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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A5zT^!`[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EOjo>w>  
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, k9.2*+vvg  
|jniI(  
Uax- z  
8|`4D 'Ln  
  class filler qde.;Yv9  
  { ]z,W1Zs?  
public : iU\WV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %J?;@ G)r  
} ; 1_!*R]aq  
p UWj,&t  
Zycu3%JI  
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: SqTO~zGC  
bH&Cbme90-  
w3c[t~R8  
DJ;G0*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d$/BF&n  
U&|=dH]-  
GM{m(Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $cFanra  
[Zk|s9  
PWOV~ `^;  
z1?7}9~`0c  
二. 战前分析 6';'pHqe  
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+m`a #  
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 pIk&NI  
<1Vz QH!o  
}| _uqvin  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %< JjftNQ  
  /* --------------------------------------------- */ IDb|J%e^P  
vector < int *> vp( 10 ); ,YJ\ $?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &+=A;Y)  
/* --------------------------------------------- */ EUU9JnQhBJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C+$dm)M/q  
/* --------------------------------------------- */ iK1<4)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1K&z64Q5J  
  /* --------------------------------------------- */ [J0L7p*6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y!v `0z  
/* --------------------------------------------- */ !MNUp(:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w%)=`'s_  
6|t4\'  
BCk$FM@  
E% Ce/n  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y(ly0U}  
1._1, _2是什么? 2:Q9g ru  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 f7}/ {}g  
2._1 = 1是在做什么? Z}TuVE  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c$Js<[1  
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。 ?&ThMWl  
{e A4y~k  
cOth q87:  
三. 动工 a1]k(AuQrC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d {a^  
oorit  
-kxNJ Gc?  
PmO utYV  
template < typename T > MRi QaUg2  
class assignment mF [w-<:.d  
  { xxgS!J  
T value; f2B?Zn  
public : (Kd;l &8  
assignment( const T & v) : value(v) {} &F*s.gL  
template < typename T2 > dX: (%_Mn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } at${^,&  
} ; z@^[.  
:f?\ mVS+  
mdR:XuRD"t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .@Z qCH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~xpU<Pd*  
y.26:c(  
=O1N*'e  
6]rIYc[,  
  class holder k!b\qS~Q  
  { e'mm42  
public : #.UooFk+Y  
template < typename T > (EGsw o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o-Pa3L=  
  { K?,eIZ{.S  
  return assignment < T > (t); ',?v7&  
} V03U"eI="  
} ; aErms-~  
4<)%Esyb  
 pI|Lt  
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: r4k =i4  
uOc :^  
  static holder _1; )uiYu3 I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o {Sc  
\:]Clvc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VG^*?62  
而不用手动写一个函数对象。 r5> FU>7'  
oE[wOq +  
p<*3mbgGO  
-gefdx6ES  
四. 问题分析 k`U")lv  
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。 xGCW-YR9  
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。 3~}G~ t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pw" !iG}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hC?:XVt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $As;Tvw.  
E1usxF)  
五. 问题1:一致性 :jB~rhZ~  
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?| Ikql  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P?  VGY  
i-w^pv'  
struct holder \:9dt8(-U  
  { z$$ E7i  
  // >Lx,<sE  
  template < typename T > q  9lz  
T &   operator ()( const T & r) const KSnU;B6w>  
  { kg?[   
  return (T & )r; R7}=k)U?d@  
} e3,TY.,Ay  
} ; %^ f! = *  
xDv$z.=Y  
这样的话assignment也必须相应改动: 5A oKlJrY  
[74HUw>  
template < typename Left, typename Right > L|.q19b*  
class assignment 5wYYYo=  
  { =/Pmi_  
Left l;  \B) a57  
Right r; mIgc)"  
public : iz!E1(z(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B/.+&AJw  
template < typename T2 > A&X(\c M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EjW3_ %  
} ; s S(t }$  
&NZl_7P L  
同时,holder的operator=也需要改动: =(:{>tO_"  
nXPl\|pXt  
template < typename T > IV*@}~BJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @q:v?AO  
  { JoeU J3N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I[,tf!  
} dCv@l7hE  
&HBqweI  
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。 i3#To}g5V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Tlc3l}B*Z  
CZ* #FY  
return l(rhs) = r; Agt6G\ n  
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。 &J(+XJM%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6/_] |4t  
IX@g].)C  
template < typename Tp > 4Gz5Ju  
class constant_t ?}|l )  
  { };;\&#  
  const Tp t; l3kYfq{";"  
public : +Tz Z   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hbl%<ItI49  
template < typename T > (1pI#H"f9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /Iht,@%E  
  { \1|]?ZQ\K  
  return t; aK>5r^7S  
} !kCMw%[  
} ; b-4g HW  
ZslH2#   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k\->uSU9  
下面就可以修改holder的operator=了 V6l~Aj}/  
:'1UX <&B  
template < typename T > lO=+V 6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MO}J  
  { dQP7CP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }?[^q  
} 74f3a|vx/  
0-Z sV3I&  
同时也要修改assignment的operator() )Dn~e#  
Ip c2Qsa  
template < typename T2 > +LBDn"5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,K4*0!TXP  
现在代码看起来就很一致了。 `"~s<+  
81?7u!=ic+  
六. 问题2:链式操作 x~1.;dBF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T'YHV}b}vX  
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。 kg@D?VqJP  
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。 x1H?e8  
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。 MtE18m "z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9gjI;*(z1  
_<Hx1l~  
template < typename T > R}~p1=D  
struct result_1 9J>b6   
  { (EZ34,k'S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?naPti1GX  
} ; p#-ov-znp  
5vxKkk&i4l  
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: !%w#h0(b  
D2hEI2S  
template < typename T > OPm ?kr  
struct   ref g7*"*%v 2  
  { F\pw0^K;N  
typedef T & reference; >R|*FYam  
} ; si`{>e~`6P  
template < typename T > @q=l H *=  
struct   ref < T &> WY=RJe2  
  { _PTo !aJL  
typedef T & reference; 1|K>V;C  
} ; #$\cRLPg  
;=rMIi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E>_?9~8Mf  
 }qf9ra  
template < typename T > t<`h(RczHI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const In1VW|4h  
  { FN$ hEc!  
  return l(t) = r(t); 'vgO`  
} NF?FEUoxz  
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。 JGmW>mH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M :m-iX  
[,GXA)j  
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 p)  x.Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b0\'JZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sy^k:y?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &p?Oo^  
最后的布局是: H<$.AC\zn  
                Add G5^gwG+  
              /   \ WZ.d"EE"  
            Divide   5 3F%Q q7v  
            /   \ j s(E-d/  
          _1     3 Bjg 21bw^  
似乎一切都解决了?不。 tykA69X\W  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pB @l+ n^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6{O#!o*g  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: jgiP2k[Xom  
1[k~*QS  
template < typename Right > 9JF*xXd>Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const id^U%4J  
Right & rt) const |pIA9/~Z  
  {  L_+0[A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dl862$_Q  
} nMU#g])y)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3t(8uG<rL  
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。 47Y| 1  
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。 Q37VhScs  
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。 K#"@nVWJ.m  
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。 eO,  
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? /)8 0@  
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: ] =Js5  
//--r5Q  
template < class Action > {$iJYS\  
class picker : public Action (xU+Y1*g"%  
  { {Y5h*BD>  
public : my#qmI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Isq3YY  
  // all the operator overloaded 9Ao0$|@b  
} ; l<<G". ?  
^qpa[6D6x  
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。 vOYcS$,^X%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .js4)$W^  
-;$+`<%  
template < typename Right > UQ|zSalv,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F"a^`E&  
  { PVO9KWv**  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *$(=I6b  
} $ Z;HE/ 3  
<$liWAGX\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5iola}6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 < %Qw dEO  
>qA5   
template < typename T >   struct picker_maker  w'=#7$N  
  { VmQ7M4j*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #SY8Zv  
} ; PF.sM(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~H0~5v F  
  { #e%.z+7I  
typedef picker < T > result; aMTY{  
} ; ]P0DPea  
<.3@-z>w2,  
下面总的结构就有了: tC+9W1o  
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。 b* Ipg8n+  
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。 -<#n7b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i7~oZ)w  
至此链式操作完美实现。 ej,MmLu~^  
NrvS/ cI!t  
}wR)p  
七. 问题3 ZLvw]N&R  
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。 4x'^?0H@  
1elx~5v1.=  
template < typename T1, typename T2 > =nnS X-x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yh_s(>sh  
  { I#l9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %9mCgHQ9  
} OxF\Hm)(  
ZNB*Azi  
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: +2oZB]GPL  
9BANCW"  
template < typename T1, typename T2 > HkvCQH  
struct result_2 X_ >B7(k   
  { ^OG^% x"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @n(=#Q3  
} ; >1ZMQgCG  
cXJgdBwo  
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? _0F6mg n  
这个差事就留给了holder自己。 IJ, ,aCj4g  
    MbnV5b:X  
zi>f436-  
template < int Order > 62EJ# q[  
class holder; [ur/`   
template <> mC~W/KReA  
class holder < 1 > ~Y)Au?d(a  
  { 3|:uIoR{  
public : \)BKuIP  
template < typename T > B_cn[?M  
  struct result_1 B_5q}Bp<  
  { D~f.)kkC4  
  typedef T & result; =|3 L'cDC  
} ; 0nie>  
template < typename T1, typename T2 > D3.sR\Hxf  
  struct result_2 %n}.E30 4  
  { BpP\C!:^  
  typedef T1 & result; =hl-c  
} ; f| N(~  
template < typename T > }T c)M_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `"ie57-  
  { 4kXx(FE  
  return (T & )r; 1Y9Ye?~jd  
} {bETHPCf  
template < typename T1, typename T2 > zm8m J2s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %aw/Y5  
  { tDN-I5q  
  return (T1 & )r1; !y] Y'j  
} ZQBo|8*  
} ; uaDU+y wL  
#gN{8Yk>  
template <> ]Vwky]d  
class holder < 2 > Zt!l3(*tt  
  { dN*<dz+4r  
public : +}+hTY$a  
template < typename T > WZ&#O#(eO`  
  struct result_1 bkOm/8k|4  
  { 5 #kvb$97  
  typedef T & result; !d(!1fC  
} ; 5 h{Hf]A  
template < typename T1, typename T2 > LnJ7i"Q  
  struct result_2 coLn};W2  
  { 0>e>G(4(8  
  typedef T2 & result; P;_dil G  
} ; jB1\L<P  
template < typename T > 9q8 rf\&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |x5 w;=  
  { W' 2)$e  
  return (T & )r; [\.>BK  
} -x_iqrB  
template < typename T1, typename T2 > >8AtT=}w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8dZH&G@;  
  {  zIAMM  
  return (T2 & )r2; O3BU.X1'%  
} t o?"{  
} ; hXr vb[6  
pP/o2  
#ASu SQ  
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> >。 lmc-ofEv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8v6rS-iHP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 57MoO  
AT9SD vJ  
return l(i, j) = r(i, j); EEo+#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .A `:o  
blPC"3}3Vd  
  return ( int & )i; Ol-'2l  
  return ( int & )j; h">X!I  
最后执行i = j; h=U 4  
可见,参数被正确的选择了。 +_}2zc4  
<1LuYEDq  
qnm9L w#  
3}gK`1Nq1  
AN1bfF:C  
八. 中期总结 z`2d(KE?  
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: kt:%]ZZL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6?iP z?5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 - 'VT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :|A db\b  
e.kt]l  
{r}}X@|5  
v}mmY>M%  
c]&VUWQ  
W2B=%`sC  
九. 简化 *Xnq1_K}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?-Z:N`YP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KWH  
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: Arv8P P^'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !'MD8  
  +-*/&|^等 nc{ <v  
2. 返回引用。 hWu)0t  
  =,各种复合赋值等 3gh^a;uC  
3. 返回固定类型。 OlJj|?z $  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]a%Kn]HI&2  
4. 原样返回。 "|%fA E  
  operator, E4.IS =4S  
5. 返回解引用的类型。 UmuFzw^  
  operator*(单目) fh 3 6  
6. 返回地址。 $3Ia+O   
  operator&(单目) gc:>HX );)  
7. 下表访问返回类型。 c8s/`esA  
  operator[] od fu7P_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NEH$&%OV?  
  operator<<和operator>> y$"L`*W  
N{yZk"fq:6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 qprOxP r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8UcT? Zp  
|Wgab5D>V  
template < typename Left > ?C{N0?[P-  
struct value_return ZM.g +-9  
  { f$'D2o, O  
template < typename T > Y|~>(  
  struct result_1 [)u(\nfGX  
  { F{+`F<r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b#U%aPH  
} ; /km3L7L%R  
*X-$* ~J0  
template < typename T1, typename T2 > ;CZcY] ol  
  struct result_2 BYf"l8^,  
  { 7EXmmB~>,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /{va<CL  
} ; /0uinx  
} ; eH8.O  
jYF3u0 )  
5=986ci$U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;$Jvqq|T  
. gJKr  
下面我们来剥离functor中的operator() 4#9-Z6kOk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jg8P4s  
n58jB:XR(  
return l(t) op r(t) yw<xv-Q=i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T1&H!  
return op l(t) AF}"  
return op l(t1, t2) _@;N<$&  
return l(t) op YLo$n  
return l(t1, t2) op M[{:o/]<  
return l(t)[r(t)] 1aG}-:$t'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZM?r1Z4  
}"Cn kg  
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: U*TN/6Qy.  
单目: return f(l(t), r(t)); ~4<3`l=A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sCl,]g0{  
双目: return f(l(t)); (c2\:hvy  
return f(l(t1, t2)); 3lN+fQ>)S  
下面就是f的实现,以operator/为例 Gp+XM  
U;@jl?jnG  
struct meta_divide Se`N5hQ  
  { oUSG`g^P(M  
template < typename T1, typename T2 > 8|GpfW3p 2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W V U9NmvE  
  { gi>_>zStv  
  return t1 / t2; aO%FQ)BT  
} $H}Mn"G  
} ; y~jIA p  
mN el3J3  
这个工作可以让宏来做: )M 0O=Cl1  
Z(M)2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !X8R  
template < typename T1, typename T2 > \ u'1=W5$rK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a6E"  
以后可以直接用 1_C6KS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]:s|.C%qI  
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 [#Vr)\n  
(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。。。) pQ{t< >  
P0z{R[KBH  
=[+&({  
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 5#\p>}[HG  
u_8 22Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NG UGN~p  
class unary_op : public Rettype AHY)#|/)  
  { ;hJ*u  
    Left l; 8-ssiiJ}gh  
public : *XO KH+_u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MlE~ gCD  
h';v'"DoW`  
template < typename T > e&4u^'+K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CD[=z)<z{  
      { G\ZRNb  
      return FuncType::execute(l(t)); :q<%wLs  
    } m4>o E|\  
h_yR$H&tX  
    template < typename T1, typename T2 > S(h*\we  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %iC63)(M  
      { y03a\K5[KQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O Zm[i H  
    } D  .R  
} ; s'Gy+h.  
}{oBKm9_p  
_PXo'*j  
同样还可以申明一个binary_op 5q`)jd!*)  
*+4iBpyiB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r.^X>?  
class binary_op : public Rettype "]Dzc[Vp  
  { l:yAgm`  
    Left l; g GT,PP(k  
Right r; bnu0*Zg>  
public : gGml c:/J%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F)kLlsp  
$ _Bu,;  
template < typename T > / i2-h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u>6/_^iq  
      { F5[ITK]A4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); , %O3^7i  
    } `f+g A  
E*CQG;^=N  
    template < typename T1, typename T2 > !BuJC$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TcmZ0L^O  
      { Bl\kU8O-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Atq2pL"  
    } L)Ar{*xC  
} ; }QW~.>`  
0a 6z "K}  
G$9|aaf`1#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Z*)Y:tk)b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W<]Oo]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T8TsKjqOZ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Lj-&TO}OZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aq/Y}s?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @<yc .>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :wmf{c  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Y6? mY!  
下面是修改过的unary_op SSbK[aR  
T4Gw\Z%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4qXRDsbCf  
class unary_op SH$cn,3F8  
  { `oRs-,d|<  
Left l; 8yz((?LrDh  
  &|"I0|tJ  
public : Zi@+T  
)r,R!8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &~A*(+S  
maEpT43f  
template < typename T > +Z~!n  
  struct result_1 `$a gM@"^  
  { f%[ukMj&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o ]jP3 $t;  
} ; @:QdCG+  
(My$@l973  
template < typename T1, typename T2 > )u)$ `a  
  struct result_2 a:^ Gr%  
  { }cK~=@7tK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8|qB 1fB  
} ; C5PBfn<j  
nC.2./OwMf  
template < typename T1, typename T2 > |-Esc|J(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LI;EfyL  
  { ~ 9~\f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4'hcHdL9   
} ig _<kj;Vd  
OPt;G,$ta  
template < typename T > :8-gm"awL5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KW7? : x  
  { <6O _t,K]  
  return OpClass::execute(lt(t)); bb/?02*)H  
} ytV)!xe  
qM!f   
} ; xm,`4WdG  
V;hwAQbF  
[H:GKhPC`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Z*9]:dG:!  
好啦,现在才真正完美了。 , 64t  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]baaOD$Z  
]F* a PV  
template < typename Right > CndgfOF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 27 145  
  { O][Nl^dl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i$^B-  
} X*9N[#wu6  
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。 } wOpPN[4  
:{ WrS  
%::deV7  
dbuJ~?D,  
6+B{4OY  
十. bind " $IXZ  
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。 =i^<a7M~  
先来分析一下一段例子 4,F3@m:<  
Cq*}b4^;  
^*x Hy`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M|({ 4C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %w8GGm8^/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _:Jp*z  
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。 71.\`'  
我们来写个简单的。 oAZF3h]po  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lHKf#|  
对于函数对象类的版本: -?YTQ@ W  
:EmQ_?(^  
template < typename Func > KW|\)83$  
struct functor_trait 2Jo~m_  
  { ig2 +XR#%  
typedef typename Func::result_type result_type; :IVk_[s  
} ; 8hKP  
对于无参数函数的版本: 6snOMa GRu  
RE>ks[  
template < typename Ret > %t~SOkx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b WbXh$  
  { E<<p_hX8R  
typedef Ret result_type; U7B/t3,=U  
} ; QSF"8Uk  
对于单参数函数的版本: { 8f+h  
S'!q}|7X 3  
template < typename Ret, typename V1 > "<w2v'6S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M. )}e7  
  { ^6a S]t  
typedef Ret result_type; * K,hrpYR  
} ; $' (QTEM  
对于双参数函数的版本: ) Kc%8hBv  
*m$PH"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MZ5Y\-nq\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6 tc:A5mK  
  { rXY;m-  
typedef Ret result_type; 6hM]%  
} ; sp=OT-Pfp  
等等。。。 !0ce kSesr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V@v1a@=W  
UK6xkra?#  
template < typename Func > gE@$~Q>M  
struct func_return JYwyR++uo  
  { >sQ2@"y)s2  
template < typename T > w!WRa8C  
  struct result_1 }U%^3r-  
  { 2f|6z- Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !.3R~0b  
} ; % Cu.u)/+  
@n7t?9Bx  
template < typename T1, typename T2 > L\}Pzxn  
  struct result_2 s !#HZK  
  { zb5N,!%r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aUW/1nQHa  
} ; kG)2%  
} ; wqlcLIJPR  
8M^wuRn  
L6:W'u^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F&QTL-pQW  
x" 'KW (  
template < typename Func, typename aPicker > K DYYB6|  
class binder_1 {)V?R  
  { 4l&"]9D  
Func fn; gEv->pc  
aPicker pk; !TP6=ks  
public : ohrw\<xsu  
=s'XR@  
template < typename T > &:V@2_6"  
  struct result_1 ,AH0*L  
  { 4K9Rpm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'aD6>8/Hj  
} ; &P 8!]:  
`,wc Q  
template < typename T1, typename T2 > {~"7vkc+  
  struct result_2 {r={#mO;p  
  { d/XlV]#2x\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A7k'K4  
} ; r^$\t0h(U8  
Z-)[1+Hs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K8?zgRG3~N  
i`prv&  
template < typename T > |9>*$Fe"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Injyc*bMF  
  { \\ jIl3Z  
  return fn(pk(t)); of9q"h  
} "7Eo>g   
template < typename T1, typename T2 > R? O-x9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FU%~9NKX  
  { GR,J0LT   
  return fn(pk(t1, t2)); ?75\>NiR  
} dQ:?<zZ  
} ; 8q?;2w\l  
>']+OrQH  
W*k`  
一目了然不是么? v&xKi>A il  
最后实现bind 4s9c#nVlu  
YgCc|W3{  
cDCJ]iDs  
template < typename Func, typename aPicker > ZP"yq6!i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]Ap`   
  { !#q{Z>H`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hM~eJv  
} FbveI4  
/H')~!Yz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '/k^C9~m r  
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。 Bg-VCJI<  
tG/a H%4S  
十一. phoenix ?^|QiuU:n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D%-{q>F!gf  
tqK=\{U  
for_each(v.begin(), v.end(), X E 9)c   
( <}d/v_+pnh  
do_ e1Ob!N-  
[ MRQZIi  
  cout << _1 <<   " , " !g8*r"[UJ  
] \M9 h&I\7  
.while_( -- _1), (vKI1^,  
cout << var( " \n " ) A8J8u,u9  
) $,TGP+vH  
); L?!$EPr  
*ksb?|<Ot  
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: &.zj5*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 Yv^p =-E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gz ?2b#7v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *vYn_wE  
MSl&?}Bj  
<"?*zx&  
template < typename Cond, typename Actor > u+i(";\  
class do_while W6vf=I@f  
  { lWbZ=x_0  
Cond cd; G]4OFz+  
Actor act; vv &BhIf3  
public : 1]j^d  
template < typename T > n12UBvc}%  
  struct result_1 a5a1'IVq  
  { 7,*%[#-HE  
  typedef int result_type; >V(zJ  
} ; B| tzF0;c  
SET-8f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V$(/0mQV(  
,;%yf?  
template < typename T > ~AQ>g#|%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lV\lj@  
  { &'s^nn]  
  do 8V-,Xig;`  
    { ACb/ITu  
  act(t); s"i~6})K<$  
  } ]=x\b^  
  while (cd(t)); (= 9 wo  
  return   0 ; g`n;R  
} M'q'$)e  
} ; J*j5#V];  
'seyD  
rnO0-h-;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +dw!:P &  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =NZ[${7mq  
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。 D<t~e$H  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |g<*Rk0  
下面就是产生这个functor的类: i ?;R}%~  
Cp^g'&  
wz#A1F  
template < typename Actor > \3aTaT?..  
class do_while_actor 7d ;pvhnH  
  { %H& ].47  
Actor act; V@%  
public : %&+TbDE+T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E"#Xc@  
1CkdpYjsj  
template < typename Cond > mibpG9+d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  F~6#LT  
} ; ^ S  
OQScW2a&  
Q`A6(y/s?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2+.18"rvi  
最后,是那个do_ "ZT.k5Z  
]CX[7Q+'  
6):Xzx,  
class do_while_invoker l}rS{+:wK  
  { GX?*1  
public : -W c~B3E|  
template < typename Actor > _6MdF<Xb/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }"_j0ax  
  { :$g8Zm,y  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0/ !,Dn  
} LnFWA0y  
} do_; yfEb  
3F+Jdr'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Tfx :"u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +@<KC  
最后来说说怎么处理break和continue JYm7@gx  
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。 gsPl _  
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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