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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |olNA*4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {h#6z>p"u2  
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, 0[/vQ+O]2  
=7 VCtd/  
s~^*+kq  
rvic%bsk  
  class filler OX+hZ<y  
  { Y0@yD#,0~  
public : $A`xhh[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P@gt di(Q  
} ; o(qEkR:4kd  
jYWw.g<  
-Q$b7*"z(  
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: p1D()-  
Wr5Q5s)c  
xW>ySEf  
:.$"kXm^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e_/x&a(i8  
tMFsA`ng  
WfG(JJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XJSa]P^B1  
-`7$Qu 2  
HzvlF0f  
G2]^F Y  
二. 战前分析 ne4c %?>t  
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。 p0M=t-  
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"Q!|#;l.  
)TU<:V  
z(me@P!D~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bLbR IY"l  
  /* --------------------------------------------- */ F;u_7OM  
vector < int *> vp( 10 ); vXdZmYrC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IU#x[P!  
/* --------------------------------------------- */ KE.Dt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zu21L3  
/* --------------------------------------------- */ :.uk$jx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^ve14mbF#.  
  /* --------------------------------------------- */ 1fFj:p./l_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VFj(M j`}G  
/* --------------------------------------------- */ ,l HLH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x<ax9{  
[i7YVwG4  
mS%4gx~~_n  
l Y'N4x7n  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5~+XZA#2  
1._1, _2是什么? p|qyTeg  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 dMvp&M\\'  
2._1 = 1是在做什么? 3o6RbW0[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 pSfYu=#f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;..o7I  
@dgH50o[  
CQ^3v09N;~  
三. 动工 ^jD1vUL 2:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v`DI<Lt  
sx 9uV  
A:# k  
DBsDk kB{  
template < typename T > gfy19c 9  
class assignment g "hJ{{<  
  { vl:J40Kfn  
T value; s8<gK.atl  
public : ,^$ |R32  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,gx)w^WTm  
template < typename T2 > 3[IJhR[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #0"~G][#  
} ; +(?>-3_z  
U \oy8FZ  
kV&9`c+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aeP[+I9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cpZc9;@IC  
h#qN+qt}  
OqUr9?+  
UMMB0(0D  
  class holder `bG7"o`  
  { / T c=  
public : |/`%3'4H  
template < typename T > ,EpH4*e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A??@AP[7M  
  { }#`:Qb \U  
  return assignment < T > (t); @f1*eo5f  
} cYNV\b4-  
} ; lr@#^  
8g~EL{'  
q]% T:A=  
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: /rc%O*R  
1(#;&:$`i  
  static holder _1; d 8o53a]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?GT@puJS-  
@T-p2#&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `>lzlEhKV  
而不用手动写一个函数对象。 ,0N94pKy  
+T{'V^  
#{J,kcxS  
5|8^9Oe5  
四. 问题分析 ZC0-wr \  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 g"_C,XN  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <skajQQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Vw{*P2v)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g);^NAA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hJ;$A*Y  
B 0ee?VC  
五. 问题1:一致性 'gMfN  
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?| }8K4-[\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TbvtqM 0  
]lOh&Cz[  
struct holder /+]s.V.  
  { s +s" MI  
  // C.Uju`3  
  template < typename T > pB:$lS  
T &   operator ()( const T & r) const b~m2tC=AW  
  { )c2_b  
  return (T & )r; 1bnBji  
} J^#:qk  
} ; ]< l6s  
Me5{_n  
这样的话assignment也必须相应改动: :[l\@>H1tX  
.Ajzr8P  
template < typename Left, typename Right > R`8@@ }  
class assignment ,:Z^$  
  { O[^%{'  
Left l; oqd;6[%G  
Right r; _qwQ;!9  
public : ;,h/   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kv&g5&N,  
template < typename T2 > YIRZ+H<Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (N-RIk73/O  
} ; )!bUR\  
|SZo' 6  
同时,holder的operator=也需要改动: tRb] 7 z  
1{x.xi"A/  
template < typename T > SLL3v,P(7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /1UOT\8U  
  { \Q?ip&R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rqPo)AL  
} d*8 $>GA  
@$^bMIj@W  
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。 DTRJ/ @t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9m2, qr|  
S[3iA~)Z-  
return l(rhs) = r; XN=67f$Hw  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 =ac_,]z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tC?=E#3 V  
n: ui  
template < typename Tp > 5 |0,X<&  
class constant_t u7%D6W~m0  
  { ?t&kb7  
  const Tp t; `>Tu|3%\  
public : hg.#DxRi{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CvSIV7zYo  
template < typename T > ?Ea;J0V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jl.p'$Fbn  
  { f 3V Dv9(  
  return t; 7"F*u :  
} #AkV/1Y  
} ; h0--B]f@  
@}p2aV59  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H(c72]@Vg  
下面就可以修改holder的operator=了 ?liK\C2Z<  
\J..*,'  
template < typename T > j`'`)3f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zLs|tJOVp  
  { @+vXMJ$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >WJf=F`_H  
} K5ZC:Ks  
x9/H/'  
同时也要修改assignment的operator() iXu]e;6  
o./.Q9e7  
template < typename T2 > +y7;81ND  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6*4's5>?D  
现在代码看起来就很一致了。 }jt?|dl1  
yzw mT  
六. 问题2:链式操作 ]xC#rwHUC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H&1[n U{?>  
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。 4 %PfrJ  
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。 cMyiW$;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q$& sTM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AqK z$  
fx=Awba  
template < typename T > P./V6i<:  
struct result_1 S= R7`a<.5  
  { +;$oJJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ](tx<3h  
} ; +a&p$\  
/kL $4CA  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5$DHn ]  
q"O.Cbk  
template < typename T > |b-9b&  
struct   ref `p;eIt  
  { 0q>P~] Ow  
typedef T & reference; D']ZlB 'K  
} ; xq-17HKs  
template < typename T > z,qRcO&  
struct   ref < T &> ~!s-o|N_\  
  { $vHU$lZ/W  
typedef T & reference; *n]7  
} ; \k;`}3 uO  
s]mo$ _na  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LmlXMia  
&PkLp4mQ  
template < typename T > Y2xL>F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @L.82p{h  
  { A(?\>X 9g  
  return l(t) = r(t); ;\EiM;Q]  
} X37L\e[c  
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。 ]\/tVn.'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 jV.g}F+1m  
^~{$wVGa  
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 a+hd(JX0~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +k dT(7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (P&4d~) m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rl9. ]~  
最后的布局是: g{W;I_P^9  
                Add x~.:64  
              /   \ wi9DhVvc 0  
            Divide   5 &] \X]p  
            /   \ u0P)7~%  
          _1     3 .sQ=;w/ZA  
似乎一切都解决了?不。 [M.f-x:  
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。 k >t )g-,2  
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。 *~m+Nc`D,N  
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: \Mg`(,kwe  
Bo<>e~6P  
template < typename Right > R!l:O=[<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u:aW 8  
Right & rt) const TCT57P#b  
  { SQeRSz8bK4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YF+n b.0.  
} dw.F5?j`b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n@ w^ V   
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。 RI68%ZoL  
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。 sXd8rj:o  
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。 rr#K"SP  
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。  ;raN  
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? B||;'  
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: .VTy[|o   
Lm@vXgMD  
template < class Action > "V&+7"Q  
class picker : public Action `"qP  
  { 5,)Q w  
public : LH:i| I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p7:{^  
  // all the operator overloaded AfG/JWSo}  
} ; qc#)!   
Oy 2+b1{  
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。 j5 g# M  
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: + >cBVx6  
)K'N(w  
template < typename Right > aZEn6*0B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zG e'*Qei  
  { [F5h   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ""s]zNF}  
} 0rGSH*(  
' B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PMfkA!.Y  
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。 -=.V '  
rQ=,y>-*  
template < typename T >   struct picker_maker l4TpH|k  
  { 'ejvH;V3i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3Vp# a:  
} ; 0flg=U9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ['%69dPh  
  { @iEA:?9uX  
typedef picker < T > result; 4A9{=~nwT  
} ; Xn~I=Ml d  
$.Q$`/dF  
下面总的结构就有了: zni)<fmju  
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。 rp5(pV 7*  
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。  BUwONF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RxMH!^  
至此链式操作完美实现。 o[H{(f 1%  
:SxW.?[%u  
v\`9;QV5  
七. 问题3 p-+K4  
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。 8EVgoJ.  
"_2Ng<2  
template < typename T1, typename T2 >  :ujCr.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EC|'l  
  { Jv.U Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0euuT@_$  
} 5MzFUv0)  
w&xDOyW]  
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$IjN x  
m^x6>9,  
template < typename T1, typename T2 > D~o$GW%  
struct result_2 N41R  
  { /O ]t R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D5~n/.B"  
} ; /x{s5P 3  
p _d:eZ  
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? erO>1 ,4S  
这个差事就留给了holder自己。 4e;QiTj  
    J<Pw+6B~  
BcD&sQ2F  
template < int Order > #$3yz'"QF  
class holder; o!Rd ^  
template <> 'Wa,OFd\8  
class holder < 1 > tl'n->G>v  
  { C{2xHd/*  
public : qYhs|tY)  
template < typename T > OM{WI27  
  struct result_1 inlk++Og  
  { )Fb>8<%  
  typedef T & result; 4[r/}/iGo  
} ; ~{}#)gGU  
template < typename T1, typename T2 > Y<0 4RV  
  struct result_2 U\rh[0  
  { y,pZTlE  
  typedef T1 & result; N?X~w <  
} ; 4Z|vnj)Z  
template < typename T > T)\"Xj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $`Ix:gi  
  { sl*5Y#,|1  
  return (T & )r; O0>A+o[1F  
} hR5_+cuIp  
template < typename T1, typename T2 > "*O4GPj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ItVugI(^ C  
  { $H$j-)\D  
  return (T1 & )r1; -|rLs$V1r  
} hVUP4 A  
} ; `-3o+ID\  
-X+H2G  
template <> <_(/X,kBK  
class holder < 2 > kF>o.uSV  
  { $wYFEz  
public : >hH0Q5aL  
template < typename T > ,ZS6jZ  
  struct result_1 aTBR|U S  
  { ,C {*s$  
  typedef T & result; ,sGZ2=M}J  
} ; -l}IZY  
template < typename T1, typename T2 > [=%TnT+^9  
  struct result_2 _20#2i&  
  { i_][P TH  
  typedef T2 & result; w{k)XY40sW  
} ; dJ?XPo"Cm=  
template < typename T > Cye$H9 2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ={?v Ab:  
  { 7H>@iI"?  
  return (T & )r; n[YEOkiG  
} ;+1RU v  
template < typename T1, typename T2 > XhsTT2B   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~ 8aJ S,u  
  { X0*QV- RN  
  return (T2 & )r2; nL:SG{7  
} Zf7&._y.  
} ; fIGFHZy,  
e|4&b@  
*._|-L  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Dup;e&9g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .d/: 30Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4d:{HLX,  
s_.]4bl.8  
return l(i, j) = r(i, j); a?YCn!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5<L_|d)0"  
|y20Hi':  
  return ( int & )i; , *qCf@$I  
  return ( int & )j; wM[~2C=vx  
最后执行i = j; m*X[ Jtr  
可见,参数被正确的选择了。 'B0{U4?   
|w}xl'>q  
_tr<}PnZ  
U}SXJH&&E  
wW?,;B'74  
八. 中期总结 XBQ\_2>  
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: #"fJa:IYG7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ob_I]~^I?|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q2:K 4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *)]"27^  
fFjH "2WD  
Il.Ed-&62  
/m _kn  
HyiF y7j  
.}')f;jH5<  
九. 简化 !se0F.K  
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。 W0jZOP5_.$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [#YE^[*qK  
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: ;O  0+,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4lKVY<  
  +-*/&|^等 vILy>QS)  
2. 返回引用。 x_|F|9  
  =,各种复合赋值等 ":3 VJ(eY  
3. 返回固定类型。 r3rxC&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) drwgjLC+  
4. 原样返回。 3\;27&~gV  
  operator, U }Hwto`R  
5. 返回解引用的类型。 x]5@>5  
  operator*(单目) Y,8KPg@W  
6. 返回地址。 P\CDd=yWc  
  operator&(单目) )Z+{|^`kJ  
7. 下表访问返回类型。 2}?wYI*:5|  
  operator[] l:]Nn%U(>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~8|t*@D  
  operator<<和operator>> :T3/yd62N  
&4dz}zz90  
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。 #[MJ|^\i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iA_8(Yo  
>Q,zNs  
template < typename Left > SvvUkQ#1w  
struct value_return +D#Zn!P  
  { 8&"(WuZ@  
template < typename T > ;jK#[*y  
  struct result_1 }_QKJw6/"  
  { f^e6<5gdf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^5=UK7e5KY  
} ; sM1RU  
EPW7+Ve  
template < typename T1, typename T2 > *s}|Hy  
  struct result_2 o  A* G  
  { g=}v>[k E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J` { 6l  
} ; [=*E+Oc  
} ; Bqws!RM'&@  
y'ja< 1I>  
wxLXh6|6%_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6`\]derSon  
y%]8'q$  
下面我们来剥离functor中的operator() a=GM[{og  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "%8A :^1  
B6Ej{q^k,  
return l(t) op r(t) ~fz[x9\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $N$ FtpB  
return op l(t) 1-I Swd'u  
return op l(t1, t2) j*T]HaM  
return l(t) op FDFH,J`_  
return l(t1, t2) op RaSz>-3d  
return l(t)[r(t)] e2$]g>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .V6-(d  
gM;}#>6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: XM Vq-8B0  
单目: return f(l(t), r(t)); ;@ WV-bLe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NCA {H^CL  
双目: return f(l(t)); O}Ui`eWU  
return f(l(t1, t2)); [_y@M ]  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]6tkEyuq  
t qOi x/  
struct meta_divide 4aZCFdc  
  { c(- Mc6  
template < typename T1, typename T2 > MrE<vw@he  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ni[4OR$-O  
  { ]8U ~Iy  
  return t1 / t2; ]0c Pml  
} IKvBf'%-  
} ; ^c9ThV.v  
J."{<&  
这个工作可以让宏来做: fUag1d  
w5]"ga>Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;'RFo?u K  
template < typename T1, typename T2 > \ }F`beoMAkM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <l\N|+7R  
以后可以直接用 [UPNd!sy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X=qS"O 1  
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 o 6j"OZcv  
(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。。。) ioIv=qGdiP  
G2mNm'0  
=.m6FRsU  
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 X<Za9  
b5ie <s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UPCQs",  
class unary_op : public Rettype coQ[@vu  
  { ){Z  
    Left l; DM7}&~  
public : 1JTbCS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9+CFRYC  
zjbE 7^ N  
template < typename T > sz09+4h#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bLG]Wa  
      { 4sY[az  
      return FuncType::execute(l(t)); 9rj('F & 1  
    } }(i(Ar-  
Mps *}9  
    template < typename T1, typename T2 > i|2$8G3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \3NS>v[1  
      { I"!'AI-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ":WYcaSi  
    } *d*oS7  
} ; 5]"BRn1*  
5 Rz/Ri\c=  
<A~GW 'HB  
同样还可以申明一个binary_op P!+v:'P5f  
okBE|g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gn5% F5W  
class binary_op : public Rettype oW'PO Ar  
  { 5}<[[}(  
    Left l; <*@~n- R$  
Right r; $^vP<  
public : ;e;\q;GP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >_Uj?F:  
}z'DWp=uN  
template < typename T > Vq}r_#!Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4]6Qr  
      { &G{2s J5{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  {;RF  
    } ^tE_LL+ji|  
ZH-5 Qy_  
    template < typename T1, typename T2 > *caLN,G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5-p.MGso  
      { CX+9R3pa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g3rRhS  
    } ltEF:{mLe#  
} ; {'IFWD.5  
Yn 1?#%%  
VN|G5*  
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 Pf8u/?/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fNxw&ke8&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yisLypM*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _'c+fG \  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %8Yyj{^!(  
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。。。 _W9&J&l0so  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rbh[j@s@  
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) $r"A@69^RS  
下面是修改过的unary_op ]18Ucf  
Iq,v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "-U3=+  
class unary_op ~PYFYjHC  
  { F"BL #g66  
Left l; .}p|`3$P  
  G^KC&  
public : @^wpAQfd4  
('BLU.7IX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,I39&;Iq  
G7Ny"{Z  
template < typename T > [a NhP;<  
  struct result_1 ~u2w`H?V  
  { n!?r }n8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6PJ'lA;*b  
} ; ('HxHOh2  
:)LC gIQo  
template < typename T1, typename T2 > 6 6dTs,C  
  struct result_2 ;Id"n7W  
  { I7bi@t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7sguGwg)_  
} ; L<E/,IdE  
qL>v&Rd<  
template < typename T1, typename T2 > ' fl(N2t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qvN"1=nJ  
  { paYz[Xq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Bt6xV<jD  
} vrO%XvXW  
]Da4.s*mW  
template < typename T > +U=KXv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u7u~  
  { ecT]p  
  return OpClass::execute(lt(t)); s[Gswd  
} <)J55++  
Re\o v x9  
} ; }6@%((9E 2  
hG~Uz   
+Wd L  
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 4L $};L  
好啦,现在才真正完美了。 /xf.\Z7<  
现在在picker里面就可以这么添加了: U TS{H  
wKLN:aRF2  
template < typename Right > .> ,Z k S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XJ\_ V[WA  
  { "Y(%oJS]D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]]3Q*bq4  
} q!@c_o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 D zE E:&*=  
sOC| B  
p Mh++H]"  
)=Y-f?o!  
_[0I^o  
十. bind c*jr5 Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 T#/11M$uQ  
先来分析一下一段例子 AD,@,|A  
4NI ' (#l  
_&=9Ke  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?9qAe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JQr36U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %27G2^1  
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。 H'']J9O  
我们来写个简单的。 Mi;Tn;3er  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :g/{(#E@Z  
对于函数对象类的版本: {YfYIt=.  
Yr:>icz|  
template < typename Func > 6XZN>#  
struct functor_trait " _mmR M  
  { w[|y0jtw  
typedef typename Func::result_type result_type; r*>QT:sB  
} ; iAg}pwU  
对于无参数函数的版本: NrW[Q 3E$  
=$[W,+X6f  
template < typename Ret > cUYX1a)8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?9CIWpGjU  
  { Mc.^s  
typedef Ret result_type; zcZ^s v>  
} ; z{AM2Z  
对于单参数函数的版本: "^!j5fZ  
% ghJ*iHR  
template < typename Ret, typename V1 > td%Y4-+-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x[Hhj'  
  { x vHOY:  
typedef Ret result_type; ,Qga|n8C  
} ; mJ/^BT]  
对于双参数函数的版本: QK,=5~IJ  
C?bXrG\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m2wp m_vV#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *?s/Ho &'  
  { (1OW6xtfG  
typedef Ret result_type; OrzM hQaf  
} ; r';Hxa '  
等等。。。 I<IC-k"Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy McO@p=M  
hLCsQYNDU  
template < typename Func > O#A8t<f|M  
struct func_return 0,+EV,  
  { g521Wdtnn  
template < typename T > 1fmSk$ y.9  
  struct result_1 T %$2k>  
  { @^B S#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $HP/c Ku  
} ; 5^bh.uF  
3KB| NS  
template < typename T1, typename T2 > V,`!rJ  
  struct result_2 ~D$#>'C#  
  { ZE{aS4c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dVij <! Lu  
} ; !^n1  
} ; jo]m1 2ps  
U;^CU!a  
j0Id!o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nYo&x'  
A&x ab  
template < typename Func, typename aPicker > tj`tLYOZ@-  
class binder_1 ]:[)KZ~  
  { 9<+;hH8J_r  
Func fn; vQ?MM&6  
aPicker pk; h2im sjf  
public : Vf@S8H  
3Pw %[q=g  
template < typename T > 9;}L{yve  
  struct result_1 GG@iKL V  
  { JI28O8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $1:}(nO,  
} ; "FD<^  
r_{)?B  
template < typename T1, typename T2 > j=`y  @~  
  struct result_2 {ILp[ &sL  
  { \HBVNBY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !3O,DhH>MC  
} ; /F\>Z]  
){?mKB5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u?LW+o  
"H wVK  
template < typename T > U^vUdM"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )*q7pO\cty  
  { &<\4q  
  return fn(pk(t)); IBn'iE[>  
} TyxU6<>4J4  
template < typename T1, typename T2 > 9;;]q?*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m70`{-O  
  { yf0vR%,\  
  return fn(pk(t1, t2)); 5i}CzA96  
} 4i ~eTb  
} ; #`fi2K&]j  
0:7v/S!:  
]j%*"V  
一目了然不是么? DctX9U(  
最后实现bind IG2`9rR  
?0 KiR?  
E7d~#  
template < typename Func, typename aPicker > 2ID*U d*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y@2vY[)3s  
  { #U\&i`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Huc3|~9  
} _RA{SO  
j3sz*:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >x|A7iWn{,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 r_!{!i3B  
LLXg  
十一. phoenix I{*.htt{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tkm~KLWV&7  
|IyM"UH  
for_each(v.begin(), v.end(), rw40<SS"Z  
( v%69]a-T  
do_ 9XJ9~I?  
[ .P |+oYT&g  
  cout << _1 <<   " , " 7$Z)fkx.  
] T2/v}  
.while_( -- _1), 46Y7HTwE  
cout << var( " \n " ) XC+F! R  
) {y+v-v/#  
);  )zk?yY6  
z<3}TD  
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: :JTRRv  
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 L~?,6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8S[ <[CH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /Gh x2B  
l\A}lC0?J  
)n[`Z#  
template < typename Cond, typename Actor > ;Wfv+]n9  
class do_while l"~h1xk~  
  { vJ#rW8y  
Cond cd; 5 ~ *'>y  
Actor act; N>F2 c)rm  
public : On2Vf*G@|  
template < typename T > ~8Dd<4?F]  
  struct result_1 M; S-ESQ  
  { U&d-?PI  
  typedef int result_type; ;ZE<6;#3IP  
} ; ^G7n#  
]`CKQ> o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b6?Xo/lJ.  
eJVOVPg<,  
template < typename T > Z7KB?1{G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b& _i/n(  
  { SzgY2+Qq  
  do V fE^g\Ia  
    { 7Dx .;  
  act(t); |RvpEy7 6  
  } )P(d66yq'u  
  while (cd(t)); ]VHdE_7)  
  return   0 ; e5"-4udCn  
} 7y)|^4X2  
} ; q)z1</B-  
x9{Sl[2&  
 HPd+Bd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EkgN6S`}  
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。 BHRrXC\  
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。 8YJqM,t5)  
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。 }~Kyw7?  
下面就是产生这个functor的类: wzLiVe-  
CpP$HrQ  
B 3,ig9  
template < typename Actor > 4o)\DB?!  
class do_while_actor ?G%, k LJJ  
  { E%J7jA4  
Actor act; {ZBb. $}RC  
public : yW6[Fpw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a s<q  
Lu#@~  
template < typename Cond > ytBxe]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yrK--C8  
} ; t KqCy\-q  
Ig?.*j ]  
V;(*\"O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jj^<:t5{rN  
最后,是那个do_ 4{;8 ]/.a  
E6wST@ r  
:BZx ) HxQ  
class do_while_invoker oRJP5Y5na  
  { (1r>50Ge  
public : ,[K)E  
template < typename Actor > '\E*W!R.]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NId~| &\  
  { mGyIr kE  
  return do_while_actor < Actor > (act); oE|{|27X  
} (j"~]T!)1  
} do_; y8(?:#ZC  
,ex(pmZ;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^2?O+ =,F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w\8r h\Mvh  
最后来说说怎么处理break和continue Y[8co<p  
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。 efAahH  
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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