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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l: HTk4$0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \ :%(q/v"X  
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, =MQoC:l  
a#cCpE  
k3lS8d7  
B]nEkO'a:  
  class filler CKYc\<zR0l  
  {  ~^NtO  
public : }MJy +Z8&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ec!"O3%!M^  
} ; 8bTn^!1  
RuL i,'u  
Sj%u)#Ub  
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: >{q]&}^U  
C)um9}  
faE t6  
Go5J%&E9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TH%Qhv\]  
;v}GJ<3  
j$M h + 5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q}i]'7  
F|S Xn\  
dPW#C5dm  
tqz3zIQ  
二. 战前分析 3+)J @(a  
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。 3 ]5^r}  
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 #3i3G(mQ  
29;?I3< *  
G?L HmTHg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q$0*b]=E  
  /* --------------------------------------------- */ Mo|;'+  
vector < int *> vp( 10 ); -$pzl,^ h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u4t7Ie*Q  
/* --------------------------------------------- */ kYzIp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OV1_|##LC  
/* --------------------------------------------- */ Eq%}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \{Y 7FC~  
  /* --------------------------------------------- */ ;"a=gr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); AFq~QXmr)  
/* --------------------------------------------- */ M1k{t%M+S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +5w))9@  
2~Kgv|09  
R[zpD%CI  
.M qP_Z',  
看了之后,我们可以思考一些问题: @CpfP;*{w`  
1._1, _2是什么? JB%',J  
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。 h0(BO*cy  
2._1 = 1是在做什么? fe\mL mK9  
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。 V pE*(i$  
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。 ~ 8PZ5;g  
u }#(.)a:  
1vS#K=sb  
三. 动工 Ow+GS{-q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LD+{o4i  
216RiSr*  
iW)8j 8  
n4O]8C'lW9  
template < typename T > y%&q/tk  
class assignment S 8kCp;  
  { bHY=x}Hv  
T value; }fp-pe69z  
public : +KF^Z$I  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q7HRzA^-  
template < typename T2 > Sgeh %f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i[O& )N,c  
} ; `fA@hK   
^7 w+l @  
`{f}3bO7C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zG }@0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?qmRbDI  
"H=6j)Cb  
0CWvYC%e  
6gL #C&  
  class holder C(eTR1  
  { 5Y.)("1f}f  
public : 4R#chQ  
template < typename T > ?fQ'^agq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @bi}W`  
  { RF`.xQ26=  
  return assignment < T > (t); OTvPUkp*  
} 1D7nkAy  
} ; WltQ63u  
xzdf^Ce  
j5(Z_dm'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {dhXIs  
_:ReN_0  
  static holder _1; -Fi`Z$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Wvq27YK'  
^-TE([bW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l#g\X'bK  
而不用手动写一个函数对象。 Z]A{ d[  
8f_l}k$Eg  
1gE [v  
lXx=But  
四. 问题分析 ^6jV_QM#  
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。 ^4y,W]JUDt  
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。 6, ^>mNm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kVuUjP6(c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fJ=0HNmX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sSr&:BOsi  
$| zX|  
五. 问题1:一致性 d8DV[{^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| f- K+]aZ)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @#l `iK  
w_aknt T  
struct holder  03L]  
  { %p Ynnfr  
  // SUMrFd~  
  template < typename T > o5u3Fjz3  
T &   operator ()( const T & r) const ,dv+p&Tz2  
  { -{KQr1{5UM  
  return (T & )r; [xbSYu,&  
} {yBs7[Wn  
} ; 1m'k|Ka  
,[N%Q#  
这样的话assignment也必须相应改动: nB_?ckj,  
Vouvr<43o  
template < typename Left, typename Right > 2VPdw@"~}  
class assignment 55G+;  
  { UZWioxsKr+  
Left l; :W"~ {~#?  
Right r; @CNi{. RX  
public : ; 8_{e3s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LHyB3V  
template < typename T2 > 'I`&Yo~c9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2pZXZ  
} ; R &n Pj~  
DKH-Q(M56  
同时,holder的operator=也需要改动: H!@kO]?n  
%7QV&[4!  
template < typename T > }cM}Oavh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V~UN  
  { "0$a)4]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  FK^p")i  
} T5|q RlW  
biLs+\C  
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。 Av$]|b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Vk` h2BV  
mJ<=n?{Z  
return l(rhs) = r; Qu"8(Jk/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 S\^P ha q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |e=,oV"  
ay4 %  
template < typename Tp > \Yy$MLs  
class constant_t ['b}QW@Fx  
  { Z/G ev"p  
  const Tp t; w3N[9w?1  
public : 0}<|7?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3t.l5m Rg5  
template < typename T > Z3%}ajPu[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #^#PPO  
  { [m- >5H  
  return t; SDL7<ZaE  
} Eu0akqZ  
} ; We)xB  
oph}5Krd)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;^+\K-O]c  
下面就可以修改holder的operator=了 .7^c@i[  
.4S.>~^7  
template < typename T > ]z;P9B3@&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6S},(=  
  { sZ'nY o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H!c@klD  
} u+dLaVlLJ  
} F E>|1  
同时也要修改assignment的operator() k3~}7]O)  
bjyZk_\  
template < typename T2 > GL&y@6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K:J3Z5"  
现在代码看起来就很一致了。 QZ!Y2Bz(4  
6=kEyJT'  
六. 问题2:链式操作 L]yS[UN$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {GvJZ!,RCg  
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。 1v#%Ei$6`t  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7 G)ZN{'  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 65L6:}#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _ "E$v&_  
{M3qLf~z#C  
template < typename T > K~uXO  
struct result_1 !H#bJTXB  
  { O3;u G.:1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ky8_UnaO  
} ; *F WMn.  
+2(I1  
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: 02Y]`CXj  
9y6-/H ,  
template < typename T > ,y1PbA0m  
struct   ref # q~e^A b  
  { xg30x C[  
typedef T & reference; Gw=B:kGk  
} ; ?yZ+D z\  
template < typename T > j 7fL7:,T  
struct   ref < T &> $yN{-T"  
  { K'55O&2  
typedef T & reference; #:jHp44J  
} ; V4hiGO[  
Fiv3 {.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,Z aRy$?  
{SOr#{1z*  
template < typename T > X1,I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GC<l#3+  
  { XND|h#i8  
  return l(t) = r(t); ^/)^7\@  
} ~Io7]  
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。 j_/>A=OD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *lYVY) L  
-^K"ZP1  
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 Amp#GR1CA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y?rPlA_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \j+1V1t9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iMAfJ-oN  
最后的布局是: )5rb&M}  
                Add u$h 4lIl  
              /   \ Bz^jw>1b  
            Divide   5 6RG)` bu  
            /   \ FFl!\y*0z  
          _1     3 \jh'9\  
似乎一切都解决了?不。 -] L6=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 neB\q[k  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6q*9[<8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y.anl  
@u.58H& }R  
template < typename Right > ) dn(G@5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T m,b,hi$  
Right & rt) const 2- &k^Gl!:  
  { nx@=>E+a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g~Z vA(`  
} 56}U8X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NYyh|X:m  
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。 gRrL[z  
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。 |^0XYBxQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 H]P. x!I  
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。 J cPtwa;q@  
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? *,3SGcYdJj  
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: D~biKrg?=  
[6pD  
template < class Action > pN!}UqfI-  
class picker : public Action ~:0sk"t$1  
  { 4Z1ST;  
public : vY4\59]P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R_(tjkT  
  // all the operator overloaded hwu]Er.gn  
} ; 2K< 8  
}d&_q7L@@6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 V E#Wb7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: c(J!~7  
1cxrH+N  
template < typename Right > lAi6sPG)0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j:<n+:H C  
  { *Y,x|F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YbR!+ 0\g  
} .+qQYDE w  
Fa?~0H/DL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  RwKdxK+;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Mc=$/ o  
OJ,`  
template < typename T >   struct picker_maker uPhK3nCGo  
  { t,,k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6tXq:  
} ; Ci?Ss+|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t|a2;aq_  
  { GU4'&#  
typedef picker < T > result; 4P'*umJi  
} ; !5.8]v  
XJ;D=~  
下面总的结构就有了: 1s%#$ 7  
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。 {K <iih  
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。 jB`,u|FG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SFO({w(  
至此链式操作完美实现。 D'7SAFOM  
E7NV ^4h  
}0eF~>Df  
七. 问题3 y6LWx:  
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。 lH-/L(h2  
Z9:-rcr  
template < typename T1, typename T2 > M|6A0m#Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [.m`+  
  { Yb +yw_5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \wo?47+=  
} >[MX:Yh  
H#@^R(  
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: <%($7VMev  
o4j[p3$  
template < typename T1, typename T2 > Gnf~u[T6  
struct result_2 UADFnwR[R  
  { kB3H="3[[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m4aB*6<lq  
} ; ZZ k=E4aae  
>{N9kW Y  
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? aAJU`=uq  
这个差事就留给了holder自己。 OTy.VT|  
    IzsphBI  
}x@2]juJ  
template < int Order > u6T+Cg  
class holder; 18~>ZR  
template <> (}a8"]Z  
class holder < 1 > 9bP^`\K[N  
  { q-.,nMUF  
public : SNfr"2c'h~  
template < typename T > Px$/ _`H  
  struct result_1 0TCBQ~"  
  { {aY%gk?y#>  
  typedef T & result; GKOD/,  
} ; ugo.@   
template < typename T1, typename T2 > b6}H$Sx~  
  struct result_2 t?q@H8  
  { h?rp|uPQ  
  typedef T1 & result; 'h/CoTk@,  
} ; V"*O=h  
template < typename T > G"\`r* O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I Y2)?"A  
  { 4xk|F'6K  
  return (T & )r; uv=.2U46  
} } E0,z  
template < typename T1, typename T2 > .Si,dc\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *FC=X)_&W  
  { (5#nrF]  
  return (T1 & )r1; VSrr`B  
} }2<r,  
} ; Ans cr  
[K9'<Qnu  
template <> KAC6Snu1  
class holder < 2 > {. 2k6_1[  
  { <Fi%iA  
public : @W va tD V  
template < typename T > >=RmGS  
  struct result_1 j/>$,   
  { $>GgB`  
  typedef T & result; p;._HJ(  
} ; :z4)5= 6M  
template < typename T1, typename T2 > q<\,  
  struct result_2 3AQZRul  
  { $]{k+Jf  
  typedef T2 & result; 3{ LP?w:@  
} ; 1 y-y6q  
template < typename T > /4c\K-Z;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  Jd%H2`  
  { Fz1_w$^  
  return (T & )r; f#?fxUH~  
} h!&prYx  
template < typename T1, typename T2 > {U!8|(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .z 6fv  
  { GqWB{$J;"  
  return (T2 & )r2; F{EnOr`,m=  
}  TR<<+  
} ; k%D+Y(WGz8  
Fb^:V4<T  
J13>i7]L%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ANJ$'3tg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '<rZm=48  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zRq-b`<7V  
{P{bOe  
return l(i, j) = r(i, j); V>R8GSx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [* @5\NWR}  
;k7xMZs  
  return ( int & )i; L1i eaKw  
  return ( int & )j; lmfi  
最后执行i = j; FP;Ccl"s  
可见,参数被正确的选择了。 s0DGC  
jJuW-(/4[  
Q.]}]QE   
HvM)e.!  
U}MXT <6  
八. 中期总结 QS{1CC9$  
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: e '2F#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v=_6XF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *Txl+zTY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !eEHmRgg4  
|`lzfe  
dZi(&s  
'[ C.|)"  
ZJwrLV  
>S'17D  
九. 简化 E_8\f_%wK  
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。 ~v]!+`_J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E}sO[wNPf  
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: Y}uCP1v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -[6z 1"*  
  +-*/&|^等 A8pIs  
2. 返回引用。 {_S}H1,  
  =,各种复合赋值等 n@U n  
3. 返回固定类型。 d!:6[7X6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UEozAY  
4. 原样返回。 WHjUR0NZ  
  operator, ?Rj~f{%g  
5. 返回解引用的类型。 |1b_3?e  
  operator*(单目) XLL/4)  
6. 返回地址。 9'{}!-(xR  
  operator&(单目) );Z1a&K5k  
7. 下表访问返回类型。 -5T=:2M  
  operator[] Sqo : -  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iVG-_RsKK  
  operator<<和operator>> {K9/H qH  
rMUT_^  
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。 !"<MsoY@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |7X:TfJ  
w9o^s5n  
template < typename Left > .!G94b  
struct value_return ;$a@J&  
  {  b^p"|L  
template < typename T > fH)YFn/  
  struct result_1 D<Z p!J1o  
  { oiX+l5`pz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tl><"6AIP  
} ; /w]!wM  
R1& [S/  
template < typename T1, typename T2 > 55;g1o}}f  
  struct result_2 O9g{+e`  
  { :%sXO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FIbp"~  
} ; 7}vg.hmZ  
} ; @DZB9DDR  
CT1ja.\;  
2AtLyN'.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6%fKuMpK(  
(4\d]*u5-c  
下面我们来剥离functor中的operator() bks/ `rIA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "m^' &L  
^`G`phd$  
return l(t) op r(t) TEMw8@b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G 2mX;  
return op l(t) glDh([  
return op l(t1, t2) MW PvR|Q  
return l(t) op q+[Sb G&  
return l(t1, t2) op H)>@/"j;  
return l(t)[r(t)] X+~ XJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bk)g;+@  
'sxNDnGg  
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: {'AWZ(  
单目: return f(l(t), r(t)); C#H:-Q&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1c;6xc,ub  
双目: return f(l(t)); kWNV%RlSx  
return f(l(t1, t2)); &[At`Nw71  
下面就是f的实现,以operator/为例 1?| f lK  
YSj+\Z$(  
struct meta_divide P1NJ^rX  
  { .58qL-iC  
template < typename T1, typename T2 > 4WE6fJ2X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y;)dct  
  { Dc+'<"  
  return t1 / t2; <a[Yk 2  
} P|HKn,ar  
} ; i,|0@Vy  
qY >{cjo  
这个工作可以让宏来做: tqy@iEz+  
eYC^4g%l(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o,xxh  
template < typename T1, typename T2 > \ l/Vo-#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @]![o %  
以后可以直接用 bcAvM;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \'M3|w`f  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 TuW/N L|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 6: ]*c[7  
06Gt&_Q  
JKX_q&bUw  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 w=}uwvn NX  
t w(JZDc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [2dn\z28  
class unary_op : public Rettype (E,Yo  
  { Raw)9tUt  
    Left l; ~`D|IWMDq  
public : Z(ZiFPx2Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?]rPRV  
VOr1  
template < typename T > PC qZNBN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (D 9Su^:1  
      { 7Su#Je]  
      return FuncType::execute(l(t)); *A~ G_0B  
    } ;3 F"TH  
>+mD$:L  
    template < typename T1, typename T2 > )NO<s0?&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F|& {Rt  
      { k2xHH$+{#=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *-12VIG'H  
    } S=xA[%5  
} ; ?X-)J=XG  
kvh&d|  
.c#y%S  
同样还可以申明一个binary_op rS0DSGDq  
VqE~c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } %'bullT  
class binary_op : public Rettype k"N(o(  
  { ^T.E+2=>z  
    Left l; h!#:$|Q  
Right r; J|3E-p\o  
public : qClHP)<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HK~xOAF  
,KJw|x4}\  
template < typename T > }@+NN ?P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q\rC5gk >  
      { #XnPsU<J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $o+5/c?|  
    } !;Jmg  
BI:k#jO!  
    template < typename T1, typename T2 > X]loJoM9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |e a~'N1  
      { }dxDt qb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Bk}><H  
    } {}o>{&X  
} ; W[[bV  
Fxc)}i`   
dDDGM:]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 kF;5L)o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hfcIvs/!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) azP+GM=i7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 >2 3-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! efG6v  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "C?5f]T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F/1#l@qN  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) + <c^=&7Lq  
下面是修改过的unary_op 3jogD  
E1&b#TE 6O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ICB~_O5  
class unary_op )s9',4$eK<  
  { lZ&]|*>  
Left l; L&-hXGx=7  
  $hR)i  
public : =TP( UJ  
D^U: ih  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7B3w\  
*[eL~oN.c  
template < typename T >  ySbqnw'  
  struct result_1 jxgj,h"}9`  
  { GFk1/ F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zciCcrJ  
} ; @mt0kV9  
\uG`|D n  
template < typename T1, typename T2 > -xg2q V\c  
  struct result_2 uE=$p)  
  { m6 s7F/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]v G{kAnH  
} ; : t$l.+B  
U"f ??y%)  
template < typename T1, typename T2 > fQnwy!-\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sP'0Sl~NU  
  { 1\L[i];L8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (x;g/!:  
} mgZf3?,)  
@OV-KT[>  
template < typename T > k;dXOn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z5Qs @dG  
  { XA_FOw!cX  
  return OpClass::execute(lt(t)); +~nzii3  
} _U| 7'^|  
Xj+q~4{|vt  
} ; wyxGe<1  
:`vP}I ^  
:RxHw;!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s,*c@1f?  
好啦,现在才真正完美了。 l]2r)!Q7  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4y}"Hy  
(/ " &  
template < typename Right > ,}D}oo*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Uf*EJ1Ei  
  { n,M)oo1G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^4v*W;Q  
} }iBC@`mg(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _L.n,  
% 0:p)Z0  
7yI @"c#O  
ps:f=6m2  
P`1EPF  
十. bind _DPOyR2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  PWgDFL?  
先来分析一下一段例子 smAC,-6 ]~  
Bz2'=~J  
%1McD{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ts9pM~_~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +UWU|:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J#3{S]* v_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L$v^afP?  
我们来写个简单的。 T&"i _no*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;eB ~H[S/  
对于函数对象类的版本: 9vGs;  
f%qt)Ick  
template < typename Func > ?Ce#BwQ>  
struct functor_trait Vs 0 SXj  
  { ":?T%v>  
typedef typename Func::result_type result_type; \ SCy$,m  
} ; `kN #4p  
对于无参数函数的版本: u>T76,8|\  
QYE7p\  
template < typename Ret > WN a0,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ek-!b!iI  
  { t]_S  
typedef Ret result_type; 6a}r( yP  
} ; ySN V^+  
对于单参数函数的版本: DhKr;e  
rE!1wc>L  
template < typename Ret, typename V1 > y)J(K*x/$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wod/&!)]A  
  { =F%RLpNU4  
typedef Ret result_type; 2O""4_G  
} ; M7y|EB))  
对于双参数函数的版本: )xl6,bq3  
f!GHEhQ9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F#q&(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Db03Nk>#  
  { \ a-CN>  
typedef Ret result_type; .5tg4%l  
} ; X1J;1hRUP  
等等。。。 Bmr<O !  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]gd/}m)1  
%|Hp Bs#'  
template < typename Func > ML!9:vz  
struct func_return {/M\Q@j  
  { 7|D|4!i2Y  
template < typename T > L-'k7?%(  
  struct result_1 qJs[i>P[W  
  { p%RUHN3G[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oFg'wAO.  
} ; }N3`gCy9eN  
XdIah<F2  
template < typename T1, typename T2 > ] V G?+  
  struct result_2 saK;[&I*  
  { (ppoW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;( K MGir  
} ; WVL#s?=g  
} ; J 3?Dj  
hH4o;0rqJ  
w6,*9(;$Pk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6&!l'[hU  
(.^8^uc 7X  
template < typename Func, typename aPicker > [ #]jC[  
class binder_1 z%2w(&1  
  { Kmry=`=A  
Func fn; LcUlc)YH5  
aPicker pk; r\mPIr|  
public : ckwF|:e 7*  
gL]'B!dGd  
template < typename T > U )Zt-og  
  struct result_1 ]tVl{" .{  
  { 5Hle-FDn9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5RhF+p4  
} ; Ol cP(  
1mUTtYU  
template < typename T1, typename T2 > i,OKf Xp  
  struct result_2 U)~#g'6:8  
  { 6VR18Y!y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rF8 hr  
} ; %h*5xB]Tt  
5~xeO@%I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %Dyh:h   
Mvof%I  
template < typename T > NWISS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Vh*Z<9S4  
  { rt.[,m  
  return fn(pk(t)); xyV]?~7  
} 9.8,q  
template < typename T1, typename T2 > DT? m/*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h DtK nF  
  { _7 `E[&v  
  return fn(pk(t1, t2)); (t74a E pi  
} 8kbBz  
} ; ;eR{tH /4  
(5(fd.m+_  
s`Vf+ l0  
一目了然不是么? x(6vh2#vD  
最后实现bind qBiyGlu4  
x^2 W?<  
cdp{W  
template < typename Func, typename aPicker > wb+<a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W?PWJkIw  
  { hT=f;6$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *f*f&l%  
} TolrEcI  
<UK5eVQn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z@`@I  
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。 U$09p;~$Ww  
rIPl6,w~  
十一. phoenix S-P{/;c@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .nPL2zO  
ylim/`u}6  
for_each(v.begin(), v.end(), k!c7a\">{  
( Gbx";Y8  
do_  V.fp/jhj  
[ +/Z0  
  cout << _1 <<   " , " 4(sttd_  
] ;(`e^IVf  
.while_( -- _1), ~9i qD  
cout << var( " \n " ) K051usm  
) ] j1 vbk  
); mrReast  
1w) fu  
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: 7uA\&/ ,  
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 '{W3j^m7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KT%{G8Y@M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KE#$+,?  
w%I8CU_}.  
|P~q/Wff  
template < typename Cond, typename Actor > 777rE[\@b  
class do_while 0w+5'lOg  
  { U_}hfLILi  
Cond cd; N=<=dp(  
Actor act; w?/f Zx  
public : omT(3)TP  
template < typename T > My0!=4Any  
  struct result_1 vhNohCt  
  { ?GfxBZWJ  
  typedef int result_type; ip674'bq7R  
} ; jB/V{Y#y9@  
6*V8k%H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }2mI*"%)\u  
A{t"M-<  
template < typename T > Fi/jR0]e2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [{/$9k-aF?  
  { )ZeLaaP  
  do 79a9L{gso  
    { n8Q* _?Z/  
  act(t); p*!q}%U  
  } <YSg~T  
  while (cd(t)); W`5a:"Vg  
  return   0 ; oB3q AP  
} {[N?+ZJD*L  
} ; cPm~` Zd  
>z5Oy  
y78z>(jV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h%/ssB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #9INX`s-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 q:Wq8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Qv\bLR  
下面就是产生这个functor的类: :`;(p{  
!2wETs?  
VZIKjrKs  
template < typename Actor > uGM>C"  
class do_while_actor p ^](3Vi(  
  { R^|!^[WE  
Actor act; 9Dy)nm^  
public : {DSyV:   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6G$/NW=L  
t+jIHo  
template < typename Cond > hO%Y{Gg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y3Y2 QC(  
} ; )'=V!H#U*  
_J` |<}?t;  
> Z]P]e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e7h\(`J0lj  
最后,是那个do_ H a90  
TdNsyr}JG  
x{~_/;\p3  
class do_while_invoker e{:86C!d)  
  { '}@e5^oL  
public :  &Q<EfB  
template < typename Actor > Rnz8 f}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f8R+7Ykx  
  { /%-o.hT  
  return do_while_actor < Actor > (act); FzA{U O  
} G]at{(^Vz  
} do_; EgFl="0  
l<s :%%CX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? " S ?Km  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /(y4V  
最后来说说怎么处理break和continue _d/GdeLs  
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。 rtcJ=`)0`  
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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