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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kv[OW"8t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Yr Preuh  
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, _GRv   
g9! d pP  
%9cqJ]S  
r]xdhR5  
  class filler ;Ce 2d+K  
  { _6| /P7"  
public : Ab/v_ mA;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C}|O#"t^\  
} ; Q9SPb6O2  
]eORw $f  
T`j  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >2*6qx>V  
x Xl$Mp7  
1Q3%!~<\s  
Es_ SCWJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [UUM^!1  
06Sqn3MB  
2I9{+>k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E]D4']  
#{.pQi})  
^$3w&$K*  
a^(S!I  
二. 战前分析 h%4 ~0  
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。 ^2(";.m  
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 hnlU,p&y3  
"Vs Nyy  
s#4))yUR6Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )3d:S*ly  
  /* --------------------------------------------- */ mvxc[  
vector < int *> vp( 10 ); %@)U/G6s}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u9 da]*\7y  
/* --------------------------------------------- */ k0Oc,P`'*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Va&KIHw  
/* --------------------------------------------- */ m^(E:6T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OqUE4. vIP  
  /* --------------------------------------------- */ GhaAvyN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K .c6Rg  
/* --------------------------------------------- */ Fvcq^uZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o%QhV6(F  
,5%aP%  
GZ-n! ^  
b3jU~L$  
看了之后,我们可以思考一些问题: }6b7a1p  
1._1, _2是什么? sP=2NqU3Q  
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。 BUboP?#%)  
2._1 = 1是在做什么? KG7X8AaK#  
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。 !'c6Hs  
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。 ~%::r_hQ  
:5n"N5Go  
+$Ddd`J'  
三. 动工 4l#T_y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Sv CK;$:  
xf{C 'uF/  
 $Adp  
M ?: f^  
template < typename T > ?Ix'2v  
class assignment (>kBmK1Aj  
  { +;4AG::GN  
T value; 'bQ s_  
public : ;nHo%`Zt  
assignment( const T & v) : value(v) {} -6*OF.Ag`  
template < typename T2 > 8M5!5Jzv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $rV:&A  
} ; {&Gk.ODI7  
+"fM &F]  
*U5> j#,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p3'mJ3MA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '+GVozc6c"  
<yb=!  
Jh/M}%@|  
D q_{O  
  class holder b smoLT  
  { e`gGzyM  
public : /ltP@*bo  
template < typename T > }rb ]d'|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dk, I?c &  
  { :9O0?6:B|  
  return assignment < T > (t); Iu)(Huv  
} =QO1FO  
} ; S{r)/ ~/  
9-e[S3ziM  
(J?}eb;>n  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: IQIb\OUo!v  
xaq=?3QOH  
  static holder _1; bx%hizb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `U?H^,FVA  
|] f"j':  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JJZXSBAOU  
而不用手动写一个函数对象。 ;zxlwdfcr'  
E.Gh@i  
=6q*w^ET  
>8{`q!=|~  
四. 问题分析 D2wgSrY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `'tw5}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O7#}8-@}<u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bQnwi?2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]$`s}BN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {D_4~heF  
7l|>  
五. 问题1:一致性 ~QQ23k&  
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?| 1rzq$,O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 86) 3XE[ 5  
hZF&PV5H  
struct holder Ot:\h  
  { ]mGsNQ ].H  
  // FlA$G3  
  template < typename T > VAB&&AL  
T &   operator ()( const T & r) const h"Yqm"U/  
  { 0m| Gp  
  return (T & )r; xuH<=-O>ki  
} e|+;j}^C  
} ; ,LW%'tQ~"  
K5c7>I%k  
这样的话assignment也必须相应改动: 5['B- Iw  
>p+gx,N  
template < typename Left, typename Right > 4 d1Y\  
class assignment <)*g7  
  { Q`wA"mw6k  
Left l; G cLp"  
Right r; NByN}e  
public : g)G7 kB/<p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )9W# 5V$  
template < typename T2 > ~uD;_Y=u)r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dvdBRrf  
} ; V{^fH6;[  
!NY^(^   
同时,holder的operator=也需要改动: N55=&-p  
:DF4g=  
template < typename T > D8Waf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6+d"3-R.  
  { d/99!+r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _ JJ0pc9t  
} fkUH]CdaB  
TD=/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。 ;s/b_RN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BU?MRcHC  
rL+n$p X-  
return l(rhs) = r; 7 V1k$S(  
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。 Vv"wf;#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I4p= ?Ds  
,,j=RG_  
template < typename Tp > D/6@bcCSY  
class constant_t m_U6"\n 5  
  {  DlkKQ  
  const Tp t; .aH?H]^  
public :  O,,n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *B~:L"N  
template < typename T > v{*X@)$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g~sNY|%  
  { ImY*cW=M  
  return t; w`!foPE  
} w 4gZ:fR=  
} ; 5J#g JFA  
\6 0WP-s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p$G3r0 @  
下面就可以修改holder的operator=了 FG36,6N%2j  
xla^A}{  
template < typename T > 9}Ave:X^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I; }%k;v6  
  { "RX5] eJc\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iOXP\:mPo  
} )Is*- W  
|g^W @.P  
同时也要修改assignment的operator() ovoI~k'  
eii7pbc  
template < typename T2 > m%(JRh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PC7.+;1  
现在代码看起来就很一致了。 )Ua2x@j'C@  
5GxM?%\  
六. 问题2:链式操作 9wJmX<Rm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v@s`l#  
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。 ;{7lc9uRj  
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。 s(9rBDoY(8  
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。 y#0Z[[I0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~u& O  
;xH'%W9z  
template < typename T > c,%>7U(w_  
struct result_1 !! #ale&  
  { f?^xh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Xz@;`>8i  
} ; #]HjP\C  
fw};.M  
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: Donf9]&U  
Ph_m'fbf  
template < typename T > Y6DiISl  
struct   ref 9)hC,)5  
  { =w?cp}HW  
typedef T & reference; g]Ny?61  
} ; 3VB V_/i;  
template < typename T > )_.H #|r  
struct   ref < T &> O5*uL{pvT{  
  { =YsTF T  
typedef T & reference; 7B2Og{P  
} ; iDxgAV f*  
a~EEow;A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <aD+Ki6  
s'=]a-l~  
template < typename T > .Vjpkt:H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gbZX'D  
  { M8Lj*JN  
  return l(t) = r(t); r+Cha%&D  
} CfnCi_=[`  
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。 ne*aC_)bT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sb5kexGxkc  
4 /vQ=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 3yX^R^`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <Y6>L};  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \Rt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 41D[[Gh  
最后的布局是: tqf-,BLh  
                Add NVPYv#uK  
              /   \ y>1 8)8  
            Divide   5 ;BvWU\!  
            /   \ =S +:qk  
          _1     3 Jev.o]|_,  
似乎一切都解决了?不。 R:<AR.)K  
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。 M<7*\1  
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。 lV="IP^7  
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: 7si.]  
o#b9M4O  
template < typename Right > Y" |U$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w$HC!  
Right & rt) const w]XBq~KO  
  { IrM3Uh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kS!*kk*a  
} Bqj *{m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G;+ 0V0K  
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。 `8Ix&d3F  
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。 ~!u94_:  
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。 ^PszZ10T  
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。 @) wXP@7  
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? )[.URp&  
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: 8t; nU;E*  
9r}} m0  
template < class Action > b5C #xxIO  
class picker : public Action $]86w8?-N  
  { ? ~8V;Qn  
public : ,)8Hl[y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >MLqOUr#  
  // all the operator overloaded ~Q\[b%>J  
} ; 8a1{x(\z.  
1's^W  
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。 S8t9Ms: k  
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: KDk^)zv%!  
0' t)fnI#  
template < typename Right > xRmB?kM3]5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EA72%Y9F  
  { Jr zU-g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :-n4! z"k  
} :PJjy6,1  
S5M t?v|K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7IR n  
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。 7="V7  
~C3-E %h@Z  
template < typename T >   struct picker_maker K[Kc'6G  
  { MI 3_<[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |H49 FL  
} ; $TiAJ}:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,P]{*uqGiB  
  { lC{m;V2  
typedef picker < T > result; Wit1WI;18  
} ; >FO=ioNY  
ygG9ht  
下面总的结构就有了: :mL.Y em*'  
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。 IAQ=d4V&  
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。 S]+}Zyg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M_DkjuR  
至此链式操作完美实现。 54-x 14")  
[a2/`ywdV  
?g2K&  
七. 问题3 7P]pk=mo  
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。 7UfyOOFa  
v?J2cL  
template < typename T1, typename T2 > `Jo}/c 5R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $onliW|  
  { =Vfj#WL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )U?W+0[=  
} ~ i,my31  
[iz  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: TM9>r :j'  
G1BVI:A&S  
template < typename T1, typename T2 > dBkB9nz  
struct result_2 Z2r\aZ-d`  
  { `1dr$U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [dUEe@P  
} ; Mmn[ol  
) PtaX|U  
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? ]d0Dd")n  
这个差事就留给了holder自己。 N|; cG[W  
    riz({  
IdM ;N  
template < int Order > \% (R~ H  
class holder; S<44{ oH  
template <> x<"e  
class holder < 1 > vv3?ewr y  
  { G.;<?W  
public : 6_7d1.wv9  
template < typename T > - >2ej4C  
  struct result_1 se-}d.PwL  
  { 6%>0g^`)9Y  
  typedef T & result; q\\J9`Q$J  
} ; gDH x+"?  
template < typename T1, typename T2 > K4KmoGb  
  struct result_2 yTk9+>  
  { a^N/N5-Z  
  typedef T1 & result; iJcl0)|  
} ; W'[!4RQL  
template < typename T > IkupW|}rc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MFVFr "  
  { z&eJ?wb  
  return (T & )r; p^2pv{by  
} ezL*YM8?@  
template < typename T1, typename T2 > 6eb5q/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,YH.n>`s+  
  { IMBqy-q  
  return (T1 & )r1; ls=<c<  
} XHW{EVcF  
} ; ~"(1~7_  
l{ k   
template <> 6;VlX,,j  
class holder < 2 > i^=an?}/  
  { iS{)Tll}&  
public : 1oC/W?l^  
template < typename T > 0-QkRr_ I  
  struct result_1 Z|)~2[Roa  
  { s;A]GJ  
  typedef T & result; KxvT}"k  
} ; nC z[#t  
template < typename T1, typename T2 > ]M_)f  
  struct result_2 RD~QNj9,T  
  { z*FlZLHY  
  typedef T2 & result; Ih{~?(V$  
} ; 2)G ZU  
template < typename T > X;-,3dy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a].Bn#AH!C  
  { q.#aeqKBP  
  return (T & )r; Od"-w<'  
} #GTmC|[  
template < typename T1, typename T2 > r/PsFv{8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3#dUQ1qo6  
  { 'oo]oeJ-  
  return (T2 & )r2; Cu >pql<O  
} eudPp"Km  
} ; \HRQSfGt  
y`'Ly@s  
L%fWa2P'  
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> >。 NvYgRf}uh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D4@=+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %$b 5&>q  
D0uf=BbS  
return l(i, j) = r(i, j); !\p-|51  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Um%E/0j  
|%$d/<<PZ  
  return ( int & )i; l*h6 JgU  
  return ( int & )j; A+? n=IHh  
最后执行i = j; ]t<%v_K  
可见,参数被正确的选择了。 /+'@}u |  
i2y?CI  
w+}KX ><r  
_,vJ0{*  
F|V?Z  
八. 中期总结 9) wjVk  
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: kQ|}"Tw7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |s|RJA1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X~lOFH;}q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor guBOR 0x`  
MTr _8tI  
b%AYYk)d?  
X!r!lW  
enZW2o97c  
${`\In_?O  
九. 简化 XxV]U{i!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 qbB.Z#w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >GqIpfn  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: GJ!usv u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x< imMJ  
  +-*/&|^等 Lc+)#9*d  
2. 返回引用。 iTD{  
  =,各种复合赋值等 =PXNg!B}D*  
3. 返回固定类型。 N$pO] p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /K'Kx  
4. 原样返回。 eQzTb91  
  operator, #[J..i/h  
5. 返回解引用的类型。 bvZmo zbD  
  operator*(单目) }Dk_gom_  
6. 返回地址。 L{aT"Of{X  
  operator&(单目) }eBy p  
7. 下表访问返回类型。 3&_(D)+  
  operator[] g=a-zg9LX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ""TRLs!:M  
  operator<<和operator>> 0M pX.0  
D7 A{*Tm  
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。 I9B B<~4o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Bojm lVg  
r)ga{Nn,.  
template < typename Left > )07M8o !^l  
struct value_return C!v0*^i  
  { `4XfT.9GT  
template < typename T > k5W5 9tz  
  struct result_1 $yRbo '-  
  { N/]TZu~k z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  RtK/bUa  
} ; VM|8HR7U  
>[ywrB ?T  
template < typename T1, typename T2 > PL wa!j  
  struct result_2 ?DM-C5$  
  { dDAdZxd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cND2(< jx:  
} ; +HUI1@ql  
} ; (,HA Os  
}?"f#bI  
Dr<%Lr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 90M:0SH  
]oZ$,2#;~  
下面我们来剥离functor中的operator() M`A bH19  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4{*K%pv\  
UIbVtJ  
return l(t) op r(t) .b5B7 x}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d7P| x  
return op l(t) n8J';F =P  
return op l(t1, t2) o KX!{  
return l(t) op wN"irXG  
return l(t1, t2) op %5jxq9:K  
return l(t)[r(t)] zI(b#eUF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tHD mX  
<"aPoGda  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e$ E=n  
单目: return f(l(t), r(t)); [G4#DP\t>p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XA>@0E>1r  
双目: return f(l(t)); t~gnai  
return f(l(t1, t2)); ^hTq~"  
下面就是f的实现,以operator/为例 YgrBIul  
'N0d==aI  
struct meta_divide mbSJ}3c"  
  { J1&G1\G|s=  
template < typename T1, typename T2 > GiI2nHZc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c7'I'~  
  { q48V|6X'q  
  return t1 / t2; 6d`6=D:  
} 7_n@iUG2n  
} ; &&TQ0w&T  
ad }^Dj/  
这个工作可以让宏来做: b[VP"KZ?  
.,UpI|b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rEz=\yY^j'  
template < typename T1, typename T2 > \ W/xb[w9v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l\jf]BHX'  
以后可以直接用 h,0mJj-ma  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3x.|g   
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 V1;n5YL  
(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。。。) a{,EX[~b  
$nBzYRc"3  
M*{ EK  
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 1/JgirVA  
-.i1l/FzP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^~8l|d_  
class unary_op : public Rettype #Z(8 vA^@  
  { 8iR%?5 >K  
    Left l; w~X1Il7A  
public : sf@g $  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @y{Whun~  
Z Oyq{w!2  
template < typename T > "{ AS5jw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &3'II:x(  
      { B7_:,R.l  
      return FuncType::execute(l(t)); )$i7b  
    } 2Pasmh  
?RA^Y N*9  
    template < typename T1, typename T2 > $yI!YX&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )!e-5O49r  
      { 2Cj?k.Zk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6*{N{]`WZ)  
    } %dKUB4  
} ; \<]nv}1O  
hA/K>Z  
LH3PgGi,  
同样还可以申明一个binary_op _Z@- q  
0ppZ~}&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #p6#,PZ  
class binary_op : public Rettype 5<Xq7|Jt  
  { &iId<.SiJ  
    Left l; Oy&Myjny<  
Right r; IH'DCY:  
public : >jq~5HN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9#@dQ/*  
M~zdcVTbH  
template < typename T > Zii<jZ.)<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zl=RK  
      { -{-w5_B$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `$fwLC3j  
    } <pK72  
k#w[G L|T  
    template < typename T1, typename T2 > 3;>|*(cO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y8D'V)B  
      { oost}%WxN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sz.jv#Y  
    } =pF 6  
} ; #,0%g 1  
a)`b;]+9  
0' @^PzX  
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 ~ubGx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )R<hYd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gV9 1=Pj  
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。 =O<Ul~JRK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +q|2j>k@  
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。。。 W52AX.Nm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mh2t ' O  
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) l+*^P'0u  
下面是修改过的unary_op .u>IjK^  
1aS[e%9Mg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y\Odj~Mj  
class unary_op 2n2{Oy>L  
  { 1t WKH  
Left l; ^EPM~cEY\  
  p%jl-CC1  
public : #e((F,1z  
Mp:tcy,*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^^qB=N[';  
H$9--p  
template < typename T > NU-({dGK}  
  struct result_1 ik=~`3Zp0  
  { S ])Ap'E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D ?1$I0=  
} ; xVao3+r  
#Wey)DI  
template < typename T1, typename T2 > 3U!\5Nsby  
  struct result_2 Ig-9Y;hdmn  
  { XI~2Vzht  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ec y|l ;  
} ; 82WXgB>  
[k ZvBd  
template < typename T1, typename T2 > 6'3@/.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qv,8tdx  
  { #(mm6dj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s/ibj@h  
} ;\DXRKR  
+ G#qS1  
template < typename T > y ]xG@;4M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :[3{-.c  
  { 0C#1/o)o  
  return OpClass::execute(lt(t)); GU8b_~Gk?  
} rZ/,^[T  
E5w. wx  
} ; q g?q|W  
kL 6f^MoL  
oe}nrkmb  
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 {'4h.PB+r  
好啦,现在才真正完美了。 J@54B  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,3Y~ #{,i  
u.YPb@  
template < typename Right > g4cmYg3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *z!!zRh3x  
  { ~@S5*(&8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b*LEoQSl0V  
} -x=abyD  
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。 3@kiUbq7Eu  
]&`_5pS  
In#V1[io  
Yv\.QrxPm  
e; 5 n.+m  
十. bind M:z)uLDw  
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。 aT$q1!U`j2  
先来分析一下一段例子 @C{IgV  
!2s< v  
Nc:, [8{l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /-Y*V*E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W2G`K+p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 al$G OMi  
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。 4h\MSTF*  
我们来写个简单的。 QijEb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $m]~d6  
对于函数对象类的版本: n*(Vf'k  
D$ zKkP YI  
template < typename Func > cobq+Iyu  
struct functor_trait +/y 3]}  
  { M)C. bo{p  
typedef typename Func::result_type result_type; }2:/&H'  
} ; *Nloa/a&9  
对于无参数函数的版本: pRe, B'&  
O?/\hZ"&c  
template < typename Ret > i% 19|an  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n&Bolt(tO  
  { e;\g[^U  
typedef Ret result_type; - } \g[|  
} ; C2NJrg4(  
对于单参数函数的版本: 12n5{'H2%  
J;,6ydf8!  
template < typename Ret, typename V1 > DksSD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %B5.zs]Of  
  { )F4H'  
typedef Ret result_type; v _?0|Ei[  
} ; TkXD#%nFY  
对于双参数函数的版本: a@$U?=\e  
A rC4pT   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,7,x9qE"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'yxRz5  
  { O3WhO@`6)  
typedef Ret result_type; 0Aw.aQ~E8i  
} ; zc>/1>?M  
等等。。。 VRurn>y0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L\_MZ*<0[  
R`q*a_  
template < typename Func > mk.:V64 >;  
struct func_return +a_eNl,  
  { ":E 7#9  
template < typename T > :M)B#@ c=  
  struct result_1 6C@,&2<yK  
  { g N76  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jy?s'tc  
} ;  5 fY\0  
JYB"\VV  
template < typename T1, typename T2 > j3jf:7 /\  
  struct result_2 2V %si6  
  { ${Cb1|g>j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `p1szZD&  
} ; Se/VOzzg  
} ; U\'.rT[#  
NKf][!bi  
6KC.l}Y*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a<9gD,]P  
5m{!Rrb  
template < typename Func, typename aPicker > 8##-fv]  
class binder_1 I) Y ^_&=  
  { ,4wVQ(,?cd  
Func fn; @9~a3k|  
aPicker pk; VcKufV'  
public : MT9c:7}[&  
Qfx(+=|  
template < typename T > pi7Fd\A  
  struct result_1 (]7&][  
  { b)RU+9x &  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fQ c%a1'  
} ; MUsF/1  
ka? |_(  
template < typename T1, typename T2 > vHSX3\(  
  struct result_2 )\#w=P  
  { 3`[f<XaL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mpfc2>6Il.  
} ; '7AlE!7%  
KLD)h,]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^*(*tS|M  
9[K".VeT]  
template < typename T >  C[MZ9 r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const by; %k/  
  { 2>BWu  
  return fn(pk(t)); !wy Qk  
} Y^DS~CrM  
template < typename T1, typename T2 > d#E]>:w9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5VI c  
  { oe,I vnt  
  return fn(pk(t1, t2)); nI4Kuz`dF  
} R!IODXP=  
} ; IGz92&y  
;v%Fw!b032  
HnU; N S3J  
一目了然不是么? (3 xCW  
最后实现bind ;mH O#  
<>JN&#3?  
NFq&a i  
template < typename Func, typename aPicker > *y +T(73  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s&:LY"[`  
  { L&V;Xvbu%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 70bI}/u  
} d l_ h0  
{"|P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OI0#@_L&  
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。 2z9\p%MX  
_K"|}bM  
十一. phoenix W>3[+wB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e~C5{XEE  
Sq^f}q  
for_each(v.begin(), v.end(), qW*JB4`?a  
( BoQLjS{kN  
do_ :xOne<@  
[ j\l9|vpp  
  cout << _1 <<   " , " IB9[Lx  
] ~\_aT2j0  
.while_( -- _1), cojtQ D6  
cout << var( " \n " ) (T;4'c  
) ?/ xk  
); gz fs9e  
Yd]y`J?#  
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: NAd|n+[d  
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 4qMqA T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b[&A,ZPh$@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '&/ 35d9|*  
qxS=8#-`(  
O[ tD7 !1  
template < typename Cond, typename Actor > h tC~BK3(  
class do_while ^Ud1 ag!-  
  { \a\-hm  
Cond cd; U9k;)fK  
Actor act; `K -j  
public : AX6z4G  
template < typename T > HKu? J  
  struct result_1 f Z8%Z   
  { ' >a(|  
  typedef int result_type; { FVLH:{U^  
} ; }diB  
n0|oV(0FE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \Tf[% Kt x  
~)>O=nR  
template < typename T > #oBMA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _}MO.&Y  
  { =eG?O7z&  
  do DmDsn  
    { hM}rf6B  
  act(t); QTZf e<m0  
  } anDwv }  
  while (cd(t)); i-1lppI  
  return   0 ;  mZGAl1`8  
} 5G5P#<Vv  
} ; zTA+s 2  
&'%b1CbE  
'a]4]d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f#4,2Xf  
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。 Wp2b*B=-  
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。 ['9awgkr/  
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。 Py^ _::  
下面就是产生这个functor的类: k?(x}IZdG  
yCznRd}J  
mqw5\7s?  
template < typename Actor > hf5yTs  
class do_while_actor 80qSPitj  
  { yX%q7ex  
Actor act; )_[eqr  
public : >K]s)VuWR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'Xj9sAB  
`re9-HM  
template < typename Cond > {+D 6o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \#1*r'V8  
} ; tE&@U$0>o  
xd[GJ;xvs  
5R^e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CM$q{;y  
最后,是那个do_ : ?K}.Kb  
q. zBm@:  
;%-f>'KhI7  
class do_while_invoker j_=A)B?  
  { eN*=wOh  
public : lqD.epm  
template < typename Actor > sZ~q|}D-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 82w;}(!  
  { SVr3OyzI  
  return do_while_actor < Actor > (act); z^@.b  
} :.;p Rz  
} do_; $e(]L(o;  
lrn3yDkR?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? XwI~ 0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;rBd_  
最后来说说怎么处理break和continue x#wkODLqi  
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。 U)v['5%  
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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