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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X<9DE!/)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .j&jf^a5  
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, Z<,gSut'Y  
B8s|VI  
Olxb`x  
=m/2)R{  
  class filler e9B,  
  {  L<QDC   
public : n@mUQ6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _)Qt,$  
} ; bfpW ^y  
xBw"RCBz^  
*Mp<4B  
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: U'lmQrF!  
df J7Dhn  
Ej34^*m9k  
gwqK`ww  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +mxYz#reX  
0N T3  
ONfJ"Rp3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t3s}U@(C  
JnsXEkM)  
gSe{ S  
moo>~F _^  
二. 战前分析 mmjB1 L  
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。 t!iF(R\  
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 wUV%NZB  
LB{a&I LG  
8 Zj>|u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 73<iK]*c  
  /* --------------------------------------------- */ qJ!oH&/cD  
vector < int *> vp( 10 ); e5XikL u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .A `:o  
/* --------------------------------------------- */ blPC"3}3Vd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x4( fW\  
/* --------------------------------------------- */ & {/ u>,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <%Rr-,  
  /* --------------------------------------------- */ Fh/C{cX9g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =H?Nb:s  
/* --------------------------------------------- */ 9E#(iP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oaXD^ H\  
sO6t8)$b  
%4-pw|':  
hBqu,A  
看了之后,我们可以思考一些问题: plIx""a^h  
1._1, _2是什么? 'K"*4B^3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QA9vH'  
2._1 = 1是在做什么? z"vgwOP su  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >5gzo6j/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S8cFD):q  
He*L"VpWv  
'Hia6 <m3  
三. 动工 "nefRz%j+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ge?ymaU$a  
R 1b`(  
KWH  
Arv8P P^'  
template < typename T > h ,n!x:zy@  
class assignment zF$wz1 %  
  { Cwh;+3?C|  
T value; [*<&]^  
public : VA%i_P,  
assignment( const T & v) : value(v) {} a[!d)Y:zx  
template < typename T2 > ;7A,'y4f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c,fedH;  
} ; [aC9vEso!  
atAA[~  
+~v(*s C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %jf gncW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0cbF.Um8  
v%- V|L  
mNY z7N  
_L72Ae(_  
  class holder %G SSy_c  
  { wz#n$W3mGf  
public : R{B~Now3  
template < typename T > U,S286  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |Wgab5D>V  
  { ?C{N0?[P-  
  return assignment < T > (t); ZM.g +-9  
} # 0 (\s@r.  
} ; }>:X|4]  
TExlGAHo+O  
2fk   
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: !R@4tSu  
f*~fslY,o  
  static holder _1; J)-> 7h =  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f5-={lUlIS  
HXQ rtJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T}TP.!0E  
而不用手动写一个函数对象。 u5_fM*Ka  
Ei<:=6EX?8  
*S4P'JSY  
&$Lm95  
四. 问题分析 5=986ci$U  
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。 AVWrD[ wD2  
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。 IA4(^-9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *2MTx   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jg8P4s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n58jB:XR(  
_JDr?Kg  
五. 问题1:一致性 PsnU5f)`  
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?| C=cTj7Ub  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~-%A@Lt  
J|IDnCK  
struct holder : eFc.>KoD  
  { '1 $({{R  
  // OEW,[d  
  template < typename T > H/&Q,9sU21  
T &   operator ()( const T & r) const nE;gM1I  
  { ?OyW|jL  
  return (T & )r; IycxRig  
} ,gc#N  
} ; cg%CYV)  
+GS=zNw#  
这样的话assignment也必须相应改动: ;gnr\C*G  
5aNDW'z`f  
template < typename Left, typename Right > lg+g:o  
class assignment S/;Y4o  
  { 4vS!99v)  
Left l; vBx^zDe  
Right r; =;=V4nKN  
public : 6%#'X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tV9C33  
template < typename T2 > tW>R 16zq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B;r$( 'UZ  
} ; 9(WC#-,  
~S!kn1&O  
同时,holder的operator=也需要改动: &:*+p-!2<  
%#a%Luq  
template < typename T > GcCs}(eo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _'U?!  
  { E;H(jVZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dCTpO  
} P0z{R[KBH  
uLljM{ I  
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。 OvG0UXRU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C>dJ:.K%H  
E 5{)d~q  
return l(rhs) = r; AHY)#|/)  
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。 y3]"H(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %ko 8P  
:<8V2  
template < typename Tp > vKC&Qi ;  
class constant_t HPKyAcS\  
  { ;%alZ  
  const Tp t; v6\2m c.  
public : TWEqv<c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;@ X   
template < typename T > Ue:T3jp 3%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )`7+o9&  
  {  eb@Lh!  
  return t; nk 9 K\I  
} reJ?38(  
} ; 0 _}89:-  
vP NZFi-(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =Gz>ZWF  
下面就可以修改holder的operator=了 |qDfFGYf  
QvN <uxm  
template < typename T > 6CRPdLTDf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <h51KPo^P  
  { 9[E$>o"%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0\nhg5]?  
} 5yi q#  
.@-]A   
同时也要修改assignment的operator() !!%nl_I(  
m (:qZW  
template < typename T2 > >C&<dO#i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M~F2cX W  
现在代码看起来就很一致了。 SfSEA^@|  
/ i2-h  
六. 问题2:链式操作 X]"OW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1>x@1Mo+K  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 wg_CI,Kq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 t>@3RBEK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1|w:xG^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @M^Qh Hs  
Z*)Y:tk)b  
template < typename T > c$:=d4t5$  
struct result_1 "gajBY  
  { ={@ @`yP^$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ny7=-]N4{"  
} ; Y6? mY!  
A""*vqA  
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: L9?/ -@M  
O[p^lr(B7  
template < typename T > p<fgUVR  
struct   ref 0QH3,Ps1C  
  { 1\{U<Oli  
typedef T & reference; xYVjUb(,X  
} ; 7 +hF;  
template < typename T > [pFu ] ^X  
struct   ref < T &> xp8f  
  { }\L !;6oy  
typedef T & reference; yxWMatZ2  
} ; $SGA60q  
o/9LK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (Cd{#j<  
z "$d5XR  
template < typename T > !Fg4Au  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EQOP?>mWx!  
  { N?{1'=Om  
  return l(t) = r(t); >AX~c jo  
} +y4AUU:Q  
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。 ^pV>b(?qw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bKMR7&e.Ep  
n ,:.]3v%  
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 _AB9BQm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jo3}]KC !  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pH l2!{z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 agU!D[M_G  
最后的布局是: :8-gm"awL5  
                Add KW7? : x  
              /   \ rbuL@= S@*  
            Divide   5 j484b2uj1  
            /   \ bb/?02*)H  
          _1     3 A r7mH4M  
似乎一切都解决了?不。 Z t+FRR=  
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。 |}p}`Mb)a  
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。 T\ }v$A03  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?-::{2O)  
* :tjxC  
template < typename Right > >"<k8wn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 46P6Bwobh  
Right & rt) const o),6o'w(  
  { 1mVVPt^6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hn\Q6f+  
} K _+;"G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oSA*~N:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b801O F  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 V>jhGf  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 PSf5p\<5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 71/m.w  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? LQ(5D_yG.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 'uf\.F  
q&Tn>B  
template < class Action > o|;eMO-  
class picker : public Action =Wk/q_.  
  { ^g-t#O lD?  
public : zIm_7\e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J1]w*2  
  // all the operator overloaded N>pmhskN?  
} ; )dIfr  
g?[& 0r1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 mhi90Jc  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D_n}p8blT  
ZAX0n!db3  
template < typename Right > w0j/\XN 2s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yB4H3Q )  
  { *fH_lG%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pba8=Z  
} 7.e7Fi{  
Vl 19Md  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %t`SSW7I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {s8U7rmML  
<< ;HY}s  
template < typename T >   struct picker_maker 7{An@hNh  
  { LZc$:<J<6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WfDX"rA  
} ; M,t*nG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P wB g  
  { %nmY:}um  
typedef picker < T > result; [l':G]  
} ; y5/'!L)g  
`/w\2n  
下面总的结构就有了: R{) Q1~H=q  
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。 hY=w|b=Y  
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。 Rj} o4s2x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4g7ja   
至此链式操作完美实现。 ran^te^Ks(  
WfRfx#MMt  
S~k*r{?H})  
七. 问题3 6hM]%  
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。 sp=OT-Pfp  
)W`SC mr]  
template < typename T1, typename T2 > ',JrY)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HUJ|-)"dw  
  { UK6xkra?#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {eEC:[  
} Oz&+{ c  
p"[O#*p  
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: _^ q\XPS  
eB= v~I3  
template < typename T1, typename T2 > a(@p0YpKT  
struct result_2 =9pw uH  
  { Pknc[h},  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |As2"1_f  
} ; bR`rT4.F  
JAlU%n?R  
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? U~*c#U"bh  
这个差事就留给了holder自己。 w{3Q( =&  
    pd4cg?K  
g@@&sB-A"  
template < int Order > l]_b;iux  
class holder; <Zp^lDxa  
template <> Mny'9hsl  
class holder < 1 > ?C &x/2lt  
  { dU]i-NF  
public : K4!P'  
template < typename T > <t{?7_ 8  
  struct result_1 s) Cpi  
  { JBR[; zM  
  typedef T & result; 'ySljo*It  
} ; ~n[b^b  
template < typename T1, typename T2 > =s'XR@  
  struct result_2 &:V@2_6"  
  { ,AH0*L  
  typedef T1 & result; 4K9Rpm  
} ; 'aD6>8/Hj  
template < typename T > nW4Vct  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z,{e]MB)M  
  { N5nvL)a~  
  return (T & )r; 8RdP:*HY  
} y(bsCsV&  
template < typename T1, typename T2 > yjEI/9_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $ph0ag+  
  { [kbC'Eh*  
  return (T1 & )r1; -IBO5;2_  
} x*.Ye 5Jb  
} ; Yd' H+r5b  
0Injyc*bMF  
template <> \\ jIl3Z  
class holder < 2 > ;rd6ko  
  { \bhOPK>w  
public : 9~@<-6jE3b  
template < typename T > TH|?X0b  
  struct result_1 N-[n\}'  
  { "JkZJ#  
  typedef T & result; ZCm1+Y$  
} ; 31~hlp;  
template < typename T1, typename T2 > wms1IV%;  
  struct result_2 _6;<ow  
  { *B0V<mV  
  typedef T2 & result; </.z1 $  
} ; YgCc|W3{  
template < typename T > $v]T8|h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o2DtCU-A  
  { jFtg.SD  
  return (T & )r; $#5klA  
} Bi]D{m9  
template < typename T1, typename T2 > ~}BJ0P(VMc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wL;]1&Qq  
  { lDo(@nM  
  return (T2 & )r2; bA9CO\Pp`  
} tG/a H%4S  
} ; MDk*j,5V  
1h2H1gy5I3  
Qh\YR\O  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 m$,,YKhh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Rab#7Q16Q8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '9qn*H`'  
vF"c  
return l(i, j) = r(i, j); 5^yG2&>#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K<FKu $=  
)o{VmXe@@  
  return ( int & )i; yVaUt_Zi  
  return ( int & )j; L?!$EPr  
最后执行i = j; *ksb?|<Ot  
可见,参数被正确的选择了。 &.zj5*J  
Q:mZ" i5  
=yo{[&Jz  
VBM/x|'  
J{d(1gSZ  
八. 中期总结 U R}kB&t  
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: K"L_`.&Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "3SWO3-x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AM'gnP>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *8PN!^  
q/$ GE,"  
\^LWCp,C"  
r@iASITX  
u)v$JpNE  
&pM'$}T*  
九. 简化 P*YK9Hl<  
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。 \m f*ge\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <s_=-" il  
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: 2JVxzj<~`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :j@8L.<U  
  +-*/&|^等 (3VGaUlx  
2. 返回引用。 .]P2}w)x?  
  =,各种复合赋值等 oU8>Llt=$  
3. 返回固定类型。 u_LY\'n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ACb/ITu  
4. 原样返回。 s"i~6})K<$  
  operator, ,t1vb3  
5. 返回解引用的类型。 A[`G^ $  
  operator*(单目) 4}i*cB `  
6. 返回地址。 ,^ 7 CP  
  operator&(单目) zie=2  
7. 下表访问返回类型。 < W*xshn  
  operator[] g`[`P@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j$vK<SF  
  operator<<和operator>> Ra[>P _  
dx@QWTNE  
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。 /THnfy \  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Iq^if>  
Hd%! Nt\u  
template < typename Left > y])).p P  
struct value_return NG" yPn  
  { Bd5+/G=m  
template < typename T > Fnb2.R'+  
  struct result_1 $"\O;dp7l  
  { -f9]v9|l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UQI f}iR  
} ; o>F*Itr{  
OQScW2a&  
template < typename T1, typename T2 > Z19m@vMsIP  
  struct result_2 2+.18"rvi  
  { "ZT.k5Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _y vLu j  
} ; OR4!YVVQ  
} ; j)by}}  
y\'P3ihK  
\~#WY5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EB!daZH,  
(?3[3 w~  
下面我们来剥离functor中的operator() SdJ/ 4&{ !  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )DT|(^  
9JnY$e<&  
return l(t) op r(t) _dU8'H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 26L~X[F  
return op l(t) MR$>!Nlp  
return op l(t1, t2) O> c$sL0g  
return l(t) op $*\L4<(  
return l(t1, t2) op R?pRxY  
return l(t)[r(t)] !^y y0`k6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /YH`4e5g  
brSi<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _U0$=V  
单目: return f(l(t), r(t)); {q3:Z{#>7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 88lxHoPV  
双目: return f(l(t)); he$XLTmr:  
return f(l(t1, t2)); 33K*qaRAD  
下面就是f的实现,以operator/为例 `uo, __y  
;AIc?Cg  
struct meta_divide y&oNv xG-  
  { <G ~>~L.E  
template < typename T1, typename T2 > j U[ O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a{'Z5ail  
  { rNlW7 Y  
  return t1 / t2; E4i0i!<z  
} QA;!caNp  
} ; Tycq1i^  
&(blN.2  
这个工作可以让宏来做: bMKL1+y(  
+ G;LX'B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >&S0#>wmyG  
template < typename T1, typename T2 > \ ~AZWds(,N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nfdq y)  
以后可以直接用 ` ;)ZGY\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o.7{O,v  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {gsdG-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0F:1\9f5  
P"3*lk+w  
bZ 443SG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T$+-IAE  
_&#S@aGw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |Au]1}  
class unary_op : public Rettype L}sx<=8.m  
  { g{:<2xI5P  
    Left l; RJ4. kt  
public : PRB{VC<k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wy,p&g)>  
)ev<7g9*q  
template < typename T > )]43R   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7~1IO|4t  
      { v [njdP  
      return FuncType::execute(l(t)); e]Fp=*#  
    } Sr_VL:Gg  
 dy>!KO  
    template < typename T1, typename T2 > bh p5<N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IMGP'g  
      { A,gEM4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v2+!1r7@  
    } ^tH#YlV4>9  
} ; hk>;pU(  
MJ{%4S{K,p  
)C hqATKg  
同样还可以申明一个binary_op Ts$@s^S]  
i38[hQR9a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [KJ q  
class binary_op : public Rettype q,>?QBct*  
  { YDC&u8  
    Left l; ZD>a>]  
Right r; qe$^q  
public : ciQZHH2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^|MjJsn  
Q{g;J`Z)p  
template < typename T > Tr&M~Lgb)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2aN<w'pA  
      { SHVWwoieT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1O/ g&u  
    } g'$tj&Vk:  
bG F7Zh9  
    template < typename T1, typename T2 > g\SrO {*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,XkGe   
      { 5ETip'<KT6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @`36ku  
    } 4qi[r)G  
} ; _aWl]I){5  
;)AfB#:d  
0\9K3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o=J9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }J:+{4Yn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5N[9 vW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8flOq"uK^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [U@; \V$  
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。。。 _ *f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ``VW;l{  
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) k^"bLf(4  
下面是修改过的unary_op \!]hU%Un  
W,^W^:m-x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > q@hzo>[  
class unary_op K14^JAdY/  
  { M=qb^~ l  
Left l; ao_4mSB  
  jnB~sbyA  
public : EZ;"'4;W  
7CXW#H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'B5^P  
7Z ;?b0W  
template < typename T > ) rW&c- '  
  struct result_1 :r#)z4d5  
  { azQD>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0|&\'{  
} ; 8lF\v/vN  
1NQbl+w#I  
template < typename T1, typename T2 > lKWPTCU  
  struct result_2 ~S,p?I  
  { za Tb~#c_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @yd4$Mv8%  
} ; ]?O2:X  
sg'pO*_&  
template < typename T1, typename T2 > /S5| wNu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5tjP6Z`!9`  
  { 9,j-V p!G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8to8!(  
} X\$ 0  
goat<\a  
template < typename T > m7EcnQf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E%oY7.~-  
  {  j~j jX  
  return OpClass::execute(lt(t)); -=s(l.?Hm5  
} O,aS`u &  
tCxF~L@  
} ; Z6\+  
Twn4lG4~  
8UC xn f#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )-*5v D  
好啦,现在才真正完美了。 jls-@Wl  
现在在picker里面就可以这么添加了: (Yo>Oh4  
RrU BpqA  
template < typename Right > .#02 ngh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ['8!qr  
  { _@S`5;4x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  |@NiW\O  
} T91moRv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 niB `2 J  
z [`@}}Q  
Zo1,1O  
;XM{o:1Y[  
F}Vr:~  
十. bind 2'=T[<nNB  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ifN64`AhRX  
先来分析一下一段例子 uqz]J$  
}D+}DPL{^  
X7k.zlH7T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @(r /dZc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  N?Lb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >pUtwIP  
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。 =UyLk-P w  
我们来写个简单的。 jw-0M1B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PkI:*\R  
对于函数对象类的版本: 87hq{tTs]  
&0f5:M{P  
template < typename Func > %v20~xW :o  
struct functor_trait 9z6XF]A  
  { y;/VB,4V  
typedef typename Func::result_type result_type; (o3 Iy  
} ; jKt7M>P  
对于无参数函数的版本: l;o1 d-n]  
6Gf?m;  
template < typename Ret > 2eMTxwt*S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jLg9H/w{  
  { A}eOFu`  
typedef Ret result_type; *_>Lmm.yh  
} ; .^B*e6DAD  
对于单参数函数的版本: pz"0J_xDM  
Lemui)  
template < typename Ret, typename V1 > p/+a=Yo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8WnwQ%;m?  
  { |sJSN.8  
typedef Ret result_type; E>l~-PaZY  
} ; sQkhwMg  
对于双参数函数的版本: '],J$ge  
>2~=)L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wI(M^8F_Mf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Xh56T^,2  
  { *}P~P$q%  
typedef Ret result_type; Gz .|]:1  
} ; H%D$(W  
等等。。。 21"1NJzP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eJg8,7WC  
t5 G9!Nn  
template < typename Func > X&kp;W  
struct func_return Kr)a2rZ}SL  
  { 1I:+MBGin  
template < typename T > EFz&N\2  
  struct result_1 -B +4+&{T  
  { 5{g?,/(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]q4rlT.i  
} ; FJMrs[  
E>K!Vrh-L  
template < typename T1, typename T2 > 4 r45i:  
  struct result_2 z4N*b"QF  
  { 7Op>i,HZk\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GWfL  
} ; @{2 5xTt  
} ; n@) K #  
|:gf lseE  
2'w?\{}D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mHRiugb!  
w(L4A0K[  
template < typename Func, typename aPicker > :=Nz }mUV  
class binder_1 ~A\GT$  
  { +L;e^#>d  
Func fn; `x*Pof!Io  
aPicker pk; ?{ryGhb~  
public : ln6d<; M5  
x<ZJb  
template < typename T > F'21jy&  
  struct result_1 ~nay"g:  
  { *_d7E   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #AJM6* G9  
} ; vQ 6^xvk]  
xA$XT[D  
template < typename T1, typename T2 > 4\iOeZRf  
  struct result_2 ]Gsv0Xk1  
  { s*.hl.k.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fumm<:<CLO  
} ; U2W|:~KM  
SHfy".A6.0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C&(N I  
Yo6*C  
template < typename T > ^'PWI{ O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hx?;fl'G%  
  { X aMJDa|M  
  return fn(pk(t)); W_"sM0 w  
} g,!L$,/F  
template < typename T1, typename T2 > ?Lk)gO^C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f6&iy$@   
  { 0Qf,@^zL*  
  return fn(pk(t1, t2)); P/W XaE4  
} rX2.i7i,  
} ; {8W'%\!=  
m;GCc8  
wfLaRP  
一目了然不是么? 0x@6^ %^\  
最后实现bind *Q "wwpl?  
L0TFo_  
+nFu|qM}  
template < typename Func, typename aPicker > W{ q U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !Wntd\w  
  { gCB |DY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rlOAo`hd  
} -cAo@}v  
_@ qjV~%Sy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 286jI7T  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vN;N/mL  
2K/4Rf0;  
十一. phoenix nAsh:6${  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <L8'!q}  
TNe l/   
for_each(v.begin(), v.end(), P@V0Mi),  
( 8V`WO6*  
do_ EE06h-ns  
[ &5B'nk"  
  cout << _1 <<   " , " C)ERUH2i  
] y51e%n$  
.while_( -- _1), NJWA3zz   
cout << var( " \n " ) DEKP5?]  
) Z>k#n'm^z  
); "o-z y'I  
$ r@zs'N  
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: E Nh l&J  
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 Q{>+ft U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <lPm1/8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \wz6~5R  
l<58A7  
he;dq)-e9  
template < typename Cond, typename Actor > 1Y\DJ@lh  
class do_while ) j#`r/  
  { FpmM63$VN[  
Cond cd; 2*;~S4 4  
Actor act; *v^Jb/E315  
public : 3nO]Ge"w'n  
template < typename T > P64PPbP  
  struct result_1 >* f-Wde  
  { pP&7rRhw  
  typedef int result_type; O:;w3u7;u  
} ; LM<qT-/qs  
l *(8i ^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K_|k3^xx"  
K7_UP&`=J  
template < typename T > 5y.WMNNv{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  MzdV2.  
  { & p  
  do /|6N*>l)y  
    { /$Nsd  
  act(t); V1N3iI  
  } 2j [=\K]  
  while (cd(t)); JzQ_{J`k  
  return   0 ; 6,8h]?u.  
} )4e.k$X^  
} ; [Gb. JO}X  
\h/H#j ZJ  
]vUwG--*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cKca;SNql1  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 r,73C/*&/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #4 <SAgq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *SJ_z(CZm  
下面就是产生这个functor的类: ,aZ[R27rpL  
>C>.\  
? =Z?6fw  
template < typename Actor > C`hU]  
class do_while_actor  ~d.Y&b  
  { ,wb:dj-  
Actor act; C2kPMB=Xo  
public : X]TG<r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )hsgC'H{~]  
Ko<:Z)PS  
template < typename Cond > w3ResQ   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2~)`N>@  
} ; &-)N'  
T4Uev*A  
<44G]eb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hD 82tr  
最后,是那个do_ oWT3apGO  
n:?a$Ldgm  
Z"xvh81P  
class do_while_invoker r(TIw%L$  
  { =4YhG;%  
public : A:%`wX}  
template < typename Actor > YoNDf39  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Jq-]7N%k/  
  { \;B iq`  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^}=,g  
} ~Fcm[eoC  
} do_; \';gvr|  
Ty?cC**  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q6luUx,@m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *Hn8)x}E  
最后来说说怎么处理break和continue L,/%f<wd  
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。 D;*SnU(9L  
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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