { )9]PMA?u  
Func fn; 1$h,m63)  
aPicker pk; vnuN6M{  
public : 5v*\Zr5ha  
nX8v+:&}  
template < typename T > c-sfg>0^  
  struct result_1 5Gm_\kd  
  { c7H^$_^=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SOIN']L|V[  
} ; do'GlU oMC  
'LDQgC*%  
template < typename T1, typename T2 > \s\?l(ooq"  
  struct result_2 4#Jg9o   
  { oQJtUP%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =Dj#gV  
} ; V !~wj  
xyXa .  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zfdl45  
VUuE T  
template < typename T > Tp2.VIoQ=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wx#;E9=Im  
  { J<lW<:!3]  
  return fn(pk(t)); g<qaXv  
} gjlx~.0d  
template < typename T1, typename T2 > <C*hokqqP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {{!-Gr  
  { ~"A0Rs=  
  return fn(pk(t1, t2)); %(Icz ?  
} );YDtGip J  
} ; r.U`Kh]K  
^<6[.)  
gRzxLf`K  
一目了然不是么? VIbq:U  
最后实现bind E{vbO/|kf  
3OB"#Ap8<  
&7s.`  
template < typename Func, typename aPicker > 4skD(au8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yf,z$CR  
  { qxc[M8s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x?<FJ"8"k  
} MHwIA*R  
A@u@ift  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N$tGQ@  
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。 *n!J=yS  
NxILRKwO  
十一. phoenix `d(ThP;g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^ZCD ~P_=  
\b>] 8Un"  
for_each(v.begin(), v.end(), U $UIN#  
( ?q [T  
do_ 5:?! =<=  
[ J .%IfN  
  cout << _1 <<   " , " \{D" !e  
] 7j{?aza  
.while_( -- _1), ),!qTjD  
cout << var( " \n " ) 6S{l' !s'  
)  Fk;Rfqq  
); s#GLJl\E_P  
}-`4DHgq  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _u Il  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !n%j)`0M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pK4)yu+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1.>m@Slr>  
ptaKf4P^r  
lLIA w$  
template < typename Cond, typename Actor > @}ZVtrz  
class do_while 6dYMwMH  
  { "Y.y:Vv;  
Cond cd; p K$`$H  
Actor act; (tO\)aS=  
public : H"F29Pu2  
template < typename T > (-co.  
  struct result_1 #LNED)Vg  
  { _VXN#@y  
  typedef int result_type; }GIt!PG  
} ; *K; ~!P  
`0R./|bv\I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o !7va"  
d"Y{UE  
template < typename T > w2J<WC+_<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6w77YTJ  
  { %jM,W}2  
  do 3$JoDL(Z  
    { @%SQFu@FJ  
  act(t); W_ ZJ0GuE(  
  } @o.I;}*N  
  while (cd(t)); z?//rXuO  
  return   0 ; UCWBYC+  
} g\AY|;T  
} ; M3Kfd  
b`_Q8 J  
B7%U_F|m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FgO)DQm  
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。 _vZOZKS+  
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。 LgYq.>Nl9  
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。 [00m/fT6  
下面就是产生这个functor的类: $od7;%  
%XTI-B/K  
2T`!v  
template < typename Actor > yLcE X  
class do_while_actor rM "l@3hP  
  { OrG).^l  
Actor act; 1:wQ.T  
public : i6N',&jFU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |cY`x(?yP  
NEF# }s2=  
template < typename Cond > jh$='Gn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }1xo-mUg,  
} ; ?fS9J  
^C%<l( b  
\Og+c%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B-ESFATc  
最后,是那个do_ "w _aM7x_  
i?;Kq~,  
YbLW/E\T  
class do_while_invoker v8D C21pb  
  { L=h'Qgk%  
public : ,[;G|et  
template < typename Actor > <\FH fE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :H[6Lg\*  
  { r_.S>]  
  return do_while_actor < Actor > (act); *$*ce|V5  
} Vz[C=_m  
} do_; CH/rp4NeSy  
^W@5TkkBQq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "h ^Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )CyS#j#=  
最后来说说怎么处理break和continue F&Hrk|a  
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。 F<w/PMb  
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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