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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7<%<Ff@^)O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SV v;q?jZ  
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, \e!vj.PU  
Ku\Y'ub  
0A,]$Fzt  
F)s{PCl  
  class filler w3=%*<  
  { AtF3%Z v2  
public : pGf@z:^{*-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {e+-vl  
} ; v2H#=E4cZ#  
TF 'U  
<$F\Nk|x  
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: yY[<0|o u  
cx}Q2S  
$/=nU*pd  
L=q+|j1>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p98~&\QT  
$BFvF ,n  
?t+5s]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %]I ZLJ  
&^}6 9  
vG;zJ#c  
AC;V m: @{  
二. 战前分析 u0#}9UKQ  
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。 >. '<J]  
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 H ,+? t  
xdf82)  
NzU,va N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !-N6l6N  
  /* --------------------------------------------- */ X66VU  
vector < int *> vp( 10 ); ]d a^xWK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); INkD=tX  
/* --------------------------------------------- */ lu#LCG-.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ={5#fgK>  
/* --------------------------------------------- */ lW(px^&IN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c>/. ;p  
  /* --------------------------------------------- */ ~v'3"k6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ' v\L @"  
/* --------------------------------------------- */ 7zHh@ B:]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jCrpL~tWT  
H|ER  
srYJp^sC  
^bc;[x&N  
看了之后,我们可以思考一些问题: c%[#~;E  
1._1, _2是什么? KN?6;G{  
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。  ;zYqsS  
2._1 = 1是在做什么? a)S+8uU  
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。 ]~6_WE8L  
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。 $Bj;D=d@V  
-s|}Rh?Y  
 qNm$Fx  
三. 动工 -jn WZ5.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: - !>}_AH  
Pt&(npjN,  
\mw(cM#:  
1fo U  
template < typename T > rp6q?3=g  
class assignment j6  
  { >IX/< {);M  
T value; )r[&RGz6  
public : !!4Qj  
assignment( const T & v) : value(v) {} V^hE}`>z&  
template < typename T2 > ZVbl88,(l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ndo a4L)$  
} ; C=s1R;"H  
!A>z(eIsv`  
?UK|>9y}Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lj{VL}R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o/C\d$i'  
{q<03d~9|G  
zO V=9"~{  
2-"0 ^n{  
  class holder ;U<rc'qE  
  { Iw<jT|y)  
public : @^;j)%F}  
template < typename T > N?5x9duK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =7m}yDs6$  
  { Q2A7mGN  
  return assignment < T > (t); i~3u>CT  
} N<Q jdD&  
} ; DhX#E&  
,o^y`l   
{t Thy#  
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: 52. >+GC  
S.Z9$k%   
  static holder _1; n.sbr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fM #7y [  
UG'bOF4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wm H~m k"  
而不用手动写一个函数对象。 F  q!fWl  
y!5$/`AF  
TZt jbD>B  
>7roe []-|  
四. 问题分析 e5.h ?  
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。 K9vIm4::d$  
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。 *]h`KxuO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }hYZ" A~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $ ''9K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +rIL|c}J  
`;YU.*  
五. 问题1:一致性 >(y<0   
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?| A>[|g`;t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `\X+ Ud|  
3:{yJdpg  
struct holder U~W?s(Cy%  
  { ur vduE  
  // (mtoA#X1:h  
  template < typename T > s;1]tD  
T &   operator ()( const T & r) const S,U Pl}KF  
  { /B5-Fx7j3  
  return (T & )r; t6BHGX{o  
} \`, [)`  
} ; bsd99-_(4  
-!0_:m3  
这样的话assignment也必须相应改动: kNT}dv]<  
VyRsPg[(  
template < typename Left, typename Right > v4RlLg dS%  
class assignment x+]!m/  
  { BC,.^"fA6  
Left l; t+?P^Ok  
Right r; .XkMk|t8  
public : %+ FG,d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [>^PRs  
template < typename T2 > Q#(GI2F2#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0 a~HiIh  
} ; ZhNdB  
BS q)RV/3  
同时,holder的operator=也需要改动: +n})Y  
kQaSbpNmH  
template < typename T > Mc-)OtmG[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 15$4&=O  
  { P/JK$nb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l88A=iLgv  
} kD) $2I?  
}pa9%BQI  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 4d_s%n?C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M7>(hVEAW'  
P]i =r] i  
return l(rhs) = r; V:/7f*n7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 w#N?l!5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -o+74=E8[?  
=pA IvU  
template < typename Tp > /%4_-Cpm  
class constant_t 7O`o ovW$  
  { ](eN@Xi&@  
  const Tp t; ^`SA'F ,  
public : !GW ,\y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aZKOY  
template < typename T > r-kMLw/)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GHF_R,7  
  { o$C| J]%  
  return t; v(l eide  
} 6DL[ aD  
} ; #k<":O  
W>M~Sk$v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VD4C::J  
下面就可以修改holder的operator=了 7Z UiY  
dY" }\v6  
template < typename T > $|KaBx1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;NV'W]  
  { L:M0pk{T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V@d )?T  
} PuxK?bwC  
k>E`s<3  
同时也要修改assignment的operator() |3K)$.6~  
1!p/6  
template < typename T2 > yMLOUUWa8x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >QHo@Zqj(  
现在代码看起来就很一致了。 o5\b'hR*#  
0Q593F  
六. 问题2:链式操作 DWt*jX*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4$,,Ppn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 WxbsD S;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6|J'>)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 a;$P:C{gj?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I8H%=Kb?9  
IMQ]1uq0$  
template < typename T > dSIH9D  
struct result_1 U-0#0}_  
  { HNa]H;-+5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NYABmI/0c  
} ; Ip}Vb6}  
Q36)7=at  
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: iA!7E;o  
{dPgf  
template < typename T > Lc<eRVNd,  
struct   ref %lr|xX  
  { P&*sB%B  
typedef T & reference; +VEU:1Gt  
} ; )[&_scSa  
template < typename T > IGFGa@C  
struct   ref < T &> +TeFt5[)h  
  { Fk^3a'/4KJ  
typedef T & reference; Y{f7 f'_  
} ; 92dF`sv  
kE;O7sN   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ID1?PM  
!c<wS Q,  
template < typename T > =He. fEy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lf>nbvp  
  { BzpP7ZWV  
  return l(t) = r(t); :^C'<SY2Gs  
} Qq0l* )mX  
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。 b'x$2K;E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *i$ePVU  
Snf"z8sw  
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 ID};<[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S"snB/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,D80/2U^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =OTm2:j#yQ  
最后的布局是: i}TwOy<4s  
                Add TUp%FJXA|  
              /   \ 3Rl,GWK  
            Divide   5 ned2lC&'d>  
            /   \ 5 HV)[us  
          _1     3 ,:v&4x&=  
似乎一切都解决了?不。 OQlG+|  
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。 KA]*ox6j;  
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。 yno('1B@  
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: E@QA".  
|bZM/U=  
template < typename Right > m.%`4L^`T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Aq#/2t  
Right & rt) const #y"=Cz=1u7  
  { ,*,sw:=2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $*~Iu%Az  
} g?/XZ5$a5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ){Mu~P  
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。 SKXBrD=-  
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。 x.DzViP/  
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。 v:ER 4  
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。 ;Fl<v@9  
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?  5K56!*Y  
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: HV]Ze>}  
WXUkuO  
template < class Action > +p:Y=>bTj  
class picker : public Action eE:&qy^  
  { G`]w?Di4  
public : aSaAC7sFk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u@ N~1@RT|  
  // all the operator overloaded ysXx%k  
} ; B0mLI%B  
"HQF.#\#  
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。 Yx?aC!5M  
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: -rY 7)=  
s_wUM)!  
template < typename Right > M^SuV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2M6dMvS  
  { sy<iKCM\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ahIE;Y\j'  
} E[Bo4?s&^  
k&s; {|!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P{oAObP%  
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。 ~a+NJ6e1  
<O857 j  
template < typename T >   struct picker_maker $Tl<V/  
  { k khE}qSD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i Q`]ms+  
} ; -Wo15O"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y_H/3?b%  
  { Ky9W/dCR  
typedef picker < T > result; -Wjh**  
} ; K}x/ BhE+  
G!-J$@P  
下面总的结构就有了: 13f<0wg  
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。 lH1g[ ))  
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。 .gD km^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Enj_tJs  
至此链式操作完美实现。 .|]IwyD &  
!*a[jhx  
[e4![G&y`  
七. 问题3 F1u)i  
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。 #\FT EY!  
Q-('5a19J  
template < typename T1, typename T2 > :1<~}*B@{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M9"Sgb`g  
  { Pz~q%J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H7e /  
} ?JqjYI{$  
dtW0\^ .L  
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: #EwK"S~  
9O;vUy)  
template < typename T1, typename T2 > 8M93cyX  
struct result_2 F' BdQk3o  
  { CIQwl 6H9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /t{=8v~  
} ; \|q-+4]@,  
A@ VaaX  
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? @l>Xnqx)  
这个差事就留给了holder自己。 6"%qv`.Fp  
    w~-X>~}  
B7 c[ 4  
template < int Order > .Ty,_3+{#p  
class holder; Vipp /WV  
template <> ,ep9V ,+|  
class holder < 1 > ;X7i/D Q  
  { =R9*;6?N  
public : 8-A|C< "  
template < typename T > SfDQ;1?  
  struct result_1 #O|lfl>}  
  { 8ui=2k(  
  typedef T & result; bF6gBM@*  
} ; S:Xs '0K_  
template < typename T1, typename T2 > dQ6GhS ~  
  struct result_2 aL )Hv k:  
  { jsWX 6(=  
  typedef T1 & result; 3]S`|#J  
} ; l\aUresm  
template < typename T > dpn3 (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .eTk=i[N-  
  { x u,htx  
  return (T & )r; [Yvsa,2  
} !aeNq82  
template < typename T1, typename T2 > PW^ 8;[\QP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z3`2-r_=  
  { }xJR.]).KW  
  return (T1 & )r1; C1ZyB"{  
} o*;2mFP  
} ; nP u`;no  
Z:^3Fm->+  
template <> A\g%  
class holder < 2 > '>]&rb09|  
  { `]&*`9IK{  
public : uQ1jwYK`7  
template < typename T > -$L(y@%X^  
  struct result_1 X 7&U3v  
  { @ RX`>r{_  
  typedef T & result; |D(&w+(  
} ; *[ #*n n  
template < typename T1, typename T2 > ^Y<M~K972  
  struct result_2 ?%;B`2 nDR  
  { cuMc*i$w!  
  typedef T2 & result; &CO| Y(+  
} ; }{=8&gA0  
template < typename T > /&QQ p3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x _|>n<Z  
  { qOgtGN}k  
  return (T & )r; x/_dW  
} oVEAlBm^v  
template < typename T1, typename T2 > < 4$YO-:E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X#7}c5^Y  
  { PvuAg(?  
  return (T2 & )r2; *k [kV  
} _Z.;u0Zp8  
} ; c.-cpFk^L&  
.t :DvB  
bN!u}DnN  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 p_gA/. v=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: PS/W h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -;<>tq'3`  
d}VALjXHX!  
return l(i, j) = r(i, j); T NIst  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |Z!@'YB  
:@;6  
  return ( int & )i; IO6MK&R  
  return ( int & )j; soxfk+ 9  
最后执行i = j; K+-zY[3  
可见,参数被正确的选择了。 N+hedF@ZU  
*LEu=3lp%>  
bkkSIl+Q  
*bU% @O  
ik1XGFy?  
八. 中期总结 ?4MSgu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: HoV{Uzm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O&52o]k5l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d[" x= [f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3Cd<p[%3#,  
Eh {up  
*F|i&2  
/Go>5 B>  
f!EOYowW  
IQ=CNby:  
九. 简化 wn{]#n=|l  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 InP[yFV-z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _~:j3=1&n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /[6:LnaE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +R9%~Z.=  
  +-*/&|^等 Vv2{^ !aZ  
2. 返回引用。 Fdr*xHx$P  
  =,各种复合赋值等 2*Va9HP!q  
3. 返回固定类型。 f@h2;An$w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [' ?^>jfr  
4. 原样返回。 {clC n  
  operator, Q|Nzbmwh  
5. 返回解引用的类型。 4p?+LdL  
  operator*(单目) ,T/GW,?  
6. 返回地址。 &+,:u*%  
  operator&(单目) P:>'   
7. 下表访问返回类型。 (y 3~[  
  operator[] ZRX^^yN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F68},N>vr@  
  operator<<和operator>> i]LU4y %'  
XNKtL]U}$  
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。 g(KK9Unu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n}VbdxlN  
%-\FVKX  
template < typename Left > Y' 2-yB  
struct value_return F9F" F  
  { 3>H2xh3Y  
template < typename T > Tw}@+-  
  struct result_1 j/~VP2R`  
  { vNPfUEnA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4+-5,t7  
} ; =!(S<];  
W;q#ZD(;  
template < typename T1, typename T2 > %N7gT*B:  
  struct result_2 U.Pa7tn  
  { YGfA qI y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gHp'3SnS  
} ; 0&.LBv8  
} ; zoR,RBU6  
$xLEA\s  
x`Vy<h 33  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4u@yJ?U  
(6e!09P&  
下面我们来剥离functor中的operator() 9qnuR'BDu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Tavtr9L0XY  
TlM'g6SQS  
return l(t) op r(t) &"sX^6t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r(PJ~8)(=  
return op l(t) *Ro8W-+  
return op l(t1, t2) XCW+ pUX  
return l(t) op ( P  
return l(t1, t2) op v!nm &"  
return l(t)[r(t)] N-]\oMc2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N9`y,Cos0  
#"=%b e3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  =|^X$H  
单目: return f(l(t), r(t)); 'Na|#tPYI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (qNco8QKu3  
双目: return f(l(t)); U p_>y>x  
return f(l(t1, t2)); Ngn\nkf  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;Gjv9:hUn  
jB*9 !xrd,  
struct meta_divide 2qt=jz\s  
  { qPp1:a"   
template < typename T1, typename T2 > Tbe_x s^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7yo|ie@S  
  { 1-4   
  return t1 / t2; Q,OkO?uY  
} ]R97n|s_  
} ; =~,$V<+c  
%{N>c:2I$  
这个工作可以让宏来做: Rh!L'? C  
emGV]A%nss  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ; :v]NZtc  
template < typename T1, typename T2 > \ $ iX^p4v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oc!biE`u  
以后可以直接用 #N<s^KYG-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }T?i%l  
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 Ej;Vr~Wi  
(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。。。) ##SLwrg  
$xKg }cO  
i n[n A a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9itdRa==  
_Ym&UY.u#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *O"%tp6  
class unary_op : public Rettype ^G ]KE8  
  { M>`?m L  
    Left l; DR.3 J`?K  
public : nEjo,   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aL_;`@4  
?AqrlR]5  
template < typename T > j<. <S {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @t{{Q1  
      { 6Y0/i,d*  
      return FuncType::execute(l(t)); ?7rmwy\  
    } {jj]K.&  
O[i2A (  
    template < typename T1, typename T2 > Y?"v2~;3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fY| @{]rx  
      { v*vub#wP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D'HL /[@`  
    }  ` 4s#5g  
} ; GV `idFd  
&-EyM*:u!  
B`'}&6jr.  
同样还可以申明一个binary_op T>AI0R3  
?M*C*/R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6/p]jN  
class binary_op : public Rettype |q1b8A\  
  { KDNTnA1c  
    Left l; _*OaiEL+:  
Right r; *@b~f&Lx6  
public : hW*^1%1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7v4-hfN  
Jgi{7J  
template < typename T > Z7K!"I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^*$WZMMJ1  
      { qiwQUm{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $G^H7|PzdC  
    } BP7<^`i&  
yKX:Z4I/  
    template < typename T1, typename T2 > xc3Ov9`8%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M8 ^ziZY  
      { ThT.iD[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m%BMd  
    } jS5t?0  
} ; f"} 0j|Gg  
;I0yQlx|U  
a8lo!e9q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 RN cI]oJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N@%xLJF=N>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  ^qSf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 qB` 0^V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (>)+;$Dr,\  
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。。。 %>x0*T$$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .q|xMS}4  
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) !T&u2=`D  
下面是修改过的unary_op _3FMQY(  
V.E.~<7D\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q xj|lr  
class unary_op 6i?kkULBS  
  { 52q!zx E  
Left l; q(${jz4w  
  DI"dY ug#  
public : 4F 6ju6w  
Ri%Of:zZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "~ i#9L/H  
&`\kb2uep  
template < typename T > l#J>It\  
  struct result_1 $D2Ain1  
  { * (XgUJ q+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c+\Gd}IJq  
} ; QKL]O*  
~k:>Xo[|O  
template < typename T1, typename T2 > = -a?oH-  
  struct result_2 y+~Aw"J}  
  { .,iw2:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l*V72!Mv  
} ; aV92.Z_Ku  
PHB\)/  
template < typename T1, typename T2 > *< SU_dAh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N]<~NG:6b  
  { F0o18k_"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ov{B-zCA  
} J3!k*"P  
f|HgLFx  
template < typename T > 8mQd*GGu1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  :L+zUlsf  
  { EZu  
  return OpClass::execute(lt(t)); "}azC|:5  
} dsft=t8s  
KcMzZ!d7m  
} ; Lh5+fk~i~8  
qgY(S}V  
_|2";.1E  
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 g]hn@{[  
好啦,现在才真正完美了。 [+[fD  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7C 6BZ$(  
%%-Tjw o  
template < typename Right > Ni;{\"Gt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9i xnf=$Jp  
  { Zq6ebj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @rDv (W  
} 4h2bk\z-  
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。 sjgxx7  
Q0oDl8~  
ZB h@%A  
'XjHB!!hU  
J1wGK|F~  
十. bind PeR<FSF ,i  
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。 }Q,C;!'"  
先来分析一下一段例子 r|sy_Sk/{  
@%okaj#IO  
,jdKcWy'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bgx5{!A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _M[[o5{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1,sO =p)Yg  
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。 _KlPbyLU  
我们来写个简单的。 )Z`viT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .~/;v~bL  
对于函数对象类的版本: }N=zn7W  
pz z`4VS:  
template < typename Func >  6-E4)0\  
struct functor_trait sRI=TE]s  
  { 'G By^hj?  
typedef typename Func::result_type result_type; )I1V 2k$n  
} ; m+JGe5fR<  
对于无参数函数的版本: :y)&kJpleP  
tLGwF3e$A  
template < typename Ret > $[9V'K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Nl>b'G96  
  { 7B>cmi  
typedef Ret result_type; r:b.>5CS)  
} ; {Eb2<;1o{  
对于单参数函数的版本: S}oF7;'Ga  
r_2VExk  
template < typename Ret, typename V1 > bu!<0AP"N+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [ZpG+VAJ8  
  { a~+WL  
typedef Ret result_type; z K]%qv]  
} ; +vY`?k`  
对于双参数函数的版本: "gVH;<&]  
QrRCsy70  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (inwKRH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v6(l#,  
  { nT6iS}h  
typedef Ret result_type; "MKsSty  
} ; Pn){xfqDl  
等等。。。 t7& GCZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _ -FQ78C  
CMB$RLf  
template < typename Func > +]2~@=<@  
struct func_return MkIO0&0O  
  { C3 c|@7FU  
template < typename T > "VhrsVT  
  struct result_1 G?X,Y\Lp  
  { ,}$x'8v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5Ddyb%  
} ; `Y9}5p  
Y@xeyMzE  
template < typename T1, typename T2 > )qQg n]  
  struct result_2 1+[|pXT}  
  { 3B]+]e~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bc` A]U  
} ; <i @jD  
} ; \%Ih 6  
[IX!3I[J]  
{ca^yHgGy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o".O#^3H%  
~]s"PV:|  
template < typename Func, typename aPicker > x6mq['_  
class binder_1 |UiykQ  
  { z+`)|c4-  
Func fn; [\y>&"uk  
aPicker pk; ymJw{&^am  
public : B~?Q. <M  
U0=zuRr n  
template < typename T > 246!\zf  
  struct result_1 /-9+(  
  { "PP0PL^5F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hndRg Co  
} ; bGLp0\0[  
S~`AnX3!  
template < typename T1, typename T2 > z:? <aT  
  struct result_2 {dH<Un(4Z  
  { P_Ja?)GT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3S21DC@Y  
} ; "+C\f)  
W- B[_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fi}rv[`XY[  
yM~D.D3H  
template < typename T > \X p"I5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qt;Tfuo  
  { V'4}9J  
  return fn(pk(t)); 0X6o  
} qOanu  
template < typename T1, typename T2 > pNsLoNZ3w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (M?Q9\X  
  { _ q1|\E%`h  
  return fn(pk(t1, t2)); +F6_P  
} BFRSYwPr  
} ; X+BSneu  
*g}&&$b0  
XsMphZnK  
一目了然不是么? Lu5.$b  
最后实现bind )xs,  
j ZafwBi  
7l EwQ  
template < typename Func, typename aPicker > 55en D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YCdxU1V  
  { <08V-   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Kt0Tuj@CY  
} S,>n'r[  
CR=MjmH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d+)L\ `4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |}Lgo"cTC  
4(gf!U  
十一. phoenix p-Btbhv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (`*wiu+i  
6S&YL  
for_each(v.begin(), v.end(), |`/uS;O  
( m^+ ~pC5  
do_ YtQWArX,  
[ N$b;8F  
  cout << _1 <<   " , " 2"^9t1C2  
] k"c_x*f  
.while_( -- _1), G-<~I#k  
cout << var( " \n " ) y?hW#l~#X  
) {HDlv[O%  
); z#/*LP#oY  
c^k. <EA  
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: -qF|Y f  
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 u{z{3fW_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'kK%sE   
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,:{+ H  
EC/R|\d?Un  
xnOlV  
template < typename Cond, typename Actor > [J Xrj{  
class do_while 9m!fW|4  
  { B/}>UHM  
Cond cd; 9\2&6H  
Actor act; JH#?}L/0Fe  
public : !}7m^  
template < typename T > lY`<-`{I_  
  struct result_1 S#dS5OX  
  { 0rUf'S ?K  
  typedef int result_type; @9a=D<'>  
} ; s,x]zG"  
eW%jDsC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RdHR[Usm  
`Mg "!n`  
template < typename T > H'>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W aU_Z/{0  
  { ;;5i'h~?]J  
  do <rs]@J'p  
    { ks$G6WC  
  act(t); DAi[3`C  
  } t1S~~FLE  
  while (cd(t)); Qt 2hb  
  return   0 ; ^p/mJ1/s7  
} cO9Aw!  
} ; 2hP8ZfvIR  
.VT,,0  
tHeLq*))  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >wwEa4   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5JXLfYTUI  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (WvA9s{/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 aT#|mk=\  
下面就是产生这个functor的类: +l(}5(wc  
3OlY Ml  
.M lE1n'  
template < typename Actor > Z)%p,DiNM  
class do_while_actor e`^j_V nEH  
  { |~Iw   
Actor act; (n\ cs$  
public : %<t/xAge  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4y]*"(sQ;  
tP-c>|cz  
template < typename Cond > =_Rd0,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e<K=Q$U.  
} ; q-#fuD^  
p(Mv^ea  
;f Gi5=-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4tjRju?  
最后,是那个do_ Hw? J1#1IE  
>B0S5:S$W  
??PpHB J')  
class do_while_invoker it$~uP |  
  { 65v'/m!ys  
public : ~WSC6Bh@9  
template < typename Actor > |wx1 [xZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [Wc 73-  
  { Alz#zBGb  
  return do_while_actor < Actor > (act); O9Aooe4W=  
} \=)h6AG  
} do_; n^K]R}S  
%~~QXH\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "'Ik{wGc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EZ4qhda  
最后来说说怎么处理break和continue }O/Nn0,  
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。 $)3/N&GXR  
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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