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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t6/w({}j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O;zq(/,-l  
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, kYbqb?  
%r E:5)  
JXFPN|  
WP5cC@x  
  class filler `_YXU  
  { =VC"X?N  
public : <}uhKp>*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b+=@;0p*6B  
} ; b/[$bZD5o  
8jBrD1  
EM2=g9y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: F,dPmR  
zR@4Z>6   
4d x4hBd  
?04jkq&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p!oO}gE  
^LI\W'K  
e1<9:h+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D02'P{  
:)9CG!2y<M  
X%C`('"R  
NqlU?  
二. 战前分析 :9H`O!VF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4h*c{do  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 h5)4Z^n  
vRhI:E)So#  
'048Qykt;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,kQCCn]  
  /* --------------------------------------------- */ wC>}9OM  
vector < int *> vp( 10 ); p=XEMVqm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (X?HuWTm  
/* --------------------------------------------- */ !We9T)e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *w#^`yeo  
/* --------------------------------------------- */ t f3R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /KTWBcs 7  
  /* --------------------------------------------- */ d[F3"b%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c)j60y   
/* --------------------------------------------- */ 1b=,lm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 49o/S2b4z  
ul-O3]\'@  
/$\N_`bM  
P7 h^!a/  
看了之后,我们可以思考一些问题: v)j3YhY  
1._1, _2是什么? H'"=C&D~  
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。 `_iK`^(-  
2._1 = 1是在做什么? " k0gZb  
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。 !#Pr'm/,mu  
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。 {EjzJr>  
SgWLs%B  
x%yzhIRR  
三. 动工  ^:^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Vl^p3f[  
3^Q;On|  
{_G_YL[  
5(>ux@[qI:  
template < typename T > cd&sAK"  
class assignment @ N@ !Q  
  { yHo#v:>?p  
T value; LVaJyI@/>  
public : v8"Zru  
assignment( const T & v) : value(v) {} z8dBfA<z  
template < typename T2 > 'F%h]4|1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /g>]J70  
} ; g8R@ol0  
8 \"A-+_Q  
I]z4}#+cX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \"a~~Koe  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B)x^S >  
3:aj8F2  
QQ/9ZI5  
(kVxa8 0  
  class holder kr\#CW0?  
  { Bdcs}Ga  
public : I{$TMkh[  
template < typename T > I.gF38Mx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WR9-HPF  
  { }vb.>hy  
  return assignment < T > (t); z%;_h-  
} V)fF|E~0  
} ; 2c'<rkA  
65vsQ|Zw  
7*kTu0m  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7sU+:a  
N(kSE^skOa  
  static holder _1; ?X+PNw|pf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C1uV7t*\  
t=\ ffpA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -bgj<4R$p  
而不用手动写一个函数对象。 G '%ZPh89  
u f1s}/M  
~J0r%P  
t~|`RMn"  
四. 问题分析 @d n& M9Z  
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。 BS2'BS8  
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。 ;> %wf3e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -nZDFC8y$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `k7X|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e F(oHn,  
NE><(02qW  
五. 问题1:一致性 ZkBWVZb  
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?| 5 0dx[v8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R"{P#U,HNO  
$T_>WUiK  
struct holder +Mb}70^  
  { jItVAmC=i  
  // ;D<;pW  
  template < typename T > VFK]{!C_  
T &   operator ()( const T & r) const Q yhu=_&  
  { T5-Yqz  
  return (T & )r; d/b\:[B@  
} `NQ;|!  
} ; ,E8g~ZUY9  
mMT\"bb'  
这样的话assignment也必须相应改动: ba)hWtenH  
tqpSir  
template < typename Left, typename Right > I  :8s3;  
class assignment im9Pjb%  
  { NOFH  
Left l; Q]]M;(  
Right r; /GF"D5  
public : E;YD5^B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z%nplG'~|  
template < typename T2 > KuF>2KX~Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lSy_cItF  
} ; " eS-i@  
Z?qc4Cg  
同时,holder的operator=也需要改动: lpjby[S  
k&:~l@?O  
template < typename T > :|-^et]a8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7HJH9@8V  
  { \0)2 u[7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }+giQw4  
} ;<=z^1X9  
1I%niQv5t  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 L+lX$k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %r@:7/  
O4!!*0(+91  
return l(rhs) = r; _y:a Pn  
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。 PB #EU 9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H|3CZ=U?  
IH"_6s#$&  
template < typename Tp > uM[[skc  
class constant_t EiS2-Uh*TT  
  { z3M6<.K  
  const Tp t; ?[.g~DK,  
public : O`_]n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 16"L;r  
template < typename T > k;<F33v;Mh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xv7nChB  
  { XvZ5Q  
  return t; R8|F qBs  
} Yez  
} ; aW#^@||B  
]sqp^tQ`e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LAGg(:3f3  
下面就可以修改holder的operator=了 b~?3HY:t~K  
C9j5Pd5q1L  
template < typename T > "uBr]N:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6Z-[-0o+g  
  { ~2UmX'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UdFYG^i  
} p]6/1&t="  
w!RJ8  
同时也要修改assignment的operator() ,UfB{BW  
RPkOtRKL=w  
template < typename T2 > DCgiTT\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7??j}ob>  
现在代码看起来就很一致了。 ( `d_DQ  
hOe$h,E']  
六. 问题2:链式操作 qX]ej 2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _<jccQ  
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。 Mvk#$:8e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %p};Di[V  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 T_qh_L3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u73/#!(1=H  
V6b)  
template < typename T > Yt;@ @xe&  
struct result_1 mZ.E;X& ,*  
  { t`0(5v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r]%.,i7~8  
} ; 30h1)nQ$h}  
R[2h!.O8  
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: `4"&_ltD  
d-"[-+)-  
template < typename T > QezDm^<  
struct   ref F :-6Htmj  
  { @_?8I_\:  
typedef T & reference; cKAZWON8;v  
} ; j*jq2u  
template < typename T > u_S>`I  
struct   ref < T &> "HbrYYRb'  
  { s`,.&  
typedef T & reference; SFa^$w  
} ; jqy?Od )  
N-GQ\&   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RH<C:!F^  
nb|"dK|  
template < typename T > =Y5*J#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |Vc:o_n7  
  { +isaqfy/  
  return l(t) = r(t); #e;\Eap  
} ?[q.1O  
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。 I\ y>I?X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :aMp,DfM]P  
9rQpKq:# E  
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 jz$83TB-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bq` 0$c%hN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h>K%Ox R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .e2 K\o  
最后的布局是: ;?:X_C  
                Add  ?ik6kWI  
              /   \ x20sB  
            Divide   5 >5-]Ur~  
            /   \ V %Rz(a+c  
          _1     3 pi?U|&.1z  
似乎一切都解决了?不。 -\=kd {*B  
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。 pn2_ {8.  
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。 ek4?|!kQD  
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: @T+pQ)0{{  
+Pm }_"GU  
template < typename Right > Z=P=oldH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lr@H4EJ{  
Right & rt) const [+v}V ,jb  
  { D`uOBEX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M kadl<  
} cc$+"7/J^c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 REwZ41   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )*3sE1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 VR_bX|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 jR&AQ-H&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gL;tyf1P  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r`(U3EgP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 18U CZ;)>  
O}_Z"y  
template < class Action > >|So`C3:e  
class picker : public Action nLjo3yvV..  
  { h|Uy!?l  
public : K-*q3oh G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [-Dl,P=  
  // all the operator overloaded t Sf`  
} ; hgi9%>o UB  
c/E6}OWA  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 VR9C< tMSi  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: - '5OX/Szq  
/.aDQ>  
template < typename Right > &D~70N\L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,*@6NK,.  
  { <U]#722  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \ >(;t#>  
} JR j%d&^}  
8o;9=.<<~u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X`k[ J6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 u)fmXoQ  
!]k$a  
template < typename T >   struct picker_maker 3_tO  
  { Kr]`.@/.S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0BTLIV$d;  
} ; 5:H9B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *xOrt)D=  
  { GlVD!0  
typedef picker < T > result; -*EK-j  
} ; KwiTnP!Dca  
KD7 RI3'?  
下面总的结构就有了: cTeEND)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 It@ak6u?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 O2Mo ~}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bu#}`/\_  
至此链式操作完美实现。 7=ZB?@bU~  
NwdA@"YQ|  
8PV`4=,OI  
七. 问题3 8vcV-+x  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 `MtPua\_  
O`hOVHD Q  
template < typename T1, typename T2 > jo4*,B1x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _KkLH\1g$  
  { 2|)3Ly9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~a5p_xP  
} [EJ[Gg0m  
:,=no>mMx  
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: v&B*InR?+  
/0mbG!Ac  
template < typename T1, typename T2 > +BRmqJ3  
struct result_2 B&`hvR  
  { PQRh5km  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YGObTIGJvf  
} ; ~Cj55S+  
?*z#G'3z1  
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? :sBg+MS  
这个差事就留给了holder自己。 g(Jzu'  
    $Rsf`*0-  
hb"t8_--c  
template < int Order > gC#PqK~  
class holder; |Y!#`  
template <> "S43:VH  
class holder < 1 > y.~y*c6,g  
  { d\dt}&S 5  
public : Eq9TJt'3y  
template < typename T > |.Bb Pfe8f  
  struct result_1 >'@yq  
  { gaC^<\J  
  typedef T & result; u><gmp&  
} ; ,iU ]zN//  
template < typename T1, typename T2 > HZdmL-1Z^+  
  struct result_2 m[C-/f^u|  
  { */n)_  
  typedef T1 & result; +!V*{<K  
} ; /}Y>_8 7  
template < typename T > [BHf>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mrp'wF D  
  { qDO4&NO  
  return (T & )r; elZ?>5P$}  
} F+_4Q  
template < typename T1, typename T2 > ]+W+8)f 1M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QH6Lb%]/  
  { 85l 1  
  return (T1 & )r1; n~l )7_G  
} 8| zR8L  
} ; ;5A&[]@^^@  
a2*WZc`  
template <> {hX. R  
class holder < 2 > dx@#6Fhy  
  { R v6{ '\:  
public : nv(Pwb3B  
template < typename T > #:Di1I9<O7  
  struct result_1 dfe 9)m>  
  { hq/\'Z&!+P  
  typedef T & result; pK#Ze/!  
} ; SG8H~]CO)  
template < typename T1, typename T2 > z_eP  
  struct result_2 5,'?NEyw  
  { [SgP1>M  
  typedef T2 & result; r:y *l4  
} ; h%(dT/jPL)  
template < typename T > phUno2fH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0yXUVKq3  
  { rB|D^@mG  
  return (T & )r; 7Rj!vj/  
} ,*r"cmz  
template < typename T1, typename T2 > |^Z1 D TAw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L*9^-,  
  { n6[bF "v  
  return (T2 & )r2; YcGSZ0vQ  
} LGPy>,!  
} ; t(CdoE,6  
Lm9y!>1"O  
$GUSTV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 er^z:1'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fSl+;|K n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >\8Bu#&s4  
Vf*!m~]Vqi  
return l(i, j) = r(i, j); =R!=uml(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +M (\R?@gr  
Fm{Ri=X<:  
  return ( int & )i; <dDGV>n4;  
  return ( int & )j; } O9q$-8!  
最后执行i = j; OibW8A4Z1  
可见,参数被正确的选择了。 N- ?U2V  
hyL3fkMJ,  
{.z2n>1J{T  
AShJt xxa  
,m!j2H}8  
八. 中期总结 R* E/E  
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: H]Q Z4(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9IMtqL&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6 EE7<&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [Zl  
Et%s,zeA{2  
x'; 6  
<[?oP[ j  
G[r_|-^S  
OAR1u}  
九. 简化 _+%-WFS|  
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。 xg'z_W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D<#+ R"  
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: `.Y["f 1B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Mvrc[s+o  
  +-*/&|^等 \S}&QV  
2. 返回引用。 &m`1lxT  
  =,各种复合赋值等 P`5@$1CJ  
3. 返回固定类型。 \)DP(wC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f$iv+7<B^  
4. 原样返回。 P 5m{}@g  
  operator, A"\kdxC  
5. 返回解引用的类型。 4t|g G`QW7  
  operator*(单目) Vur$t^zE  
6. 返回地址。 ,`G8U/  
  operator&(单目) VCcLS3  
7. 下表访问返回类型。 `z-4OJ8~  
  operator[] ]/HSlT=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g[44YrRD  
  operator<<和operator>> kG &.|  
lOPCM1Se  
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。 z6B/H2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B1JdkL 3h  
utQE$0F  
template < typename Left > nE+sbfC   
struct value_return *pk*ijdB  
  { r{$ip"f  
template < typename T > K!5QFO4  
  struct result_1 234 OJ?  
  { = I Ls[p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V? w;YTg  
} ; 8uM>UpX  
:f ybH)*  
template < typename T1, typename T2 > 8V;@yzI ha  
  struct result_2 {tV)+T  
  { %8>s:YG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?&_ -,\t  
} ; CK 3]]{  
} ; EJ.oq*W!*J  
he wX)  
Ps+0qqT*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tjBs>w  
rC14X}X6  
下面我们来剥离functor中的operator() \$/)o1SG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x:88E78  
7;#9\a:R?  
return l(t) op r(t)  &xgMqv2/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s-}|_g.Pt  
return op l(t) s&iM.[k  
return op l(t1, t2) ~jH@3\ ?-  
return l(t) op 93XTumpV  
return l(t1, t2) op &v Lz{  
return l(t)[r(t)] ,icgne1j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '+?AaR&p?  
?!U=S=8  
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: }BKEz[G(  
单目: return f(l(t), r(t)); 2S&e!d-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m beM/  
双目: return f(l(t)); f'0n^mSP  
return f(l(t1, t2)); aA-A>z  
下面就是f的实现,以operator/为例 4!i`9w$$"  
u01 'f-h  
struct meta_divide Ah;2\0|t  
  { ^G[xQcM73  
template < typename T1, typename T2 > -X'HZ\)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bvuoGG*  
  { `ky< *  
  return t1 / t2; %2f``48#  
} $\Bzp<SN`  
} ; K19/M1~  
h8Q+fHDYv  
这个工作可以让宏来做: X]U,`oE)9  
gD3s,<>o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U[*VNJSp  
template < typename T1, typename T2 > \ ~YA* RCe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \{t#V ~  
以后可以直接用 a*$to/^r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mv O!Y  
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 }=z_3JfO  
(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。。。) Y;8Ys&/t  
_7'9omq@  
8*!<,k="9  
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 mTz %;+|L  
0; 2i"mzS\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :'91qA%Wr  
class unary_op : public Rettype D*6v.`]X  
  { mcy\nAf5%  
    Left l; L3JFQc/oh~  
public : Yz=(zj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =dx!R ,Bw  
gELku .  
template < typename T > K#rfQ0QK/!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OSQZ5:g|  
      { 'iA#lKG  
      return FuncType::execute(l(t)); ']Gqa$(YC  
    } k__iJsk  
XAwo ~E  
    template < typename T1, typename T2 > oG M Ls  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A-^[4&rb  
      { Q1jU{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ig}G"GR  
    } lT#&\JQ  
} ; k"\%x =#  
T$T:~8tK3  
Aayh'xQ  
同样还可以申明一个binary_op gKeqf-UWKJ  
NdGIH/Y;M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p4C w#)BaS  
class binary_op : public Rettype ig<Eyr  
  { [zl@7X1{_  
    Left l; _8P"/( `Rw  
Right r; ) DXN|<A  
public : 0]4kR8R3[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %tul(Z~<1  
[Oen{c9 A  
template < typename T > %KHO}gad1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8@]*X,umc  
      { W^npzgDCo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n|2`y?  
    } Z>gxECi  
`bT!_Ru  
    template < typename T1, typename T2 > Wt4ROj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gdmh#pv  
      { T6m#sVq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C~4_Vc*  
    } JBfDz0P  
} ; mR@|]T  
vw5f.8T;w  
Z:DEET!c'k  
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 RO[Ko-m|/N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J ^gtSn^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HM57b>6  
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。 1+6:K._C(m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JTK>[|c9oE  
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。。。 *p:`F:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .Uq?SmK  
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) b~X^vXIv%%  
下面是修改过的unary_op e8g"QDc  
W,"|([t4.\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9zSHn.y  
class unary_op 28FC@&'H  
  { ' QGacV   
Left l; B?A c  
  KwK[)Cvv  
public : x{{QS$6v  
!$Aijd s5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]T|9>o!  
Xou1X$$z  
template < typename T > [p[nK=&r  
  struct result_1 WeDeD\zy  
  { maAZI-H{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {6{y"8  
} ; &7Frg`B&:  
AzAD76iNv  
template < typename T1, typename T2 > \$:KfN>WY  
  struct result_2 Fx,08  
  { w}+#w8hu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j_N><_Jc  
} ; ,: g.B\'Q  
$$ %4,\{l  
template < typename T1, typename T2 > y_O[r1MF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5tPBTS<<"L  
  { {Hncm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  :VwU2  
} x g=}MoX  
2VmQ%y6e"  
template < typename T > =B4,H=7Spf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HUqG)t*c1  
  { OQzJRu)mF#  
  return OpClass::execute(lt(t)); F*V<L   
} <!b~7sZkTc  
}$M 2XF  
} ; '=MaO@ @  
fxfzi{}uj  
r @C2zF7  
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 P^m+SAAB  
好啦,现在才真正完美了。 z'@j9vT  
现在在picker里面就可以这么添加了: n8<o*f&&9>  
dFY]~_P472  
template < typename Right > 3TUW+#[Gu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ] jbQou@  
  { GMmz`O XN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g8^\|  
} W>C!V  
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。 v*Tliw`-U  
hsV+?#I  
)aoB -Lu  
\zj _6Os  
s_]p6M  
十. bind $=dp)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 V]b1cDx{  
先来分析一下一段例子 &<I*;z6%t  
*r!f! eA:  
{ 3``To$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m87,N~DP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k=w;jX&;`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mk>L:+  
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。 -H1mKZDPP  
我们来写个简单的。 2p\CCzw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~wnTl[:  
对于函数对象类的版本: &gJKJ=7  
}~P%S(zB  
template < typename Func > fDc>E+,  
struct functor_trait p7(Pymkd  
  { '\%c"?  
typedef typename Func::result_type result_type; V:F;Nq%+j  
} ;  w0QN5?  
对于无参数函数的版本: e&[gde(  
qW]gp7jK4  
template < typename Ret >  >)ZX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =`2nv0%2  
  { CU =}]Y  
typedef Ret result_type; P.*J'q 28  
} ; nb(4"|8}  
对于单参数函数的版本: RZ)sCR  
B5J!&suX  
template < typename Ret, typename V1 > QS2J271E}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [?)=3Pp  
  { Gd0-}4S?  
typedef Ret result_type; gLv|Hu7  
} ; `abQlBb*  
对于双参数函数的版本: j]7|5mC78  
[vki^M5i|Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?]%JQ]Gf*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F-}-/N]o q  
  { :LRR\v0HM  
typedef Ret result_type; TJ(PTB;  
} ; _'&N01  
等等。。。 '!`%!Xg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e;b,7Qw  
L(!4e  
template < typename Func > iO=xx|d  
struct func_return fr'M)ox1  
  { s vn[c*  
template < typename T > {#q']YDe`  
  struct result_1 y e!Bfz>  
  { EM/NT/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f@l6]z{.L  
} ; ~ZU;0#  
C("PCD   
template < typename T1, typename T2 > uY0V!W  
  struct result_2 "^-U#f>k  
  { M9Gs^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Lm+!/e  
} ; VlW#_.  
} ; T=cSTS!P;q  
Rf@D]+v  
;SQ<^"eK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WujIaJt-  
}_XW?^/8  
template < typename Func, typename aPicker > 3{_AzL  
class binder_1 3WyK!@{  
  { j&E4|g (  
Func fn; P# 2&?.d\  
aPicker pk; 2=ZR}8}9Q:  
public : Z+ubc"MVb  
Cus=UzL  
template < typename T > ^|}C!t+  
  struct result_1 2{s ND  
  { J<DV7zV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b~06-dk1  
} ; iHjo3_g)n  
4W8rb'B!Ay  
template < typename T1, typename T2 > |Hn[XRsf  
  struct result_2 q! W ~>c!  
  { 1!8*mk_R{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 20m6-rkI<}  
} ; >_M}l @1  
LLmgk"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tW5 \Ktjno  
a:@9GmtV&  
template < typename T > vy/U""w`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FW7+!A&F  
  { i]GBu  
  return fn(pk(t)); !s,<h U#  
} c 5P52_@  
template < typename T1, typename T2 > c?) pn9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6A M,1  
  { l^xkXj  
  return fn(pk(t1, t2)); qGkrG38K  
} ~ C5iyXR  
} ; $gDp-7  
n ! qm  
X@+:O-$  
一目了然不是么? &n<jpMB  
最后实现bind |Ix6D  
x$CpUy{6  
oT 8  
template < typename Func, typename aPicker > Td[w<m+p<P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ga f/0/|  
  { 0w\X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DjOFfD\MF  
} B0=:A  
mDE{s",q/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9BI5qHEp  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4 E3@O  
,-  ]2s_  
十一. phoenix c Yx=8~-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )$q<"t\#P#  
1E$Z]5C9  
for_each(v.begin(), v.end(), xy mK|  
( qU8UKIP  
do_ VR?7{3  
[ <6<uO\B\  
  cout << _1 <<   " , " w :FH2*  
] &_4A6  
.while_( -- _1), UTA0B&aB  
cout << var( " \n " ) +lJuF/sS8m  
) 37p0*%a":  
); #BS]wj2#  
B0p>'O2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: SUD]Wl7G`r  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =)M8>>l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -Kg@Sj/U}R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'lC"wP&$  
'5ky<  
XyS#6D  
template < typename Cond, typename Actor > u4VQx,,  
class do_while H[@}ri<  
  { ibzYY"D:  
Cond cd; 3JW9G04.  
Actor act; fH`1dU  
public : C*Ws6s>+z  
template < typename T > BT>*xZLpS  
  struct result_1  p<*-B  
  { 1)_f9GR  
  typedef int result_type; TG?;o/  
} ; ?P`wLS^;  
5[l3]HOO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1+eC'&@Xjt  
'IfM~9'D  
template < typename T > %h|z)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Tuh22J{Q  
  { ccD+o$7LT  
  do Xz]}cRQ[  
    { {(a@3m~a%  
  act(t); 3kR- WgVF,  
  } ^Jnp\o>  
  while (cd(t)); R2]?9\II  
  return   0 ; :NbD^h)R  
} O.rk!&N  
} ; ac+7D:X  
+Yi=W o/  
oeIB1DaI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XQj`KUO@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5\|[)~b  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 DP; B*s4{U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \!cqeg*53  
下面就是产生这个functor的类: 8.-PQ  
*<9D]  
I$f:K]|.m!  
template < typename Actor > }d.R=A9L  
class do_while_actor $,i:#KT`  
  { K:'pK1zy  
Actor act; FC]? T  
public : S}Mxm 2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !@VmaAT  
Kjz,p^Y\  
template < typename Cond > $ya#-pi`;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {g/\5Z\b  
} ; `dL9sfj>  
{qLnwy!i  
Mqc[IAcd]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Kq{s^G  
最后,是那个do_ ~S-x-cZ  
?WAlW,H>  
$%1[<}<  
class do_while_invoker 0A 4(RLGg  
  { f[|xp?ef  
public : TqQ>\h"&_  
template < typename Actor > 0eQ5LG?)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ORtl~V'  
  { HwU \[f  
  return do_while_actor < Actor > (act); *3 9sh[*}  
} 3N]pN<3@  
} do_; _&F6As !{  
/o|@]SAe.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gVG :z_6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "r"Y9KODm  
最后来说说怎么处理break和continue ^kt"n( P5  
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。 v11mu2  
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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