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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~!bA<q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /XfE6SBz  
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, 1?6zsA%N  
?<mxv"  
}q-*Ls~  
=8Bq2.nlR  
  class filler Sz z:$!t  
  { <$H-/~Y  
public : X,+M?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G)|s(C!  
} ; ?<3wks|C  
) ?L  
H Pvs~`>V  
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: y+R *<5qC<  
jv<C#0E^  
"9>.,nzt  
)21yD1"6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m]XG7:}V0  
5 5$J% ;&  
vz{Z tE"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m :M=De  
-OvzEmI"  
w-2?|XvDmf  
;:)1:Dy5  
二. 战前分析 Y/|wOm;|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 f9ziSD#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 P LHiQ:  
KG8:F].u(  
h_xHQf&#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xna4W|-  
  /* --------------------------------------------- */ 6qAs$[  
vector < int *> vp( 10 ); SuorCp]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vdpvo;4uy  
/* --------------------------------------------- */ `Z)]mH\X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,lsoxl  
/* --------------------------------------------- */ zQPQP`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oM<Y o%n  
  /* --------------------------------------------- */ )p?p39>h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &_1Ivaen6  
/* --------------------------------------------- */ e#R'_}\yj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]ULE>a  
T/9`VB%N  
&O&;v|!9  
G]NnGL<xk  
看了之后,我们可以思考一些问题: sTmY'5ry  
1._1, _2是什么? /E%r@Rui3$  
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。 Uu}a! V  
2._1 = 1是在做什么? K |Z]  
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。 :4HZ >!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。 KV1/!r+*  
b@p3iq:  
|mHxkd  
三. 动工 PF6w'T 5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7BNu.5*y  
Vm_<eyI2  
` D9sEt_/  
C VyYV &U,  
template < typename T > C;DR@'+q  
class assignment s]lIDp}  
  { 3M@!?=| U  
T value; AbXaxt/[g?  
public : Hea76P5$P+  
assignment( const T & v) : value(v) {} ug?])nO.C  
template < typename T2 > z[E gMS!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } . #7B10  
} ; Y<h [5  
[UW%(N  
dI$U{;t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FxK2 1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q.GA\o  
#0F6{&; M  
 o(q][:,h  
df'xx)kW  
  class holder >}?4;:.=  
  { M@wQ6ow  
public : "i5Rh^  
template < typename T > fc,^H&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VK~ OL  
  { "&@v[O)!xu  
  return assignment < T > (t); O]/BNacS  
} rB<za I\V  
} ; N.l\2S}  
5VLJ:I?0O  
u`j9m @`  
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: #("/ 1N6  
@An "ClDa  
  static holder _1; O=A(x m#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %XU V[L}  
b+6%Mu}o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `H#G/zOr  
而不用手动写一个函数对象。 ~8htg8CZ`  
FlqE!6[[  
Y*KHr`\C4  
3P&K<M#\  
四. 问题分析 8'n xc#&  
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。 Mu~DB:Y9e  
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。 u#>*"4Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5Vj t!%?r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fN h0?/3)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YtWO=+rX  
\i}:Vb(^  
五. 问题1:一致性 +hW^wqk/.  
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?| j/h>G,>T=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z4UJo!{S  
'u)zQAaw.  
struct holder ar!`8"  
  { 7^3a296  
  // E7c!KJ2  
  template < typename T > SFaG`T=  
T &   operator ()( const T & r) const i_KAD U&mP  
  { ~Wox"h}(  
  return (T & )r; .w@o%AO_  
} dh; L!  
} ; B0&W wa:  
/Ayo78Pi  
这样的话assignment也必须相应改动: >E:V7Fa  
Af V a[{E  
template < typename Left, typename Right > I8%2tLVY  
class assignment bt2`elH|  
  { L)!9+!PKD  
Left l; AD=qB5:  
Right r;  HuCzXl  
public : VD).UdUn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \A ?B{*  
template < typename T2 > `1Cg)\&[e0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yM}Wg~:D:  
} ; u6pfc'GGg  
U,_jb}$Sq7  
同时,holder的operator=也需要改动: .0gF&>I}  
555*IT3b  
template < typename T > F79!B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QUSyVp{$  
  { lCznH?[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ujt0?DM  
} }CoR$K   
,Zs"r}G^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Z_tK3kQa@&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #K[UqJ+x  
|;[%ZE"  
return l(rhs) = r; Go8?8*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  IeZgF>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FK2* O  
B,f4<  
template < typename Tp > ~Ip-@c}'j  
class constant_t OZ'=Xtbn  
  { o(w xu)  
  const Tp t; /Mg$t6vM  
public : a'U}.w}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T/b%,!N)  
template < typename T > Z%t"~r0PS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D^Cpgha  
  { {okx*]PIc  
  return t; qVpV ZH!  
} F"?OLV1B&  
} ; Xc!0'P0T  
Z fQzA}QD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uq~Z  
下面就可以修改holder的operator=了 Vp5i i]B4  
tt=JvI9>  
template < typename T > YKk*QcAn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (#t"u`_Ee  
  { eMDO;q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5ml#/kE  
} , Ac gsC  
)nI}KQJ<  
同时也要修改assignment的operator() W>*9T?  
YH 5jvvOI  
template < typename T2 > cKbjW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X/8CvY#n  
现在代码看起来就很一致了。 Bj-80d,  
_$oN"pj  
六. 问题2:链式操作 l4:5(1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v*&WxP^Gm  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {[<o)k.A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 a fOix"  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :nYnTo`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4~bbng  
|lnMT)^D  
template < typename T > zP F0M(  
struct result_1 orGkS<P  
  { GO|1O|?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Uzx,aYo X  
} ; 3/j^Ao\fw  
ry2ZVIFa  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: |6ZH+6[  
N3Yf3rK  
template < typename T > [X"F}ph  
struct   ref feI%QnK)U  
  { TH%J=1d  
typedef T & reference; 42Qfv%*c  
} ; Bc^%1  
template < typename T > wd 4]Z0;  
struct   ref < T &> s\CZ os&  
  { A$H;2T5N  
typedef T & reference; 5\?\ |*WT  
} ; h}T+M BA%  
;AjY-w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Rfk8trD B  
++HHUM  
template < typename T > (pU@$H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3 W%Bsqn  
  { i$[wkQ>$  
  return l(t) = r(t); Al 0 i{.V  
} '#;%=+=;  
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。 ;$\?o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KliMw*5(  
"IjCuR;#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %YH+=b:uW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: npj_i /&g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x3`b5^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  wh A  
最后的布局是: EGY'a*]cU  
                Add G~ldU: ?  
              /   \ @lYm2l^  
            Divide   5 h8ikM&fl  
            /   \ Y%i=u:}fm  
          _1     3 ;`{PA !>  
似乎一切都解决了?不。 %/K'VE6pb  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 fW'@+<b  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /|)VO?*D  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: xYgG  
_`H2CXG g  
template < typename Right > XVlZ:kz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }:b6WN;c  
Right & rt) const )}G?^rDH(  
  { v4pFts$J  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <#[_S$54  
} 6c?;-5.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U:a-Wi+  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5*q!:$ W  
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。 _>6xU t  
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。 ,D6hJ_:  
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。 Ez= Q{g  
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? e13{G @  
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: Zgw;AY.R>  
7eM:YqT/#  
template < class Action > sy ]k  
class picker : public Action u(Y! _  
  { 0L ^WTq  
public : -$@$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +5zLQ>]z  
  // all the operator overloaded d-W@/J  
} ; T;4& ^5 n  
t7t?xk!2  
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。 ~)Z MGx  
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: 7M|!N_ $  
FR7DuH/f)  
template < typename Right > DR d|m<Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5`!Bj0Uf  
  { ^tw\F7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X J+y5at  
} pBd_Ba N  
d>RoH]K4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^-*q  
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。 (.CEEWj%{  
86bRfW'  
template < typename T >   struct picker_maker )@IDmz>  
  { @y|ZXPC#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S,=#b 4\#%  
} ; AM[#AZv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MR) *Xh  
  { ?$ft3p}  
typedef picker < T > result; \~LwlOo%R  
} ; ??'>kQ4  
B"07:sO  
下面总的结构就有了: 8|Q=9mmWOh  
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。 j56#KNAha  
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。 :c*_W /  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _F2 R x@Y  
至此链式操作完美实现。 ^PNE6  
xg|\\i  
Y<x;-8)*  
七. 问题3 #><P28m  
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。 ]uikE2nn  
jHU5>Gt-}  
template < typename T1, typename T2 > ja<!_^h=At  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5i<E AKL  
  { p#]D-?CM)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E`"<t:RzF  
} c}QWa"\2n  
lBYc(cr  
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: hS( )OY  
H}nPaw]G  
template < typename T1, typename T2 > F+c4v A})  
struct result_2 H*gX90{!2  
  {  3ih3O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8zOoVO  
} ; &B3[:nS2  
( <Abw{BTm  
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? <hJ%]]  
这个差事就留给了holder自己。 _ $ Wj1h  
    (i 3=XfZ!C  
fcim4dfP  
template < int Order > >dr34=(  
class holder; r Ljb'\<*  
template <> 0LjF$3GpZ  
class holder < 1 > r?:zKj8/u  
  { nn1T5;  
public : bm</qF'T6  
template < typename T > VV$$t;R/  
  struct result_1 nx2iEXsa  
  { [110[i^  
  typedef T & result; /OX;3" +1  
} ; vC# *w,  
template < typename T1, typename T2 > PsV1btq]  
  struct result_2 gsSUmf1  
  { |5;:3K+  
  typedef T1 & result; bXx2]E227  
} ; Y`U[Y Hx  
template < typename T > 6JCq?:#ab  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xf"B\%,(`  
  { THOXs; k0  
  return (T & )r; ^L,Uz:[J  
} 0m,3''Q5lO  
template < typename T1, typename T2 > RRasX;zK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mPmg6Qj(W  
  { $GMva}@G`  
  return (T1 & )r1; (59u<F  
} BDO]-y  
} ; \qo}}I>e  
0+iaO"%  
template <> ?k}"g$JFn  
class holder < 2 > ;%wY fq~P  
  { &nRbI:R  
public : qgk-[zW#  
template < typename T > %VSjMZ  
  struct result_1 q[wVC h  
  { ri]"a?Rm  
  typedef T & result; ac2G;}B|  
} ; Rg3cqe#O/  
template < typename T1, typename T2 > mF6 U{=  
  struct result_2 5, j&-{ 0W  
  { *!wBn  
  typedef T2 & result; KysJ3G.k\  
} ; )J"*[[e  
template < typename T > >$g+Gx\v4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |)4aIa  
  { TA~FP#.  
  return (T & )r; .*x |TPv{  
} (Cc!Iw'0M  
template < typename T1, typename T2 > HgY>M`U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m|c5X)}-  
  { -!ARVf *  
  return (T2 & )r2; Q&@~<!t  
} PlX6,3F  
} ; Wifr%&t{J  
2H]~X9,z2  
HTa]T'  
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> >。 fl4z'8P"(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JtB]EvpL}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ({5`C dVi  
`El)uTnuZ[  
return l(i, j) = r(i, j); T+q3]&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !e0OGf  
Jq1^}1P  
  return ( int & )i; 9[9 ZI1*s  
  return ( int & )j; M In6p  
最后执行i = j; aOOkC&%  
可见,参数被正确的选择了。  (H*EZ  
d*===~  
?S~@Ea8/M  
"L)=Y7Dx  
kuZs30^  
八. 中期总结 ]6*+i $  
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: gWK NC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (v2.8zrJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U~}cib5W5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #A@d;U%  
FL/395 <:  
,5 ylrE  
sT;:V  
!ot$Q  
?%]?#4bkc  
九. 简化 mD]^a;U[X  
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。 8euh]+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O\5q_>]  
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: ?04$1n:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 EYaX@|)  
  +-*/&|^等 o(|fapK.  
2. 返回引用。 GQvJj4LJp  
  =,各种复合赋值等 Wb7z&vj  
3. 返回固定类型。 \qA^3L~;5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G#f(oGn :  
4. 原样返回。 Cr;d !=  
  operator, 8A,="YIt  
5. 返回解引用的类型。 t)62_nu  
  operator*(单目) Qt VZ)777  
6. 返回地址。 .zMM!l3  
  operator&(单目) 6tDCaB  
7. 下表访问返回类型。 _XP3|E;I/  
  operator[] pRTdP/(OQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .o"FT~}z  
  operator<<和operator>> xtN=?WjVe0  
* SHQ[L4{  
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。 {-'S#04  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4pw:O^v  
R c.8j,]  
template < typename Left > x#0B "{  
struct value_return Q|1X|_hs  
  { G#(+p|n  
template < typename T > !J%m7 A  
  struct result_1 )tB1jcI;  
  { f|cF [&wo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 28jm*Cl8  
} ; GO|EeM!iB  
\.AI;^)X@]  
template < typename T1, typename T2 > L[LgQ7es Q  
  struct result_2 ;i,:F`b~  
  { !arTR.b\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6 z2_b wo  
} ; eCI0o5U  
} ; >RL|W}tI4  
/U1 jCLR'  
J]=2] oI2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w?db~"T  
FE[{*8  
下面我们来剥离functor中的operator() 6lKM5,Oa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M,f|.p{,Y  
,x. 2kb  
return l(t) op r(t) 8g!C'5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]B'H(o R<|  
return op l(t) yS2[V,vS7  
return op l(t1, t2) SB<09|2  
return l(t) op <e%~K4KH  
return l(t1, t2) op 9tZ+ ?O5  
return l(t)[r(t)] 5%Xny8 ]|D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (qky&}H  
r!,/~~m T  
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: $>M A  
单目: return f(l(t), r(t)); A!\-e*+W=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rdY/QvP0=  
双目: return f(l(t)); G"'[dL)N>  
return f(l(t1, t2)); HsQ\xQ"k!  
下面就是f的实现,以operator/为例 d mj T$a|  
?xgrr7  
struct meta_divide N`Q[OFe  
  { :: 2pDtMS  
template < typename T1, typename T2 > )b_ GKA `  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ::Nhs/B/  
  { 7Hm/ g  
  return t1 / t2; `Y5{opG7-  
} a| s64+  
} ; HNj6Iw  
*G,'V,?  
这个工作可以让宏来做: z#|#Cq`VG  
ncy?w e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aRh1Q=^@(4  
template < typename T1, typename T2 > \ C*f3PB=H_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'r2VWavT  
以后可以直接用 6IQkP9P(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JL7"}^  
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 dAZh# i[  
(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。。。)  XM" {"  
a!!>}e>Cj*  
B2uLfi$q  
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 '+Gy)@c  
U $ bLt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FKN!*}3  
class unary_op : public Rettype ;%V%6:5  
  { YhzDi>hob  
    Left l; w=txSF&Qr  
public : '/@] V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t;~H6  
E{-W#}#  
template < typename T > KJf~9w9U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5jYZ+OB  
      { Q5N;MpJ-  
      return FuncType::execute(l(t)); :le"FFfk  
    } \EC=#E(  
)Fo1[:_B '  
    template < typename T1, typename T2 > h"-}BjL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BW61WH?  
      { tUp'cG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]DaC??%w  
    } Y8fahQ#  
} ; ZMVQo -=  
o.Jq1$)~y  
6a=Y_fma  
同样还可以申明一个binary_op I'NE>!=Q  
;~>E^0M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 96&Y  
class binary_op : public Rettype i7m=V T  
  { R4R SXV  
    Left l; VgSk\:t  
Right r; hSvA dT]m  
public : O+o4E?}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bLHj<AX#>|  
#{t?[JUn  
template < typename T > ;AwQpq>dy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nd"Rt  
      { gmY*}d` 'f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p=U/l#xO  
    }  VS:UVe  
cVR3_e{&H  
    template < typename T1, typename T2 > =>0+BD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #] @<YKoV{  
      { <Rl:=(]i~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V`n;W6Q17  
    } A-"}aCmik  
} ; bwm?\l.A  
6#JdQ[IP6  
wM^_pah#Y5  
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 X2MQa:yksP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ? 8d7/KZO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `y2 6OYo  
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。 DM-8azq $  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -%U 15W;  
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。。。 g]z[!&%Ahs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S!<1C Fh  
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) =.]>,N`C  
下面是修改过的unary_op ww]^H$In  
G2nL#l~@)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B~_='0Gm[  
class unary_op ;gh#8JkI  
  { G*;}6 bj|?  
Left l; tv)U 7 K0  
  -bamNw>|  
public : tp3>aNj  
}^Unx W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e%v<nGN.-  
jDp]}d|f)  
template < typename T > J#0oL_xY#  
  struct result_1 C^ hHt,&  
  { x=>+.'K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ">n38:?R  
} ; [U]ouh)  
nC3U%*l  
template < typename T1, typename T2 > uh~/ybR  
  struct result_2 q>~\w1%}a\  
  { }@ *Me+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !*0\Yi,6  
} ; r 3@Q(Rb  
5ml^3,x  
template < typename T1, typename T2 > )TceNH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .oJs"=h:m  
  { cm8-L[>E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7-oH >OF^  
} rpgr5>  
OAc*W<Q0  
template < typename T > 1$q>\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u7=jtB   
  { VK*2`Z1  
  return OpClass::execute(lt(t)); H:X=v+W  
} 'JBf*p".  
F Ty`#*7Ul  
} ; x9#>0 4s  
 '8NKrI  
3 <V{.T  
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 DRo@gYDn  
好啦,现在才真正完美了。 w$9aTL7  
现在在picker里面就可以这么添加了: ) 0x* >;"o  
No)v&P%  
template < typename Right > *-timVlaE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const web =AQ5I4  
  { jb' hqz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p%A(5DE  
} 8t$a8 PE  
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。 t5z6{`  
`  L(AvSR  
y)W.xR  
Ge+&C RhyX  
ZDZPJp,  
十. bind lD!o4ZAo  
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。 7@MGs2  
先来分析一下一段例子 ;SzOa7  
n% w36_  
&(fB+VNrOH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Jy'ge4]3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q|,I\H5}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rO% |PRP  
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。 %C= {\]-2~  
我们来写个简单的。 wSp1ChS k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "`DCXn#mB  
对于函数对象类的版本: U9;C#9E  
5|ih>?C/(  
template < typename Func > (Al.hEs'  
struct functor_trait L&qzX)  
  { DRD%pm(  
typedef typename Func::result_type result_type; R1z\b~@"  
} ; D-.XSIEMu  
对于无参数函数的版本: Ox"4 y  
?aInn:FE  
template < typename Ret > +]Oq{v:e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o y! W$ ?6  
  { m:<cLc :.  
typedef Ret result_type;  Xc2Oa  
} ; 4A%O`&eZ  
对于单参数函数的版本: ,jyNV<dI  
YMG{xGPtM  
template < typename Ret, typename V1 > 22L#\qVkl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XF1x*zc  
  { 0X\,!FL  
typedef Ret result_type; >2 gemTy  
} ; vN%zk(?T  
对于双参数函数的版本: n 5NkjhP~Z  
*-bR~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [3s,U4a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rMqWXGl`(  
  { " *xQN "F  
typedef Ret result_type; / sENoQR  
} ; I<*U^e  
等等。。。 dL>0"UN}-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9)sGnD;  
"4LYqDe  
template < typename Func > __""!Yz  
struct func_return vBd^=O  
  { 0fnd9`N!0  
template < typename T >  OvU]|4h  
  struct result_1 -IJt( X|  
  { `gy]|gS#b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mq~7v1kw  
} ; u>H^bCXI  
De[!^/f;T  
template < typename T1, typename T2 > y";{k+  
  struct result_2 pi? q<p%  
  { ;$(a+?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +bvY*^i  
} ; Q"CZ}B1<  
} ; MP?9k)f  
1i9}mzy%  
-[~UX!XFM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .O'S@ %]  
)cB00*/  
template < typename Func, typename aPicker > E/:<9xl  
class binder_1 .l5y !?  
  {  %"j<`  
Func fn; lyKV^7}  
aPicker pk; Mw7 ~:O`  
public : GiB3.%R`  
a3 wUB  
template < typename T > aT"q}UTK  
  struct result_1 = LuH:VM&  
  { }:YS$'by  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4~4PZ  
} ; Os9xZ  
h<i.@&  
template < typename T1, typename T2 > TPp%II'*  
  struct result_2 L #p-AK  
  { ~.mnxn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5) o-$1s A  
} ; :h?"0,  
{AqN@i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B[ooT3V  
R>[2}R30  
template < typename T > T30!'F(*,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "$PbpY  
  { ; P I=jp  
  return fn(pk(t)); /iNCb&[  
} z?_c:]D  
template < typename T1, typename T2 > (L8H.|.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W'rft@J$  
  { wH~Q4)#=o  
  return fn(pk(t1, t2)); ]q7\  
} or\ 2)  
} ; $I~=t{;"XV  
Lp20{R  
~R7rIP8Wr  
一目了然不是么? $zbm!._~DA  
最后实现bind j/wG0~<kz  
\dCoY0Z ;  
<6U{I '  
template < typename Func, typename aPicker > $@+\_f'bU>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7*d}6\ %  
  { ho ?.\Jq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -MJ6~4k2  
}  9mwL\j  
j% !   
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;^lVIS%&{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `4}zB#3  
,*a8]L  
十一. phoenix qS>P,>C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OF,<K%A  
8 wQV^G  
for_each(v.begin(), v.end(), beEdH>  
( bSU9sg\  
do_ ,d<wEB?\`  
[ BgJ;\NV  
  cout << _1 <<   " , " /A[AHJ<[?  
] y _>HQs,:  
.while_( -- _1), ;2@MPx  
cout << var( " \n " ) {-J/ <a@  
) Wk$[;>NU3  
); '81$8xxdY  
,sP7/S)FR  
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: qbu Lcy3  
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 c^}gJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yAG4W[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :)t1>y>3  
Qr1%"^4  
ny'~pT'00  
template < typename Cond, typename Actor > .@JXV $Z  
class do_while Yq4_ss'nB  
  { 6gY5v @!w  
Cond cd; rOE[c  
Actor act; a"EP`  
public : 8#2PJHl;  
template < typename T > +dS e" W9  
  struct result_1 o~<37J3).  
  { 0XSZ3dY&+  
  typedef int result_type; f8L  
} ; [{ K$sd  
F=Z|Ji#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?Q="w5OOD  
8<Asg2]6  
template < typename T > -uqJ~gD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hwklk9U  
  { POfvs]  
  do ;gTdiwfgZ=  
    { <tMiI)0%  
  act(t); sKB])mf]  
  } |L.QIr,jCC  
  while (cd(t)); `Q<hL{AH  
  return   0 ; {tk42}8k  
} IX']s;b  
} ; D&0*+6j((  
<`9Q{~*=t  
)i0\U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ra&HzK?  
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。 `n Y!nh6!  
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。 eEb(TG~,Y  
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。 A &~G  
下面就是产生这个functor的类: 0qnToV;  
hvQOwA;e  
\,!FL))yC  
template < typename Actor > 29z+<?K{  
class do_while_actor epJVs0W  
  { K;,n?Q w  
Actor act; +IK~a9t  
public : 7]@vPr;:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y'*^ '  
b4Zkj2L  
template < typename Cond > HY~\e|o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dMCV !$  
} ; 5Z ] `n  
d2'9C6t  
~#h@.yW^JN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CSRcTxH  
最后,是那个do_ z ,87;4-  
}N#jA yp!  
s7tNAj bgD  
class do_while_invoker 15 x~[?!  
  { d2&sl(O  
public : `][~0\Y3m  
template < typename Actor > 6vQAeuz<Fq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KVvIo1$N  
  {  MScjq  
  return do_while_actor < Actor > (act); eY"y[  
} 3:&!Q*i;  
} do_; rOm)s'  
7h<B:~(K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b&"=W9(V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BLgmF E2  
最后来说说怎么处理break和continue Y 6K<e:Y  
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。 dz5a! e [  
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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