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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4^[}]'w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XMEK5Z9Dd  
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, \q|7,S,5  
(#B^Hyz!  
c Z6p^  
P% +or*  
  class filler Wda\a.bXT  
  { P"9@8aLB  
public : 0L0Jc,(F+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3Wb2p'V7$?  
} ; +*_fN ]M  
)'!ml  
]bN&5.|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,t%CK!8  
?S@R~y0K  
<Hh5u~  
;4kx>x*H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); te;Ox!B&  
)y`TymM[F  
oB0 8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,.oa,sku  
r'd:SaU+  
WHgV_o 8  
KIKq9*  
二. 战前分析 umm\r&]A  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 kQwm"Z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +2EHmuJ;  
y)p$_.YFF  
EItxRHV5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4ypRyO  
  /* --------------------------------------------- */ Kunle~Ro  
vector < int *> vp( 10 ); &$m=^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J&63Z  
/* --------------------------------------------- */ }2Cd1RnS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CO:*x,6au  
/* --------------------------------------------- */ L{2b0Zh'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U6juS/  
  /* --------------------------------------------- */ }O.LPQ0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VR4E 2^  
/* --------------------------------------------- */ : 'd76pM-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); emv;m/&8  
(|<h^] y3  
Bw 3F7W~l  
p;qRm} 0}  
看了之后,我们可以思考一些问题: gH i~nEH  
1._1, _2是什么? Nt zq"ces)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QT1:> k  
2._1 = 1是在做什么? l5=u3r9WYC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 GB<R7 J  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 zP :~O  
e{fZ}`=7y  
W>Mse[6`c  
三. 动工 \;-=ODC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;23=p=/h  
*|];f#^9  
\|eJJC  
r7Nu>[r5  
template < typename T > j6tP)f^tD  
class assignment m\6SG' X  
  { =$b-xsmeG  
T value; # #k #q=4  
public : @A [)hk&(R  
assignment( const T & v) : value(v) {} M5']sdR(l  
template < typename T2 > /rIm7FW)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yy1>r }L  
} ; <G\ <QV8W  
6sYV7w,'@  
.-.q3ib  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j7@!J7S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ljup#:n  
nU} ~I)@V  
CV!;oB&  
OM20-KDc5  
  class holder gI)w^7Gi  
  { <K.Bq]  
public : I:F'S#  
template < typename T > EvwbhvA(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cy1\u2x_`  
  { A#Xj]^-*  
  return assignment < T > (t); 4id3P{aU  
} i^je.,Bi  
} ; 'rS'B.D  
WYSck&9  
T?H\&2CLT  
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: ZJ^s}  
0SJ{@*  
  static holder _1; 7'_nc!ME  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Sdgb#?MR|  
/K_ i8!y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :~t<L%tYF  
而不用手动写一个函数对象。 qPsyqn?Y|  
d4d\0[  
&bB6}H(  
U+4HG  
四. 问题分析 7}<Sg  
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。 'oC$6l'rQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 HjV\lcK:v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *I=_*LoG2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -"F0eV+y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8dc538:q}  
Jf_]Z  
五. 问题1:一致性 c`-YIz)W  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :tKbz nd/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZR1+ O 8  
LPq2+:JpS  
struct holder DXKyRkn6e  
  { /ca(a\@R  
  // !\aV 0,  
  template < typename T > 6yN" l Q7  
T &   operator ()( const T & r) const %h0D)6 j  
  { Am#m>^!qb  
  return (T & )r; mDZ=Due1  
} (Ar?QwP9>  
} ; ~Y% : 3  
,MRvuw0P  
这样的话assignment也必须相应改动: * !X4&#xP  
5QR}IxQ  
template < typename Left, typename Right > gC0;2  
class assignment =Wj{]&`  
  { O-Dc[t%  
Left l; gyC^K3}  
Right r; HH7[tGF  
public : -eUV`&[4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NzAQ@E 2d:  
template < typename T2 > Hr8\QgD<4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /;DjJpwf0  
} ; ^,Xa IP+[  
zgK;4 22$m  
同时,holder的operator=也需要改动: Pfm*<,'x"[  
)eECOfmnZ  
template < typename T > 0X.TF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +hpSxdAz4  
  { 0"TgLd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y7-*2"!  
} 4*iHw+%mq  
9-b 8`|s  
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。 R^w}o,/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M]1;  
GN0duV  
return l(rhs) = r; 6zuze0ud  
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。 k'x #t(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D 0  
RXM}hqeG  
template < typename Tp > am2a#4`  
class constant_t A$Wx#r7)  
  { 0E yAMu  
  const Tp t; 691G15  
public : ]s _@n!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} au}s=ua~i  
template < typename T > "tKNlHBu'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t|.Ft<c#  
  { .W$ sxVXB  
  return t; <E SvvTf  
} |!oXvXU  
} ; lO[E[c G  
0#<WOns1   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GJvp{U}y9I  
下面就可以修改holder的operator=了 %w$ mSG  
?;_H{/)m  
template < typename T > <z',]hy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +ZX .1[O  
  { Y3<b~!f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X CzXS.  
} +|9f%f6vp  
AO $Wy@  
同时也要修改assignment的operator() hl**zF  
5\&]J7(  
template < typename T2 > Uh}+"h5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nW11wtiO.  
现在代码看起来就很一致了。 g**5z'7  
^Wm*-4  
六. 问题2:链式操作 i$["aP~G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D!S8oKW  
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。 ^@K WYAAW5  
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。 8]HY. $E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %{U"EZ]D!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5*Btb#:  
?T <rt  
template < typename T > ~~@y_e[N#l  
struct result_1 =D5wqCT(Q  
  { |WBZN1W)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZB$NVY  
} ; pu#[pa  
HJ",Sle  
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: =6fB*bNk]  
/~tP7<7A  
template < typename T > :s]\k%"  
struct   ref **n y!  
  { )%t7\1)B3  
typedef T & reference; :WO{xg  
} ; W/=7jM   
template < typename T > <cj}:H *  
struct   ref < T &> B 2Z0  
  { AJdp6@O +  
typedef T & reference; a(f(R&-:$Y  
} ; 'mJ13  
R B%:h-t4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NZP7r;u  
djfU:$!j&  
template < typename T > >9MS" t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {pC\\}  
  { zQ_z7FJCB  
  return l(t) = r(t); 9*DEv0}a^  
} 5x2L(l-2  
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。 _Z$?^gn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m &!XA  
i?x$w{co  
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 T6X}Ws"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Cx,-_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <S&]$?`{Wi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5e8xKL  
最后的布局是: p(?g-  
                Add vzG ABP  
              /   \ e,"FnW  
            Divide   5 3e *-\TP-  
            /   \ T0Q51Q  
          _1     3 MO TE/JG  
似乎一切都解决了?不。 <%&_#<C)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 h 1*FPsc  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5VZjDg?  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %4/xH 9  
JRo;(wqZ  
template < typename Right > Bq;1^gtpe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x9D/s`!  
Right & rt) const d#8e~  
  { .:N:pWe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FB_NkXR  
} dXK-&Po'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^7^2D2[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b`zET^F  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 TL@mM  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^e%k~B^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 x 'mF&^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gH'3 dS!{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Sc{Tq\t;%  
(0}j]p'w  
template < class Action > #D0 ~{H  
class picker : public Action QtlT&|$   
  { =Epq%,4nG  
public : hkF^?AJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D J_DonO]  
  // all the operator overloaded "k, K~@}  
} ; QF&6?e06p0  
]'UgZsJ  
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。 ~of,,&  
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: m1V-%kUI  
$ 9=8@  
template < typename Right > d"GDZ[6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JqSr[q  
  { 0 u2Ny&6w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9(OAKUQ  
} ju.OW`GM  
bw5T2wYZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U(Z!J6{c  
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。 Cm410=b  
z7k$0&  
template < typename T >   struct picker_maker GW8CaTf~  
  { 2LZS|fB9o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MQ9vPgh  
} ; Q i^;1&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NWaO_sm  
  { sv`"\3N[  
typedef picker < T > result; dN0mYlu1|  
} ; .)t (:)*b  
Vd<K4Tk  
下面总的结构就有了: 'kQ~  
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。 n.ct]+L  
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。 z<h|#@\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /GN4I!LA  
至此链式操作完美实现。 4m\([EO  
DJ|BM+  
*m&%vj.Kc  
七. 问题3 > Y ] _K  
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。 \HD-vINV;  
N%*9&FjrL  
template < typename T1, typename T2 > r&Q t_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b!,ja?  
  { 0ERsMnU'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sZwZWD'  
} yKlU6t&` G  
N6q5`Ry  
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: T]uKH29.%  
qy&\Xgn;GA  
template < typename T1, typename T2 > J'Gm7h{   
struct result_2 gi1j/j7  
  {  Oq}ip  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ck@M<(x  
} ; ^9=4iXd  
%l;*I?0H  
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? 8,y{q9O  
这个差事就留给了holder自己。 m_$JWv\|\  
    K( z[ }  
MH FaSl  
template < int Order > 3sb 5E]P  
class holder; vzcz<i )  
template <> l1DI*0@  
class holder < 1 > V]m^7^m3  
  { dk8y>uLr_  
public : qCQu^S' iD  
template < typename T > I{EIHD<  
  struct result_1 ?b"Vj+1:x  
  { %",ULtZ+  
  typedef T & result; ]zcV]Qj$~  
} ; C#h76fpH  
template < typename T1, typename T2 > i pwW%"6  
  struct result_2 qw2)v*Fn  
  { XECikld>  
  typedef T1 & result; s6/cL|Ex  
} ; 6i-*N[!U  
template < typename T > )WmZP3$^TX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1\IZcJ {  
  { t2U$m'(A&  
  return (T & )r; vbedk+dd?A  
} m#;.yR  
template < typename T1, typename T2 > [aHlu[,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,H@TYw  
  { b*`fLrqV.  
  return (T1 & )r1; CC>($k"  
} L&QtHSzy  
} ; Q K j1yG0i  
yi|:}K$  
template <> s&0*'^'O[S  
class holder < 2 > j3LNnZY  
  { 0R*}QXph  
public : NN11}E6  
template < typename T > GZS{&w!  
  struct result_1 G>JxIrN0  
  { J+i X,X  
  typedef T & result; z1FL8=  
} ; Bd8hJA  
template < typename T1, typename T2 > f}%sO  
  struct result_2 H(?e&Qkg  
  { H6{Rd+\Z  
  typedef T2 & result; QY =QQG  
} ; ]o `4Z"  
template < typename T > ?`"<DH~:0B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |veBq0U  
  { t"tNtLI  
  return (T & )r; q 7`   
} B6uf;Yc  
template < typename T1, typename T2 > 9!cW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .jCk#@+  
  { ah>Dqb*  
  return (T2 & )r2; 9T/<x-FD  
} sI$:V7/!  
} ; bje' Oolc  
z30=ay1  
f!(cD80  
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> >。 g{]ej  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sE}sE=\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^&HI +M  
X!m;uJZp  
return l(i, j) = r(i, j); bu;vpNa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]Px:d+wX:  
XGL"gD   
  return ( int & )i; aK-N}T  
  return ( int & )j; eZ[#+0J  
最后执行i = j; CO7CNN  
可见,参数被正确的选择了。 )|Jr|8  
,I=O"z>9  
6B /Jp  
Z"+(LO!  
RBPYG u'6B  
八. 中期总结 c'S M>7L  
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: $*g{[&L|6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^g\h]RD}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %uF:)   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ayHn_  
*SWv*sD  
;>sq_4_  
[]!tT-Gzy  
cz$c)It  
jjNxatAN  
九. 简化 H9/XW6W,"w  
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。 EccFx7h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ud 5x$`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !P+~ c0DF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O'Vh{JHf  
  +-*/&|^等 8}]l9"q(  
2. 返回引用。 bl6':m+  
  =,各种复合赋值等 CR P7U  
3. 返回固定类型。 [@jp9D H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @b4b{d5[  
4. 原样返回。 zR_9D}  
  operator, ^o,y5 ,  
5. 返回解引用的类型。 dV'6m@C  
  operator*(单目) L>eQ*311  
6. 返回地址。 I):m6y@  
  operator&(单目) _$~ex ~v  
7. 下表访问返回类型。 i_'|:Uy*F  
  operator[] N.kuE=X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "bL P3  
  operator<<和operator>> ~y( ,EO  
@fUX)zm>  
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。 +*WUH513  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6f<*1YR F  
7m vSo350  
template < typename Left > \nn56o@eN  
struct value_return iLc)"L-i  
  { x A@|I#  
template < typename T > (v9!g#  
  struct result_1 0q-0zXlSL  
  { ZK W@pW]U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }//8$Z<(  
} ; 94S .9A  
u66TrYStG  
template < typename T1, typename T2 > 56 /.*qa  
  struct result_2 N^)<)?  
  { 7/$nA<qM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ot&j HS'  
} ; ;))[P_$zB  
} ; :T8u?@ .  
hlY S=cgY=  
Ih9ORp7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $sB48LJuU'  
My`josJ`Pb  
下面我们来剥离functor中的operator() $fq-wl-=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n3-GnVC][  
4+Li)A:4.  
return l(t) op r(t) p7?CeyZ-V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k:&?$  
return op l(t) NXC~#oG  
return op l(t1, t2) ^Y1AeJ$L  
return l(t) op eUGm ns  
return l(t1, t2) op Qr^Z~$i t  
return l(t)[r(t)] A= \'r<:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *+4>iL*:  
p0%6@_FT~  
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: 4DG 9`5.  
单目: return f(l(t), r(t)); A,-[/Z K/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %FXIlH5  
双目: return f(l(t)); 2 `q^Q  
return f(l(t1, t2)); 7N-CtQnv  
下面就是f的实现,以operator/为例 ru(?a~lF8~  
q329z>  
struct meta_divide L~SrI{aYPf  
  { FcJ.)U  
template < typename T1, typename T2 > %BT)oH}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QBN=l\m+  
  { 0e7O#-  
  return t1 / t2;  h;:Se  
} ~Sn5;g8+\  
} ; Ynk><0g6  
,& \&::R  
这个工作可以让宏来做: ?trt4Tbe/  
z[$9B#P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4q@9  
template < typename T1, typename T2 > \ Z]1z*dv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A1=$kzw{UH  
以后可以直接用 .lNnY8<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9phD5b~j  
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 9>} (]T  
(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。。。) !Ed<xG/  
*cb D&R\  
l72i e  
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 hCOy\[2$  
 5Fl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H8=vQy  
class unary_op : public Rettype /(WX!EEsB  
  { }AeE|RNc  
    Left l; gzJ{Gau{)  
public : 7kWZMi  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;{F;e)${M  
o#KPrW`XJ/  
template < typename T > 8m1 3M5r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JXI+k.fi  
      { ~$TE  
      return FuncType::execute(l(t)); I _Mqh4];  
    } 0 6G[^  
6{F S /+  
    template < typename T1, typename T2 > w$<fSe7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v=yI#5  
      { QBBJ1U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [K|>s(Sf*  
    } Br.$L  
} ; (fLbg,  
=>9.@`.  
NiJ?no  
同样还可以申明一个binary_op MIMPJXT#.  
)MX1776kU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?-6x]l=]  
class binary_op : public Rettype O}\"$n>  
  { jW+VUF-t  
    Left l; }1^ tK(Am  
Right r; ?6l,   
public : 3vvFF]D5k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _`Yvfz3  
#VMBn}   
template < typename T > N%M>,wT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BzG!Rg|J  
      { `- uZv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (^@;`8Dy8  
    } uBL~AC3>O  
f^yLwRUD  
    template < typename T1, typename T2 > kosJ]q'U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;r@R (Squ  
      { bU g2Bm!y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +Muia5G  
    } y[7xK}`_  
} ; `'k's]Y  
5F_:[H =   
_tauhwu  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (L6]uNOG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W2o8Fu   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `efH(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 =ym~= S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .qU%SmQ^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Pt)}HF|u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kHIQ/\3?Q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #}]il0d  
下面是修改过的unary_op 3E2.v5*  
fB ,!|u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Tk@g9\6O9  
class unary_op {CyPcD'$s  
  { C?<XtIoB  
Left l; kpMM%"=V  
  }mS0{rxD4  
public : 1X:whS5S  
]e3}9.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uC8T!z  
0Ukl#6  
template < typename T > / )u,Oa  
  struct result_1 0dX=  
  { -"^WDs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OQb9ijLeK  
} ; ;cHI3V  
fyoB]{$p8  
template < typename T1, typename T2 > aZ:?(u]  
  struct result_2 2 n+XML  
  { (/P&;?j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9p'J(`  
} ; ny? m&;^r:  
IF?B`TmZ  
template < typename T1, typename T2 > 3*23+}^G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7~9f rW<K  
  { 5$G??="K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2]3Jb{8FI>  
} JGNxJ S<]  
pxnUe1=  
template < typename T > o)D+qiA3U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dGW7,B~  
  { u4^"E+y^S  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8}E(UsTa  
} (c|qX-%rC  
%L|bF"K5;  
} ; WMl^XZO  
/Gv$1t^a  
HnY"6gTNK  
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 aZCT|M1  
好啦,现在才真正完美了。 pC.T)k  
现在在picker里面就可以这么添加了: : )*Ge3  
h9smviU7u  
template < typename Right > =]mx"0i[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1E_Ui1[  
  { g~D6.OZU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Gv3Fg[MA@c  
} /g7?,/vnZ  
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。 6zZR:ej  
SpiC0  
*K^O oS  
f0bV]<_9  
}? '9L:  
十. bind )P+GklI{4  
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。 3NZFW{u  
先来分析一下一段例子  wupD   
2 3w{h d  
cW^) $>A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i1 Sc/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &+iW:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D)Rf  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0lh6b3tdP  
我们来写个简单的。 yC*BOJS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z6@J-<u  
对于函数对象类的版本: 'yjH~F.  
!#s7 F  
template < typename Func > [t) i\ }V  
struct functor_trait F7 6h  
  { _VJwC|  
typedef typename Func::result_type result_type; { 4{{;   
} ; RYaof W  
对于无参数函数的版本: ]7 mSM  
B;je|M!d  
template < typename Ret > X_@@v|UF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zm"g,\.d  
  { <]qd9mj5  
typedef Ret result_type; R*C+Yk)Tkt  
} ; Dx)XC?'xO  
对于单参数函数的版本: 'Rw] C[  
yyDBW`V((  
template < typename Ret, typename V1 > -s "$I:v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xmx;tq  
  { VjM uU"++@  
typedef Ret result_type; o@;_(knb  
} ; Y &+/[ [  
对于双参数函数的版本: *lO+^\HXD  
TBT*j&!L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WfO$q^'?DP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >g2.z>  
  { JAlsc]XtO9  
typedef Ret result_type; 74Wg@! P  
} ; Wy )g449  
等等。。。 ?M(Wx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'PbA/MN  
6\@, Lb  
template < typename Func > DK%eFCo<~  
struct func_return )KQum`pO  
  { ~riw7"  
template < typename T > Ih"Ol(W  
  struct result_1  gOAluP  
  { =(\!,S'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4=:eGlU93U  
} ; @1Lc`;Wd  
>f8,YisH  
template < typename T1, typename T2 > ]zY'w,?D\F  
  struct result_2 >L4$DKO  
  { /MtacR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^SCWT\E  
} ; )zV5KC{{  
} ; Jj:4@p:  
+,>bpp1  
D<6k AGE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XS/TYdXB8  
*^_!W'T{j  
template < typename Func, typename aPicker > \M@8# k|  
class binder_1 h_!"CF <n  
  { gv-k}2u_  
Func fn; s'4p+eJ  
aPicker pk; KIJ[ cIw  
public : Hm*#HT%#  
;d40:q<  
template < typename T > zt0 zKXw  
  struct result_1 DboqFh#]=h  
  { $@wkQ%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fh<G& E8 p  
} ; *[n^6)  
a-y5\x  
template < typename T1, typename T2 > `_i-BdW  
  struct result_2 JY16|ia  
  { `_`,XkpzCJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ic#drpl,  
} ; @eWx4bl  
k>`X! "  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rgY~8PY"  
V.1sZYA9  
template < typename T > iN*@f8gf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $n"Llw&)  
  { UtrbkuT  
  return fn(pk(t)); pnU g:R@  
} hg @Jpg  
template < typename T1, typename T2 > 9n7d "XD2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0<9TyN6  
  { i$bBN$<b<  
  return fn(pk(t1, t2)); H_FhHX.2(  
} sTz*tSwQv  
} ; k_B^2=  
H"l'E9k.&p  
%54![-@  
一目了然不是么? ~T~v*'_h  
最后实现bind #v-!GK_<  
./'n2$^3  
!TF VBK  
template < typename Func, typename aPicker > L')zuI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9h{G1XL  
  { _JH6bvbQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cw\a,>]H  
} x7?{*w&r  
}0G Ab2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -tQ|&fl  
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。 7@?b _  
tDo0Q/`  
十一. phoenix ;+U9;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T_WQzEL^  
UsTPNQj  
for_each(v.begin(), v.end(), /rW{rf^  
( <4g^c&  
do_ S SXSgp  
[ E_oe1C:  
  cout << _1 <<   " , " U?QO'H 5  
] rL=$WxdPU  
.while_( -- _1), j*{bM{~T<  
cout << var( " \n " ) ?x @khzk  
) !MC W t  
); ]O."M"B  
kokkZd7!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ou^dI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor QS}=oOR@k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D }\`5L<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ar==@777j  
K^bn4Nr  
\w3wh*  
template < typename Cond, typename Actor >  y^Lw7  
class do_while MYDSkW  
  { Y"@kvd  
Cond cd; e9d~Xi16KY  
Actor act; }W<L;yD  
public : uOQ5.S+  
template < typename T > ]^y}}y  
  struct result_1 &BgaFx**  
  { E !8y|_(j  
  typedef int result_type; NmQ]qv  
} ; `4CRpz  
<T wq{kt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s@$AYZm_  
>BX_Bou  
template < typename T > 1 wG1\9S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const llzl-2` /  
  { e([&Nr8h  
  do \ *2IU"R  
    { pGIeW}2'9  
  act(t); zin ,yJ  
  } 61'7b`:(hi  
  while (cd(t)); ?,j:Y0l.L  
  return   0 ; B:4u 2/!5  
} AOe~VW  
} ; f As:[  
^{w&&+#,q  
MPt7 /  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p,Z6/e[SI  
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。 so7;h$h!H  
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。 ld $`5!Z  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 W.a/k7 p  
下面就是产生这个functor的类: L6a8%%`  
O v-I2  
4g 1h:I/  
template < typename Actor > +FiV!nRkZ  
class do_while_actor n'ro5D  
  { V/Q6v YX  
Actor act; J0#% *B  
public : ^tah4QmUA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zE[c$KPP  
N(9'U0z  
template < typename Cond > :.dQY=6I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~K[rQ  
} ; *=v RX!sI,  
?sO_c3^7z  
\o^+'4hq<5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L4NC -  
最后,是那个do_ {t 7 M  
`9ieTt  
p})&Zl)V  
class do_while_invoker 9qpH 8j+  
  { m[}$&i$(  
public : R9W(MLe58  
template < typename Actor > J=$v+8&.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sJr$[?  
  { C>+UZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); {b?)|@)is  
} /EC m  
} do_; _ReQQti[  
"K8qmggTq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !-QKh aY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Rwr0$_A  
最后来说说怎么处理break和continue 982$d<0%  
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。 4nY2v['m0  
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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