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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y2B ",v"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MUeS8:q-N  
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, }p <p(  
`H7V['  
4NN81~v 4  
\kQ@G  
  class filler )HFl 0[vT  
  { TfFuHzZZ  
public : _Q $D6+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )}KQtkU8:  
} ; \B$Q%\-PX  
-$8M#n,  
+~H mP Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ' >F_y t9  
.AzGPcJY  
5V($|3PI  
FV1!IE-}-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }_A#O|dxO  
L+b"d3!G&%  
?d? cD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )iiwxpdw  
,fQs+*j  
a33SY6.  
%mv9+WJN.  
二. 战前分析 x,3oa_'E  
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。 +"!=E erKi  
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 G ]T A7~VT  
cHG>iW9C  
ti)4J2c,8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rf%NfU  
  /* --------------------------------------------- */ v.aSf`K  
vector < int *> vp( 10 ); m&h5u,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @Qa)@'u  
/* --------------------------------------------- */ unUCn5hJ=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7fB:wPlG;  
/* --------------------------------------------- */ S&rfMRP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0aF&5Lk`y  
  /* --------------------------------------------- */ BWz7m9 T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IIW6;jS  
/* --------------------------------------------- */ 1 ^k#g,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *"% MT:  
-XSu;'4q  
09RJc3XE9  
z+J4XpX0,  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7r_Y.  
1._1, _2是什么? ke(LjRS  
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。 X[XSf=  
2._1 = 1是在做什么? 6}vPwI  
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。 vT7ei"~&u  
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。 I2b\[d  
e?&4;  
l*l(QvN_  
三. 动工 [P*w$Hn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h2Pvj37  
Ef}rMkv  
rdL>yT/A  
`B^ HW8  
template < typename T > b;[u=9ez  
class assignment A#"AqNVWv  
  { 4I[g{S nF  
T value; aXSTA ,%  
public : wN])"bmB  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z~.3)6,z  
template < typename T2 > 05<MsxB"w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u.}z}'-  
} ; o,fBOPIN  
^c9~~m16+  
*d,u)l :S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9tnW:Nw~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D;V FM P  
=a_B'^`L  
w:}RS.AK  
tXocGM {6C  
  class holder GUe&WW:Sqk  
  { =;1MpD  
public : ^[d|^fRH Q  
template < typename T > e/?>6'6 5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YdI|xu>0A^  
  { xl(];&A3  
  return assignment < T > (t); Z'%k`F  
} X3KP N  
} ; *lN>RWbM%  
C?Sy90f  
]< 0|"NL  
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: t._W643~  
<tEN1i  
  static holder _1; Ou _bM n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CbJ ]}Z  
|WiK*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /&>6#3df-  
而不用手动写一个函数对象。 Um k9  
BO b#9r  
Ny;(1N|&3  
&b 2Vt  
四. 问题分析 (~r"N?`  
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。 o3hsPzOQx  
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。 B6gSt3w.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +G3&{#D ?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5]WpH0kzO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 * Yr)>;^  
g`jO  
五. 问题1:一致性 ,$,6%"'"  
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?| 29?{QJb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /x6,"M[97  
N U*6MT4  
struct holder 6'e}!O  
  { "%aJ 'l2  
  // yIwAJl7Xf  
  template < typename T > 3|Q:tt'|#  
T &   operator ()( const T & r) const "8Ud&o  
  { Cwxy ~.mI  
  return (T & )r; Fz_SID  
} fPs' A  
} ; '3f"#fF6  
]@W.5!5H  
这样的话assignment也必须相应改动: Uk u~"OGC  
@<ba+z>"~4  
template < typename Left, typename Right > r/E;tm [\  
class assignment s@sr.'yU  
  { blcd]7nK  
Left l; ]7C=.'Y  
Right r; D>u1ngu  
public : *dn~-W.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \N\Jny  
template < typename T2 > DiyviH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +$:bzo_u  
} ; CT@JNG$<"  
.kSx>3  
同时,holder的operator=也需要改动: @N`) Z3P+  
Y!LcS48X  
template < typename T > d v@B-l;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g_G'%{T7  
  { 2*6b{}yJH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /jQW4eW0  
}  ZqQJFyV*  
I| qoHN,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。 /wB<1b"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )+c4n]  
K@P5]}'#  
return l(rhs) = r; )8ejT6r  
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。 EKsL0;FV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sO~:e?F  
vu[+UF\G  
template < typename Tp > 4tTK5`7N  
class constant_t /sf:.TpVh  
  { }qlU  
  const Tp t; 'dYjbQ}~;  
public : ,v$gWA!l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i DV.L  
template < typename T > , ;L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k=2]@K$%  
  { *hVW >{a  
  return t; l BS!=/7  
} D!kv+<+  
} ; 8B C F.y  
JPQ[JD^]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u+eA>{  
下面就可以修改holder的operator=了 xmxfXW  
zhbp"yju7  
template < typename T > 9 WsPBzi"T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $d M: 5y  
  { [vkz<sL"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M7 &u_Cn?  
} E~5r8gM,0  
.L[WvAo  
同时也要修改assignment的operator() F i?2sa  
L-\-wXg%  
template < typename T2 > 0x!XE|7I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yhl {'  
现在代码看起来就很一致了。 3Xgf=yG:M  
?y82S*sb#  
六. 问题2:链式操作 PDaHY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eOa:%{Kj  
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。 :B?XNo  
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。 oR>o/$z$)g  
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。 ;/#E!Ja/ u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nj99!"_   
@O#4duM4Qz  
template < typename T > CZ*c["x2  
struct result_1 :1"{0 gm  
  { h% BA,C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;hi+.ng_  
} ; #/zPAcV:  
 &o$E1;og  
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: euO!+9p  
Hzs]\%"  
template < typename T > |><hdBQXX<  
struct   ref S~fQ8t70  
  { /NCEZ@2BN,  
typedef T & reference; A2VN% dB  
} ; [@Y<:6  
template < typename T > v]|^.x:  
struct   ref < T &> 9E^IEwq'  
  { `f`\j -Lu  
typedef T & reference; `An`"$z  
} ; 8FyJo.vr(  
%m]9";   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VyH'7_aU  
y6ntGrZ}$  
template < typename T > ^OKCvdS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Szrr`.']  
  { 8MgoAX,p  
  return l(t) = r(t); )tGeQXVhbJ  
} u"r~5  
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。 pOQ'k>!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sJ)XoK syW  
''S*B|:  
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 MVU5+wX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]5W0zNb*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WUx}+3eWv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rH7|r\]r  
最后的布局是: ~Emeo&X  
                Add 8qL*Nf  
              /   \ dABmK;  
            Divide   5 sh(G{Yz@  
            /   \ #?.Yc%5B  
          _1     3 yS0YWqv]6@  
似乎一切都解决了?不。 @O9.~6  
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。 laN:H mR8  
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。 ~;O|$xL  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .VN"j  
)O~LXK=b  
template < typename Right > Iih~W&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [<P(S~J  
Right & rt) const P3 se"pP  
  { f3Ior.n(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P.mz$M  
} -o*IJQ_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T8E=}!68w}  
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。 uTGd{w@]0|  
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。 ]kA0C~4   
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。 [mph iH/  
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。 IFNs)*  
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? T6MlKcw,t  
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: @sRRcP~  
7?<.L  
template < class Action > ?_q e 2R.  
class picker : public Action `oP :F[B  
  { p x1y#Q  
public : VAf"B5 R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .w3.zZ0[  
  // all the operator overloaded vcs=!Ace  
} ; R{GOlxKs C  
^6s<  
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。 |F z/9+I  
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: fH? e9E4l  
5BnO-[3  
template < typename Right > ]b!o(5m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B}_*0D  
  { 0A\OZ^P8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yi*)g0M  
} c jfYE]  
n{JBC%^g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M72.  
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。 .g71?^?(  
lPyGL-Q  
template < typename T >   struct picker_maker .&dW?HS  
  { c?B@XIl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f tW-  
} ; )8]O|Z-CU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]vRte!QJ;  
  { d2sY.L  
typedef picker < T > result; JVbR5"+.  
} ; s<VNW  
@NlE2s6a  
下面总的结构就有了: `Yn:fL7S  
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。 m` ^o<V&  
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。 (UWWULV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8&?Kg>M  
至此链式操作完美实现。 | Qo`K%8  
:N$^x /{  
vgY ) L  
七. 问题3 <uZ r.X  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 vw VeHjR  
@\0U`*]^)  
template < typename T1, typename T2 > 0 `%eP5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \M0-$&[+Z  
  { P34UD:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7(cRm$)L  
} 1!_$HA  
[.Vy  
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: Z5 iP1/&D  
|O3wAxc3W  
template < typename T1, typename T2 > 9jq}`$S{  
struct result_2  tKOTQ8i4  
  { R:c$f(aKv%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &R+/Ie#0dz  
} ; ;8\w$SPP  
_b8&$\>  
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? ^R- -&{I  
这个差事就留给了holder自己。 6'CZfs\  
    2F9Gx;}t5=  
~+w'b7T,=  
template < int Order > kt?G\H!}  
class holder; y%%D="  
template <> {FRUB(68b  
class holder < 1 > ,aOi:aaZRT  
  { j"6r]nc&  
public : o %GVg  
template < typename T > 8,iBG! RF  
  struct result_1 IzVb  
  { lz2B,#  
  typedef T & result; 3z7SK Gy  
} ; nvY3$ Ty  
template < typename T1, typename T2 > Tbf't^Ot$  
  struct result_2 3!E*h0$}  
  { ZL/iX~}a'  
  typedef T1 & result; {8+FxmH  
} ; ROcI.tL  
template < typename T > fA"N5qQI(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O@.C.5Ep  
  { ;e,_F/@`  
  return (T & )r; q.sErr[zc  
} tt5t(+5j  
template < typename T1, typename T2 > 9e|-sn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ze+p;v  
  { '}#=I 9=ss  
  return (T1 & )r1; UrtA]pc3L  
} 8@;|x2=y  
} ; k1Z"Qmz  
f_A'.oq+  
template <> }AfX0[!O  
class holder < 2 > qw^kA?  
  { cGF_|1`  
public : wEd+Ds]$  
template < typename T > .*FBr7rE\  
  struct result_1 6ub-NtVu  
  {  NGQBOV  
  typedef T & result; A|jmp~@K)+  
} ; dy/\>hu  
template < typename T1, typename T2 > 5cahbx1"  
  struct result_2 r'bctFsD  
  { sBUK v(U)  
  typedef T2 & result; \"=4)Huv  
} ; Y9V%eFY5E  
template < typename T > U\OfB'Dn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const & Xh8j^p'  
  { WX.6|  
  return (T & )r; Pw c)u&  
} o[=h=&@5p  
template < typename T1, typename T2 > wJ.?u]f@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K]c|v i_D  
  { scr`] tD  
  return (T2 & )r2; pO]{Y?X:  
} %3p~5jhm1  
} ; } @r|o:I  
nV`n=x  
DX3xWdnr  
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> >。 Xn:5pd;?B6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q\H1=8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [=3f:>ssm  
>~%!#,C(|U  
return l(i, j) = r(i, j); $MW-c*5a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =Sjr*)<@j  
GFA D  
  return ( int & )i; W^U6O&-K  
  return ( int & )j; kdmmfw  
最后执行i = j; kT7x !7C  
可见,参数被正确的选择了。 <HYK9{Q  
LYTx8  
SNLZU%jan  
sd(Yr6~..  
jVW .=FK  
八. 中期总结 1=U(ZX+u  
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: 5a8[0&hA 2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IZ9L ;"}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CdB sd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vI84= n  
W~" 'a9H/  
gteG*pi  
8]G  
U2hPsF4f  
~Qg:_ @@\  
九. 简化 |ZJ<J)y  
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。 /-C`*P=:u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,=Q;@Z4 vJ  
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: [nSlkl   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %R|_o<(#MJ  
  +-*/&|^等 dWR-}>  
2. 返回引用。 MKdS_&F;~  
  =,各种复合赋值等 !UzMuGj  
3. 返回固定类型。 8%+F.r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3bWYRW  
4. 原样返回。 B|fh 4FNy  
  operator, v d{`*|x  
5. 返回解引用的类型。 c@|!0 U%j  
  operator*(单目) O {hM  
6. 返回地址。 !sTOo  
  operator&(单目) W't?aj I|  
7. 下表访问返回类型。 K^z u{`S  
  operator[] i>*|k]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wSV}{9}wr%  
  operator<<和operator>> rofGD9f   
$Gy&  
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。 kzkrvC+u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lwVo%-  
K3Sa6"U  
template < typename Left > S]"U(JmW\  
struct value_return P0mY/bBU  
  { uT Z#85L `  
template < typename T > _VjfjA<c8  
  struct result_1 *A^`[_y  
  { T'W@fif  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W5)R{w0`GD  
} ; r 9~Wh $  
o[A y2"e?  
template < typename T1, typename T2 > ~10>mg  
  struct result_2 },]G +L;R  
  { $ [t7&e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {s{ bnU  
} ; _ArN[]Z  
} ; x$SxGc~4gb  
<<SUIY@X  
vC [uEx:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  S6d&w6  
qOqU CRUe:  
下面我们来剥离functor中的operator() Xn%ty@8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H{d;, KfX  
V7gv@<1<y  
return l(t) op r(t) )%zOq:{\5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [^D~T  
return op l(t) #F^0uUjq  
return op l(t1, t2) ~K 2.T7=  
return l(t) op m)1+D"z  
return l(t1, t2) op X]1Q# $b  
return l(t)[r(t)] }Sx+:N*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uHQf<R$:  
u3k{s  
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: W"meH~[Cp  
单目: return f(l(t), r(t)); Gi+ZI{)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }x~1w:z Hd  
双目: return f(l(t));  Lw1aG;5  
return f(l(t1, t2)); wCitQ0?  
下面就是f的实现,以operator/为例 NZQl#ZJH:  
2zPO3xL,  
struct meta_divide =i1+t"=  
  { yQ03&{#  
template < typename T1, typename T2 > 2uEvu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l~C=yP(~  
  { w=Yc(Y:h  
  return t1 / t2; CG0jZB#u  
} r7zS4;b  
} ; \UEO$~Km  
\i.Yhl:O  
这个工作可以让宏来做: HZl//Uq  
[-p?gyl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z(|'zAb^  
template < typename T1, typename T2 > \ 3 q^^Os  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X+%5q =N  
以后可以直接用 s[n*fV']A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1w$X;q"  
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 05ZF>`g*  
(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。。。) 8WP|cF]  
pIhy3@bY  
?l/+*/AR;  
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 g;eoH  
1"fbQ^4`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T!YfCw.HZ  
class unary_op : public Rettype ls,;ozU  
  { y?-zQs0  
    Left l; 7i##g,  
public : Tya[6b!8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (Wu J9  
[rO TWN  
template < typename T > x!`~+f.6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mM;5UPbZ  
      { T$pBgS>  
      return FuncType::execute(l(t)); x@Ze%$'  
    } '\wZKY VN  
hhr!FQ.+/  
    template < typename T1, typename T2 > 2JR$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nl/~7({  
      { n:P++^ j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \1f&D!F]b  
    } mGC!7^_D`  
} ; d+L!s7  
QT)5-Jy  
1=Y pNXX  
同样还可以申明一个binary_op Z[%vO?,  
yk0#byW`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /DxeG'O  
class binary_op : public Rettype ;a9`z+ K  
  { ;NPbEPL[5  
    Left l;  )k6O  
Right r; P^-daRb  
public : #,jw! HO]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iZ; y(  
m[$pj~<\  
template < typename T > %<yH6h*u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "8*5!anu-  
      { j= vlsW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (!:+q$#BK  
    } ~fz9AhU8  
^b&U0k$R  
    template < typename T1, typename T2 > ( SiwO.TZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4<<T#oW.:G  
      { i"GCm`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9*CJWS;  
    } 9 lH00n+'  
} ; \agT#tT J  
Jj'dg6QY'  
cqZuG}VR  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q6AL}9]9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t +h}hL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <d] t{M62W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <F&53N&Zc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9^2l<4^Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]MaD7q>+R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .3:s4=(f  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) KlSg0s  
下面是修改过的unary_op )2g-{cYv  
R$M>[Kjn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > th]pqhl>  
class unary_op =2R0 g2n  
  { ",>,t_J  
Left l; CU_8 `}  
  d45mKla(V  
public : 7&Qf))L  
+I[Hxf~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5 K[MKfT  
!Jk|ha~r  
template < typename T > Wo, "$Z6B  
  struct result_1 K;P<c,9X/  
  { N*6lyFcg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y:KIaYkk  
} ; tXW7G@  
!v?WyGbUg  
template < typename T1, typename T2 > |0s)aV|K  
  struct result_2 XFJz\'{  
  { +xojnv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9 6j*F,{  
} ; !UF (R^  
mb#&yK(h  
template < typename T1, typename T2 > Q/y"W,H#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]v|n'D-?  
  { V4tObZP3Ff  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AB[#  
} ^7-l<R[T  
{/Qg4pc!  
template < typename T > Rpou.RrXR7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8%#pv}  
  { ]>H'CM4JR  
  return OpClass::execute(lt(t)); [*W l=  
} )Nkf'&  
/4 %ycr6  
} ; i=aK ?^+  
xk@fBa }  
|>!tqgq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &eY&6I  
好啦,现在才真正完美了。 6  5>}Q.p  
现在在picker里面就可以这么添加了: I6.}r2?;A  
-0:Equ?pz  
template < typename Right > a@s@E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^7,`6g  
  { {qbx iL-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SioP`*,}  
} "e@?^J)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YAJr@v+Ls  
uraT$Q}  
xQ~N1Y2W  
4>}qdR1L4  
q&d5V~q  
十. bind R~!md  
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。 |]+PDc%  
先来分析一下一段例子 ^J?y mo$>0  
[a!*m<  
z!>ml3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &p_V<\(%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ew>lk9La(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $4u8"ne)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ![3l K  
我们来写个简单的。 %mr6p}E|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 84jA)  
对于函数对象类的版本: .u\xA7X  
Q@5v> `  
template < typename Func > i2 7KuPjC  
struct functor_trait P^J#;{R  
  { D+('1E?  
typedef typename Func::result_type result_type; K</="3 HK  
} ; b|E1>TkY  
对于无参数函数的版本: *7UDTgY  
-I*NS6  
template < typename Ret > %h "%G=:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y2>0Y3yM  
  { e%EE|  
typedef Ret result_type; IZ 3e:  
} ; zelM}/d  
对于单参数函数的版本: _(0GAz%9  
vuO~^N]G  
template < typename Ret, typename V1 > =5u;\b>*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (8jQdbZU  
  { q~G@S2=}0}  
typedef Ret result_type; 1rGi"kdf  
} ; Yu_` >so  
对于双参数函数的版本: Kl]LnN%A{  
/\ u1q<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8G?OZ47k#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xn,I<dL39  
  { Dx>~^ ^<  
typedef Ret result_type; *28:|blbL  
} ; [E6ZmMB&  
等等。。。 A`ScAzx5{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uG{/yJeU  
HrH! 'bd  
template < typename Func > #xfPobQ>il  
struct func_return idSc#n22  
  { ;`:A(yN]T  
template < typename T > /`VrV{\/!  
  struct result_1 KvkU]s_  
  { |$ &v)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dZ%rmTE(H  
} ; OoOr@5g  
X}G3>HcP  
template < typename T1, typename T2 > ,<O|Iis  
  struct result_2 K~Z$NS^W&  
  { ;b;Bl:%?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zil<*(kv{  
} ; J[jzkzSu`  
} ; #Pe|}!)u  
I.hy"y2&  
B f"L;L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S7f"\[Aw  
ve@E.`  
template < typename Func, typename aPicker > Pe)SugCs  
class binder_1 t)^18 z  
  { z-G*:DfgH  
Func fn; 1CA% nqlng  
aPicker pk; }x(Ewr  
public : 1}"Prx-  
3R6=C~  
template < typename T > 9 gWqs'  
  struct result_1 /j;HM[  
  {  [kL`'yi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TpAso[r  
} ; vG#,J&aW  
R&FO-{S  
template < typename T1, typename T2 > Twq,6X-  
  struct result_2 W~d^ *LZt  
  { ]y~"M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `*w!S8}m;  
} ; UB3hC`N\  
y?ypRCgO.u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ak$D1#hY  
B(,j*,f  
template < typename T > !T RU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZfnJ&H'  
  { gaU1A"S}  
  return fn(pk(t)); z(Q 5?+P  
} t 4>\ ;  
template < typename T1, typename T2 > -v{LT=,O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JV@b(x`  
  { 3B?7h/f  
  return fn(pk(t1, t2)); ]7J*(,sp  
} 7[It  
} ; ((T6z$:hA  
bEli!N$  
21 N!?DR  
一目了然不是么? aqKrf(Rv  
最后实现bind O[W/=j[  
[BuAJ930#5  
m\@q2l-  
template < typename Func, typename aPicker > .RN2os{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L&G5 kY`  
  { &{ZTtK&JF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sjG@4Or  
} Z=zD~ka  
Oz-@e%8L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j71RlS73  
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。 gIY]hC.  
8DcIM(;Z  
十一. phoenix _`+2e-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A75z/O{  
_NN5e|t  
for_each(v.begin(), v.end(), ]^I[SG,  
( H' %#71  
do_ Lv7$@|"H9  
[ {)PgN  
  cout << _1 <<   " , " "HtaJVp//  
] DT3koci(  
.while_( -- _1), BoP,MpF  
cout << var( " \n " ) y)mtSA8  
) 9F2MCqvcm  
); 1-}M5]Y  
T~)R,OA7m  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `@^s}rt+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k FCdGl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yQE9S+%M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y Sux#*#H  
!XQ)>T^G5  
*&tv(+P  
template < typename Cond, typename Actor > T4h&ly5 f  
class do_while oD=+  
  { F5%IsAH  
Cond cd; AYv7- !Yk  
Actor act; Ypwn@?xeP  
public : 5E0dX3-  
template < typename T > `qhZZ{s)1U  
  struct result_1 pReSvF}}C  
  { M"5S  
  typedef int result_type; !NTt' 4/F{  
} ; b] ~  
?<U">8cP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /-&2>4I  
="P&!lu  
template < typename T > 5 #Et.P'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {~EPP .  
  { 8SoTABHV  
  do Zb$P`~(%  
    { `!y/$7p  
  act(t); f[-$##S.~  
  } 2q ~y\fe  
  while (cd(t)); V11 XI<V  
  return   0 ; Eg4_kp0Lq  
} }ZJ*N Y  
} ; A>%mJ3M  
\?"p]&2UcB  
qKk|2ecTB5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). + I4s0  
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。 "=!sZO?3  
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。 h I7ur  
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。 ?xw0kXK4  
下面就是产生这个functor的类: v)<|@TD)  
tf6 Zz[  
=6gi4!hE  
template < typename Actor > |Q$9I#rv  
class do_while_actor Wd?=RO`a  
  { s^HI%mdf  
Actor act; ]K|td)1X  
public : -`,F e3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ahg]OWn#  
kHd`k.nW  
template < typename Cond > 2X6L'!=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4D sHUc6  
} ; JzmX~|=Xi  
n a+P|'6  
gbziEjRe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zx)gLDd  
最后,是那个do_ }X~"RQf9  
fT.MglJcb  
="de+S8W  
class do_while_invoker >*WT[UU  
  { Z+2 j(  
public : 1!Afq}|  
template < typename Actor > qe|U*K 2_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c+501's  
  { i!yE#zew  
  return do_while_actor < Actor > (act); G$VE o8Blb  
} 8dwKJ3*.  
} do_; IGF25-7B  
f0+vk'Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aV#phP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q:8t1ZDo  
最后来说说怎么处理break和continue W{fNZb'  
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。 .1 jeD.l  
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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