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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H\^zp5/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T[\?fSP  
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, Q^@z]Sc[  
WW[Gne  
)d =8)9B  
@\}w8  
  class filler T:|PSJc0  
  { RK\$>KFE  
public : TJ`Jqnh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XnNU-UCX  
} ; }}q_QD_  
L >HyBB  
k%TjRf{p  
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: ^- H  
YacLYo#  
1b LY1  
U:+wt}-T"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y$K[@_dv=  
SLi?E  
Pu`;B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3j} @}2D  
'(-SuaH49  
)W0z  
w\{oOlE  
二. 战前分析 S @tpd'  
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。 haoQr)S  
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 [[A}MF*@  
'^ob3N/Y [  
xL#UMvZ>;h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +/|t8zFWs  
  /* --------------------------------------------- */ upefjwm  
vector < int *> vp( 10 ); Bf+7;4-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); svj0;x5  
/* --------------------------------------------- */ Ns#R`WG)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UWIw/(Mv/]  
/* --------------------------------------------- */ l0@+ &Xj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7]pi.1i  
  /* --------------------------------------------- */ mWiX@#,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f~-Ipq;F  
/* --------------------------------------------- */ ]IeyJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VqBb=1r%o7  
KOYcT'J@vR  
Nt/#Qu2#br  
kW.it5Z#  
看了之后,我们可以思考一些问题:  M_ii  
1._1, _2是什么? 4PDxmH]y  
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。 ? 1 ~C`I;  
2._1 = 1是在做什么? ` Clh;  
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。 ])D39  
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。 79G& 0 P\  
6ntduXeNVh  
3 6-Sw  
三. 动工 g|V md  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w^N3Ma  
s;!Tz)  
p)y'a+|7  
-V 'h>K  
template < typename T > (I0QwB  
class assignment am(jmf::  
  { ]<g`rR7}  
T value; t/Y)%N  
public : }35HKgqX  
assignment( const T & v) : value(v) {} s:f%=4-7  
template < typename T2 > )a0%62  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SO8b~N  
} ; m{{ 8#@g  
F?*ko,  
Xm I63W*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yf@DaIG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  Unc_e  
)D>= \ Me  
#a|.cm>6  
alz2F.%Y  
  class holder 4pG!m&4]ze  
  { n"dYN3dE  
public : J0V\_ja-  
template < typename T > hJkF-yW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YIZ+BVa  
  { h&O8e;S#  
  return assignment < T > (t); 2/4,iu(T`c  
} C)v*L#{%  
} ; HHXm 4}!;<  
MzX4/*ba  
8-uRn38  
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: Y>i5ubR~  
6>R|B?I%  
  static holder _1; 9aKt (g6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R\^XF8n6/  
ml\2%07  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H%^j yGS  
而不用手动写一个函数对象。 c$AwJhl^]  
3S h#7"K3  
aZBb@~Y  
gK+/wTQ%  
四. 问题分析 BMxe)izT;  
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。 H){lXR/#u  
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。 )"4v0dv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *p=a-s5-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2Pz)vnV"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Trz41g  
TF7~eyLg  
五. 问题1:一致性 REc+@;B  
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?| R}J}Q b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X\ bXat+  
H(,D5y`k1  
struct holder 9W+RUh^W  
  { KE*8Y4#9  
  // 7,:$, bL  
  template < typename T > 9Atnnx]n  
T &   operator ()( const T & r) const NR|t~C+  
  { O=2SDuBZ  
  return (T & )r; sBV})8]K M  
} J rgpDZ  
} ; 3Lw&HtH  
GT3 ?)g{Z  
这样的话assignment也必须相应改动: 4ht+u  
RI</T3%~  
template < typename Left, typename Right > +q-/~G'  
class assignment 9fQFsI  
  { 3sF^6<E  
Left l; hCFgZiH2  
Right r; [8$K i$;  
public : @M_p3[c\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "CcdwWM  
template < typename T2 > >Ndck2@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #cdrobJ  
} ; ~;uc@GGo  
m2h@*  
同时,holder的operator=也需要改动: *%;+3SV  
RwyRPc _  
template < typename T > `Eq~W@';Q0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MeMSF8zSQ  
  { NPY\ >pf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f&ri=VJY\T  
} U2TR>0l  
(m%A>e B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 k3 S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I2G:jMPy  
4te QG  
return l(rhs) = r; bWEti}kW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;I@@PUnR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RP|/rd]-k  
\#O}K  
template < typename Tp > guc[du  
class constant_t \Jy/ a-  
  { }?KfL$@$  
  const Tp t; ]sL)[o  
public : K#_x.: <J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ecIZ +G)k  
template < typename T > & Y Y^Bd#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !wNj;ST*  
  { _jCk)3KO  
  return t; >.4mAO  
} \!Cc[n(f#  
} ; !eE;MaS>  
>xB[k-C4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "Di8MMGOY  
下面就可以修改holder的operator=了 fqp!^-!X  
%ok??_}$}q  
template < typename T > _G0_<WH6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !${7)=|=1  
  { o.|P7{v}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '2X6 >6`w  
} #|R#/Yc@Bv  
Tt\h#E  
同时也要修改assignment的operator() SSo7 U  
9?J 3G,&  
template < typename T2 > _`-trE.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,C97|6rC  
现在代码看起来就很一致了。 Md[M}d8  
jqv"8S5  
六. 问题2:链式操作 CaE1h9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b;k3B7<  
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。 :plN<8  
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。 4Fs5@@>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。 RM|2PG1m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l>){cI/D#  
'^10sf`"  
template < typename T > YDxEWK<  
struct result_1 1r?hRJ:'  
  { 0+dc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J<;@RK,c_  
} ; d":GsI?3  
U_[<,JE  
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: l2Pry'3  
aP&bW))CI  
template < typename T > 8gn12._x  
struct   ref d.3cd40Q  
  { @]F1J  
typedef T & reference; cN 3 !wE  
} ; CyXFuk!R  
template < typename T > 'nRoa7v(  
struct   ref < T &> 0* ^>/*  
  { EJ@&vuDd$  
typedef T & reference; J1UG},-h  
} ; 50jZu'z:  
#AO?<L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0(|Yy/Yq  
rHaj~s 4  
template < typename T > )sZJH9[K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ! %X#;{  
  { :tf'Gw6v  
  return l(t) = r(t); 6m$lK%P{1  
} MP_LdJM1E  
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。 &m=73 RN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j[Q9_0R~lR  
`~k`m{4.a  
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 6Q*Zy[=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *YO^+]nmY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sD ,=_q@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -\[H>)z]RB  
最后的布局是: QCAoL.v  
                Add aDZ,9}  
              /   \ @i <vlHpl  
            Divide   5 FKBI.}A?!'  
            /   \  PrqyJ  
          _1     3 z;Jz^m-  
似乎一切都解决了?不。 9y+0Zj+.  
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。 38E %]*5F  
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。 O;lGh1.  
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: WRov7  
ISHzlEY  
template < typename Right > fW=vN0Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c]%~X&Tg`  
Right & rt) const w<&R|= 93  
  { K;Fs5|gFU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lW|`8ykp  
} C C B'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x:$ xtu  
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。 8AQ__&nT  
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。 wQ9?Z.-$  
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。 nq5qUErew  
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。 U!i1~)s  
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? ]_(J8v  
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: uL{CUt  
/*2)|2w  
template < class Action > IqAML|C  
class picker : public Action [9^lAhX  
  { ("KtJ  
public : Bwl@Muw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6UKZ0~R  
  // all the operator overloaded Jo''yrJpB  
} ; Ji4JP0  
{n\Ai3F-  
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。 f]48-X,^6  
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: 43?uTnX/  
M;LR$'cP  
template < typename Right > @1N .;]|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =}g-N)^  
  { i_(6} Y&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3O*^[$vM  
} &u2H^ j  
x n=#4:f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %uw7sGz\  
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。 &WNIL13DK  
fE"-W{M  
template < typename T >   struct picker_maker _#K?yP?  
  { hVIv->  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =m;,?("7t3  
} ; $0Ys{m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \`;1[m  
  { ;,/4Ry22j-  
typedef picker < T > result; 0^vz /y1c  
} ; Lpohc4d[V  
*,|x p  
下面总的结构就有了: rf+Z0C0WYi  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 hdeI/4 B  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `ZU]eAV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iNr&;  
至此链式操作完美实现。 ,N1pww?  
E7q,6f3@r  
H<3:1*E  
七. 问题3 K0~=9/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ^8KxU  
 SQ&}18Z~  
template < typename T1, typename T2 > iU RSYR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m Uy>w  
  { OS-k_l L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f0879(,i  
} U(gYx@   
(mplo|>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~O~iP8T  
E W`3$J;  
template < typename T1, typename T2 > } m"':f  
struct result_2 ++n_$Qug  
  { xR8y"CpE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~ mzX1[  
} ; =h xyR;  
#jJ0Mxg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ZUD{V  
这个差事就留给了holder自己。 P?^%i  
    osc A\r  
 //0Y#"  
template < int Order > :k-@w5(  
class holder; g/(BV7V  
template <> *eGG6$I  
class holder < 1 > Zv2]X-  
  { G5%k.IRz  
public : _0BQnzC=  
template < typename T > 2}XxRJ0   
  struct result_1 c/^l2CJ0  
  { 4 |bu= T  
  typedef T & result; Y9I|s{~  
} ; h^v#?3.@  
template < typename T1, typename T2 > Ii# +JY0k  
  struct result_2 l$[,V:N  
  { 1]9l SE!E7  
  typedef T1 & result; #0?3RP  
} ; p2U6B  
template < typename T > "[-W(=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n0G@BE1Y=  
  { 4V;-*:  
  return (T & )r; U{qwhz(  
} k{O bm g  
template < typename T1, typename T2 > kZhd^H.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IwBO#HR~)  
  { D<:zw/IRE  
  return (T1 & )r1; X,c`,B03  
} "_2;+@+  
} ; M)U)Sc zHO  
(>,b5g  
template <> >6Jz=N,  
class holder < 2 > ;O|u`fAqT  
  { Rn`DUYg  
public : 9R">l5u  
template < typename T > 4 L 5$=V  
  struct result_1 JP(0/?Q  
  { | #b/EA9  
  typedef T & result; qQIX:HWDKZ  
} ; r&ys?@+G  
template < typename T1, typename T2 > VoQhzp6&  
  struct result_2 ty:{e]e  
  { .s?^y+e_  
  typedef T2 & result; x0%yz+i{:  
} ; $d,/(*Y#-  
template < typename T > pFV~1W:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uH(M@7"6_!  
  { |Qb@.  
  return (T & )r; oIQ$98M  
} K"hnGYt?  
template < typename T1, typename T2 > 4'tY1 d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]omBq<ox'Y  
  { p>f ?Rw_  
  return (T2 & )r2; z_=V6MDM  
} )| |CU]"b?  
} ; H: ;XU  
$Yp.BE<}  
-r]L MQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |lk:(~DM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x <OVtAUB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \ .+:yV<$  
;)SWwhQ  
return l(i, j) = r(i, j); Bj"fUI!dK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -%Ce  
=d iGuI B  
  return ( int & )i; rg=Ym.  
  return ( int & )j; K`j:F>b  
最后执行i = j; $~j9{*]5  
可见,参数被正确的选择了。 IxG7eX!  
g3yZi7b5FU  
Gm3`/!r  
B#}EYY  
mxu!$wx  
八. 中期总结 uHRxV"@}[1  
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: "c?31$6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lgD %  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t @a&&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :t;i2Ck  
-3y  
V#+F*w?&D  
VS!v7-_N5  
kBnb9'.A1  
Rlm28  
九. 简化 HuK Ob4g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 g$vOWSI +  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |/$954Hr#<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: (uy\~Zb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &Nw|(z&$  
  +-*/&|^等 bE@Eiac  
2. 返回引用。 .TDg`O24c,  
  =,各种复合赋值等 YXh!+}  
3. 返回固定类型。 f"NWv!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SG1AYUs V  
4. 原样返回。 9qB4\ONXZ  
  operator, 1C]BaPbL  
5. 返回解引用的类型。 J\p-5[E  
  operator*(单目) B/^o$i  
6. 返回地址。 H0yM`7[y  
  operator&(单目) e 'F:LMX  
7. 下表访问返回类型。 sY?wQ:  
  operator[] rx@i .+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !, rF(pz  
  operator<<和operator>> D~|q^Ms,%  
5*Qzw[[=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Y7 K2@257  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k7L4~W  
rz2,42H]  
template < typename Left > jGo\_O<of  
struct value_return U!K#g_}  
  { QUfF>,[sv  
template < typename T > W7@Vma`  
  struct result_1 %`\Qtsape  
  { # JY>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "3|OB, <;:  
} ; -j:yEZ4Oy  
GU9p'E  
template < typename T1, typename T2 > .2_xTt   
  struct result_2 Ly R<cd$W  
  { A:(qF.Tm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; QFoCi&  
} ; tA'5ufj*:  
} ; .I$+ E  
lz1cLl m  
 -)KNsW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait opu)9]`z  
rOj(THoc{  
下面我们来剥离functor中的operator() Fg'{K%t4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g[~J107%A  
h0$ \JXk  
return l(t) op r(t) ~r'ApeI9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ='C;^ Bk  
return op l(t) @`Dh 7Q  
return op l(t1, t2) IG2z3(j  
return l(t) op 86dz Jh  
return l(t1, t2) op B(6*U~Kn%  
return l(t)[r(t)] .|TF /b]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZP&iy$<L  
/TIt-c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: t("koA=.  
单目: return f(l(t), r(t)); '?fGI3b~/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (v:8p!QN  
双目: return f(l(t)); C7}iwklcsa  
return f(l(t1, t2)); PI,2b(`h_  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ml{4)%~Y7f  
IjQgmS~G  
struct meta_divide A`>^A]%  
  { =^l`c$G<  
template < typename T1, typename T2 > lH@goh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gl6:2  
  { ]"YXa~b  
  return t1 / t2; w{;~  
} |lu@rN  
} ; =}u?1~V  
i .eMrzJ|  
这个工作可以让宏来做: y&\t72C$Fi  
sb1tQ=u[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ox)_7A  
template < typename T1, typename T2 > \ xon^=Wo;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c? GV  
以后可以直接用 f.E{s*z>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !1]jk(Z  
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 s$0dLEa9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) X &G]ci  
JRE\R&>g  
]=/?Ooh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Tn(uH17  
/+. m.TF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0 N0< 4b  
class unary_op : public Rettype O#>,vf$  
  { :!fY;c?  
    Left l; 1]A\@(  
public : "d M-3o<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |<y1<O>F  
[(.lfa P  
template < typename T > f'`y-]"V5)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mpk7$=hjc  
      { a"Ly9ovW  
      return FuncType::execute(l(t)); O0bOv S  
    } )|5mW  
=KD[#au6a  
    template < typename T1, typename T2 > t#-4edB,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Q[SddI  
      { M-F{I%Vx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KF!d?  
    } l2wu>Ar7.  
} ; 300[2}Y]  
9+.3GRt7  
/c4$m3?]  
同样还可以申明一个binary_op p!<PRms@  
)oM% N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (l(d0g&p>  
class binary_op : public Rettype |Vu`-L'Jz  
  { ORXH<;^0y  
    Left l; ]XL=S|tIq  
Right r; C{G%"q  
public : Imyw-8/;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8|+@A1)&4  
LA(/UA3Izd  
template < typename T > kK0zb{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9'|_1Q.b^  
      { J%!vhQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ') 2LP;(  
    } q%)."10}]  
ltkA7dUbu  
    template < typename T1, typename T2 > 1$:O9 {F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m Q<Vwx0  
      { i~5'bSq c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =Pp-9<& S  
    } 60D6UW  
} ; &b-&0 rTqz  
!2/o]_K@+  
zU4*FXt  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,XN4Iy#BZl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vo~Qo;m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w7\ \m9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N%=,S?b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KmqgP`Cu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d*@K5?O.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F+W{R+6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) CE| *&G  
下面是修改过的unary_op O>" |5 wj  
8hSw4S "$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7x*C` Et<x  
class unary_op p`!<yq2_  
  { z$(`{ o%a  
Left l; -afNiNiY  
  |f$gQI!XW  
public : ]9w TAb  
|F qujZz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?d k)2  
|ss4pN0X  
template < typename T > [EQTrr( D  
  struct result_1 rV*Ri~Vx  
  { `?d` #) Ck  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?-<>he  
} ; R[QBFL<  
)L_@l5l  
template < typename T1, typename T2 > OhM_{]*  
  struct result_2 tvUCd}  
  { {T0Au{88H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lj+&3<E  
} ; &F*eo`o}6  
{rygIl{V  
template < typename T1, typename T2 > '+*'sQvH[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x}{O9LiR  
  { o}52Qio  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~Ds3 -#mMy  
} {qs>yQ6a:-  
3aJYl3:0B  
template < typename T > }5Km \OI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @jZ1WHS_a  
  { fOP3`G^\  
  return OpClass::execute(lt(t)); \GK]6VW  
} w 5t|C>  
.B!  Z0  
} ; 8RS@YO  
@R`Ao9n9V  
0])[\O`j  
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 8}Q 2!,9Q  
好啦,现在才真正完美了。 bH%d*  
现在在picker里面就可以这么添加了: S2#@j#\  
aeEio;G1  
template < typename Right > R\x3'([A5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #f_.  
  { 02YmV%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E7I$GD  
} IUD@Kf]S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [&lH[:Y#  
o;OEb  
>^ E*7Bfp  
n-OQCz9Xl  
j&q%@%Gm  
十. bind H6lZ<R{=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +.uQToqy  
先来分析一下一段例子 TrQUhmS/!  
~CHVU3  
\ AB)L{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nUCOHVI7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^3QJv{)Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {9cjitl  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 J"XZnb)E=  
我们来写个简单的。 k/)h@K8@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N_l_^yD  
对于函数对象类的版本: E=]|v+#~  
ss`Sl$  
template < typename Func > RP k'1nD  
struct functor_trait B'bOK`p  
  { bzECNi5^  
typedef typename Func::result_type result_type; =}Yz[-I  
} ; VDiW9]  
对于无参数函数的版本: p@oz[017/J  
b&9~F6aM  
template < typename Ret > StiWa<"c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [n3@*)q's  
  { D J7U6{KLq  
typedef Ret result_type; s? 2ikJq  
} ;  hV fANbs  
对于单参数函数的版本: @E>I<j,D  
!x")uYf  
template < typename Ret, typename V1 > =VV><^uzdY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2G_]Y8  
  { MHA_b^7?  
typedef Ret result_type; 7j88^59  
} ; thE9fr/  
对于双参数函数的版本: K87yQOjPv  
F?qg?1v B|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s(r4m/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '($$-P\/  
  { *JZlG%z  
typedef Ret result_type; ZVrZkd `  
} ; 8d&%H,  
等等。。。 }hcY5E-n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _ER. AKY  
`A-  
template < typename Func > JoD@e[(  
struct func_return [$#G|>x  
  { ?P/73p  
template < typename T > 5kojh _\  
  struct result_1 TIK'A<  
  { #$}A$sm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !lBK!'0  
} ; 7}`FXB  
Ar<!F/  
template < typename T1, typename T2 > ex66GJQe1  
  struct result_2 DVDzYR**4  
  { $)d34JM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mh {>#Gs  
} ; R@U4Ae{+  
} ; AJ)&+H  
;s-@m<  
p6ryUJc6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 45OAJ?N  
nYe:$t3F=  
template < typename Func, typename aPicker > DWN9_*{  
class binder_1 ncTMcu  
  { R`B} T<*  
Func fn; +,TrJg  
aPicker pk; RE1M4UV.  
public : )JJF}m=  
vin3 i&k  
template < typename T > #)3 B  
  struct result_1 "2p\/VfA  
  { ~wO-Hgd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p|@#IoA/e  
} ; N|3#pHm@  
}$ Kd-cj+  
template < typename T1, typename T2 > CTxP3a9]  
  struct result_2 ae](=OQ  
  { /Z[HU{4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /rky  
} ; :zNNtv iA  
A 6 `a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cIcu=U  
Ul}<@d9: B  
template < typename T > WdB\n/BWB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZT8LMPC  
  { X~SNkM  
  return fn(pk(t)); JpxQS~VX  
} GRaU]Z]ck  
template < typename T1, typename T2 > dGz4`1(>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]wi0qc2 {  
  { mI]gDL1  
  return fn(pk(t1, t2)); 5"X@<;H%  
} d24_,o\_  
} ; ?'tRu !~  
>(.Y%$9"E  
7 |GSs=  
一目了然不是么? qw>vu7/z  
最后实现bind Uv652DC  
IW-|"5?9'  
96P&+  
template < typename Func, typename aPicker > 2+Oz$9`.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9hh~u -8L  
  { i0zrXaKV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tU *`X(;  
} !Ce!D0Tx  
.2s^8gO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UtQCTNjC{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 PB!XApTb  
y,bD i9*|  
十一. phoenix :8HVq*itS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {m@tt{%  
D@:'*Z(  
for_each(v.begin(), v.end(), ;8^(Z  
( u?H.Z  
do_ =LGSywWM9  
[ 67 ~pn  
  cout << _1 <<   " , " >#Xz~xI/I  
] %(W8W Lz}  
.while_( -- _1), *)Cr1d k  
cout << var( " \n " ) B*w]yL(  
) p1K]m>Y{?  
); ei{tW3 H$  
5&O%0`t  
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: z(EpJK=`_  
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 /7fd"U$Lh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l(}MM|ka  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pOh<I {r1  
e`q*'u1?  
=Y5m% ,Bq  
template < typename Cond, typename Actor > @LSh=o+  
class do_while =\oL'>q  
  { #dD0vYT&od  
Cond cd; %QEyvl4  
Actor act; L]u^$=rI  
public : M&<qGV$A  
template < typename T > Px9 K  
  struct result_1 E|+<m!  
  { %g{)K)$,ui  
  typedef int result_type; y n_.  
} ; M_ >kefr  
>/lB%<$/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y_EEnx&>i  
DEt!/a{X  
template < typename T > z[myf] @  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %5DM ew  
  { e-[PuJ  
  do SynRi/BRmw  
    { qxsHhyB_n;  
  act(t); BW}M/  
  } r4DHALu#)  
  while (cd(t)); qvK/}  
  return   0 ; !n P4S)A  
} ?Zsh\^k.g  
} ; ^8J`*R8CL  
*Ms"{+C  
IkjJqz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6}!1a?X  
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。 nMfR< %r  
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。 }6<5mq)%  
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。 G_ ,9h!e  
下面就是产生这个functor的类: 6-0sBB9=u  
I,`;#Q)nx  
HtiIg a 7  
template < typename Actor > KfYU.Q  
class do_while_actor q-ko)]  
  { he:z9EG}  
Actor act; Xo] 2iQy  
public : <lWj-+m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }.Z `   
/BD'{tZ]Sl  
template < typename Cond > gIusp917  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0@{0#W3R  
} ; *Uj;a.  
k0#s{<I]E  
h]+;"v6 /  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \E<Qi3W>*  
最后,是那个do_ i/H;4#Bz  
gmgri   
>]xW{71F@  
class do_while_invoker tHHJ|4C  
  { @"1Z;.S8V  
public : EP>Lh7E9n  
template < typename Actor > ('UTjV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4,Oa(b  
  { _DT,iF*6  
  return do_while_actor < Actor > (act); dJQK|/  
} JbS[(+o  
} do_; O9/)_:Wdh  
&qWB\m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  -gS9I^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P}UxA!  
最后来说说怎么处理break和continue H9_iTGBQ  
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。 @ =~k[o  
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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