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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g\qL}:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 | 3N.5{  
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, c3zT(FgO>N  
JMirz~%ib  
pY)j0tdd  
jA-5X?!In  
  class filler  hmBnV  
  { \za5:?[xB  
public : ?Rt 1CDu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mo|PrLV  
} ; ^A 11h6I  
yZ;k@t_WRD  
Ufaqhh  
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: CRc!|?  
xH"W}-#[  
?GUz?'d  
Ez/\bE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N &I8nZ9  
S2'`|uI  
vJTfo#C|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c#{Ywh  
~mXZfG/D  
l:zU_J6  
nE]~E xr  
二. 战前分析 x2j /8]'o  
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。 FVsu8z u  
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 2vqmsl ?  
%A)-m 69  
oh7#cFZZ0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nr<WO~Xw~  
  /* --------------------------------------------- */ hl6,#2$  
vector < int *> vp( 10 ); Y7*(_P3/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6(N.T+;]  
/* --------------------------------------------- */ Gd30Be2gd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #1QX!dK+  
/* --------------------------------------------- */ sR"zRn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `ICcaRIN8I  
  /* --------------------------------------------- */ gx!*O<|e4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f?=r3/AO  
/* --------------------------------------------- */ 1z})mfsh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -+3be(u  
h1^9tz{  
,+ns {ppn  
;[{:'^n  
看了之后,我们可以思考一些问题: , @%C8Z  
1._1, _2是什么? -H1"OJ2aF  
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。 &YT_#M  
2._1 = 1是在做什么? ?ID* /u|X  
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。 N?qIpv/a.  
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。 .sd B3x  
nB cp7e  
";wyNpb(  
三. 动工 .9T.3yQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fKL'/?LD]  
GXOFk7>  
to99 _2  
TK; \_yN  
template < typename T > RGT_}ni  
class assignment 8w)e/*:j  
  { ? .c?Pu  
T value; 8ivRp<9  
public : :D"@6PC]  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;Y Dv.I  
template < typename T2 > )8pc f`h{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uk`T+@K  
} ; zc6H o  
!"g=&Uy&  
VDB$"T9#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a`7%A H)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OOCQsoN  
E^b pckP  
Dz[566UD  
yB-.sGu  
  class holder n=f`AmF;  
  { iKg75%;t  
public : "#*Nnt  
template < typename T > EKc C+g   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %  2I  
  { "Jb3&qdU  
  return assignment < T > (t); LWD.  
} E9^(0\Z I  
} ; ^4+r*YvcM  
J1.qhy>  
*Y8XP8u/  
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: jMK3T  
CXBzX:T?#  
  static holder _1; fucUwf\_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {UP'tXah  
aQ&uC )w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `koOp  
而不用手动写一个函数对象。 |}Q( F+cL  
Af`z/:0<  
W&<g} N+  
$v FrUv  
四. 问题分析 {5SfE$r  
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。 ft{W/ * +_  
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。 V?=TVI*k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aw1P5aPmX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ir]Mn.(Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <#>Oy&E  
"cwR^DoD&  
五. 问题1:一致性 /E)9v$!  
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?| iDZrK%f l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M /"gf;)q>  
W3^.5I  
struct holder |,3l`o k  
  {   7krh4  
  // EY]a6@;  
  template < typename T > a~WqUL  
T &   operator ()( const T & r) const ~u! gUJ:  
  { j5zFDh1(  
  return (T & )r; Z)NrhJC  
} +i+tp8T+7  
} ; k,T_e6(  
|H:<:*=6c  
这样的话assignment也必须相应改动: s,w YlVYf!  
9GThyY  
template < typename Left, typename Right > 0Su_#".-*  
class assignment N3Z iGD  
  { [6_"^jgH  
Left l; N?$7 Z v[G  
Right r; M2dmG<  
public : i!L;? `F{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3g;T?E  
template < typename T2 > d]MGN^%o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 90p3V\LO  
} ; i(0hvV>'  
zwnw'  
同时,holder的operator=也需要改动: P&mtA2  
m*gj|1k  
template < typename T > E[UO5X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u^l*5F%DK  
  { 7gm:ZS   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z`OkHX*+2|  
} ZY)%U*jWU  
Pw= 3PvkL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i *B:El1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [yC"el6PM  
/tP7uVL R  
return l(rhs) = r;  qtzFg#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v`SY6;<2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 66 N)  
b~j~  
template < typename Tp > 847 R   
class constant_t %[XY67A3I  
  { ?I\v0H*  
  const Tp t; t=i/xG:5  
public : qC..\{z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V}SyD(8~  
template < typename T > iD<6t_8),  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \e|U9;Mf  
  { izf~w^/  
  return t; gH'_ymT= 3  
} 9^!wUwB  
} ; 7 5|pp  
*0~M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n$YE !D'  
下面就可以修改holder的operator=了 2m\m/O  
F@1d%c  
template < typename T > "<x&pQZ%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~0ooRUWU7  
  { k}zd' /b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \B&6TeR  
} y AOg\+  
"5}%"-#  
同时也要修改assignment的operator() {`F1u?l  
/W`$yM3  
template < typename T2 > 5%P[^}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f^?uY8<  
现在代码看起来就很一致了。 ;E#\   
(z2Z)_6L*L  
六. 问题2:链式操作 d=y0yq{L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2e.N"eLNt  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 xs%LRF# u  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 U` hfvTi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8R}K?+]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @!<d0_dnC  
V&[eSVY?  
template < typename T >  U(~U!O}  
struct result_1 4V$fGjJ3  
  { sAYV)w3u"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7)J6/('  
} ; {a@>6)  
q{E"pyt36R  
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: k" YHsn  
!| xZ6KV  
template < typename T > 4LsHs   
struct   ref KDD@%E  
  { @rwU 1T33  
typedef T & reference; xGRT"U(  
} ; $KX[Zu%  
template < typename T > EZib1g&:R/  
struct   ref < T &> 7~b!4x|Z  
  { CZ3].DA|z  
typedef T & reference; 9!}q{2j  
} ; Pz@/|&]  
`(DJs-xD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MCU9O  
 s4$X  
template < typename T > /.$L"u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (ua q<Cvg  
  { :}9j^}"c3  
  return l(t) = r(t); /K|:9Q$K6  
} FZXyfZw!|  
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。 OJ/SYZ.r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {155b0  
TJOvyz`t  
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 ,J(lJ,c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *vnXlV4L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xmr|'}Pt[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p)3nyN=|_  
最后的布局是: ia4k:\  
                Add =nU/ [T.  
              /   \ h/<=u9J  
            Divide   5 F P@qh  
            /   \ \84v-VK  
          _1     3 ^u)rB<#BR  
似乎一切都解决了?不。 i2PZ'.sL  
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。 5/M ED}9C(  
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。 t3b@P4c \  
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: [U.v:tR   
3.vgukkk5  
template < typename Right > GaBTj_3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VT=K"`EpQ  
Right & rt) const mxJXL":|  
  { PAZ$_eSK6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |^GyH$.  
} XP?*=Z]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 </s,pe79B  
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。 v <Hb-~  
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。 z[9UQU~x?  
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。 I:$"E% >=  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 *)>do L  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? o| D^`Z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <I2z&  
<>=mCZ2  
template < class Action > ]V<-J   
class picker : public Action {/}^D-  
  { 'RTtE  
public : QCpM|,drS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3t(c_:[%  
  // all the operator overloaded |J3NR`-R  
} ; (C S8(C4[  
OM:v`<T!z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3nFt1E   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Y~qb;N\  
\VN=Ef\E  
template < typename Right > 7=k^M, a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2z\;Q8g){r  
  { &5Y_>{,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hwu4:^OL|  
} @-"R$HOT  
9y~"|t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w%xCTeK[  
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。 s-?fUqA  
m 22wF>9  
template < typename T >   struct picker_maker AyVrk 8G  
  { !wh&>3~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'fY9a(Xt.  
} ; HI!4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OW`STp!  
  { Mqv[XHfB  
typedef picker < T > result; _x %1F  
} ; *Km7U-BG  
w>979g  
下面总的结构就有了: '*R%^RK  
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。 4%_M27bu[  
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。 R^8{bP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^}>/n. %  
至此链式操作完美实现。 zY%. Rq-  
#jS[  
_H\<[-l  
七. 问题3 ebM{OI  
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。 {exrwnIZj  
*<9$D  
template < typename T1, typename T2 > <z)E (J\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \:&@;!a  
  { A3+6 #?:;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $sgH'/>  
} T+CajSV  
/Ox)|) l  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: K ,isjh2  
`|Fp^gM  
template < typename T1, typename T2 > Ceg!w#8Z,  
struct result_2 "s_Z&  
  { kGHC]Fb)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |_zO_Frtp  
} ; bd \=h1  
MR;X&Up6!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ) Yj%#  
这个差事就留给了holder自己。 EUcKN1  
    +m/,,+4  
Jqfm@Y  
template < int Order > u#jC#u^M  
class holder; &u8z5pls8  
template <> OJ,m1{9$}  
class holder < 1 > h?j_Ry  
  { oH-8r:{  
public : 9l !S9d  
template < typename T > C}"@RHEu  
  struct result_1 ?<~WO?  
  {  MCnN^  
  typedef T & result; p^X^1X7  
} ; x"\qf'{D  
template < typename T1, typename T2 > Pil;/t)"  
  struct result_2 I>n g`  
  { Mv|!2 [:  
  typedef T1 & result; F ?=9eISLJ  
} ; !%S4 n  
template < typename T > }ug xN0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d2jr8U  
  { 5*G%IR@@LK  
  return (T & )r; GYK\LHCPd  
} JN[0L:  
template < typename T1, typename T2 > .v])S}K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {fz$Z!8-  
  { ZGz|m0b (  
  return (T1 & )r1; o`?zF+M0  
} OJ3UE(,I=  
} ; sb.J bE8  
Iti0qnBN5  
template <> 7"Mk+'  
class holder < 2 > >^SEWZ_[  
  { 9&  
public : #oV+@D`  
template < typename T > .C!vr@@]  
  struct result_1 f j<H6|3  
  { VmvQvQ/9R  
  typedef T & result; 3V;gW%>  
} ; <kc# thL  
template < typename T1, typename T2 > =G${[V \  
  struct result_2 .SS<MDcqIt  
  { r>|-2}{N/  
  typedef T2 & result; x;#zs64f  
} ; z2 hFn&  
template < typename T > qqOFr!)g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~]fJlfR*  
  { YpmYxd^  
  return (T & )r; |jG~,{  
} 1oY^]OD]W  
template < typename T1, typename T2 > HW[L [&/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OAe#Wf!c  
  { tP(h9|[N  
  return (T2 & )r2; bcz-$?]  
} ]?<n#=eW  
} ; ` \ZqgX4  
iHBB,x  
74J@F2g}?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "/+zMLY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SbT5u3,'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;Yts\4BSM  
Y A&`&$  
return l(i, j) = r(i, j); PkUd~c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^[q /Mw  
Xs$Ufi  
  return ( int & )i; j8$Zv%Ca%  
  return ( int & )j; @;^Y7po6u  
最后执行i = j; @WOM#Kc  
可见,参数被正确的选择了。 vq'k|_Qi=  
=/9^, 6Q(  
q]c5MlJXF  
k$"d^*R  
nCnjq=  
八. 中期总结 )D@~|j:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E^V |  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6|;Uq'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <+U|dX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _D;@v?n6!O  
MDO$m g  
PuCc2'#  
)&W**!(C  
'Pd(\$ZY  
p2O~>97t1  
九. 简化 u$*>`Xe6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %s=Dj2+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #I0pYA2m  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jAhP> t:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ukAKFc^)k  
  +-*/&|^等 @wN G  
2. 返回引用。 nHst/5dA  
  =,各种复合赋值等 < n?=|g  
3. 返回固定类型。 cy3Td28,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EbK0j?  
4. 原样返回。 M]rO;^;6?  
  operator, W`)<vGn=Y  
5. 返回解引用的类型。 t~p y=\  
  operator*(单目) >lzA]aM$c  
6. 返回地址。 +RDJY(Y$  
  operator&(单目) tw K^I6@  
7. 下表访问返回类型。 ^twivNB  
  operator[] +wfVL|.Wq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T3,1m=S  
  operator<<和operator>> K`6z&*  
:%4imgY`  
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。 Ngy=!g?Hk=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %w}gzxN^  
wS XVyg{  
template < typename Left > nb, 2,H  
struct value_return 3MBN:dbQ  
  { !]koSw}  
template < typename T > @F5f"8!.\  
  struct result_1 <nHkg<O6Y  
  { w=_Jc8/.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "VUYh$=[  
} ; [0@`wZ  
Va<eusl  
template < typename T1, typename T2 > 5>_5]t {  
  struct result_2 WNX5iwm  
  { 2HL9E|h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &1^%Nxu1  
} ; c z'5iK  
} ; O<*5$,K9  
%V_-%/3Z  
/n5n )P@L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u?H 2%hD  
6ghx3_%w  
下面我们来剥离functor中的operator() D]03eu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 't (O$  
kuMKX`_  
return l(t) op r(t) 1 Y/$,Oa5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \Sy7 "a  
return op l(t) 0D&>Gyc*0  
return op l(t1, t2) fw-\|fP  
return l(t) op iLX_T]1  
return l(t1, t2) op eEw.'B  
return l(t)[r(t)] Mt>oI SN&d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dJuD|9R  
kI\tqNJi  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: J./d!an  
单目: return f(l(t), r(t)); ~}9PuYaD@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Hh[Tw&J4  
双目: return f(l(t)); lFG9=Wf  
return f(l(t1, t2)); Y%`SHe7M  
下面就是f的实现,以operator/为例 1T|$BK@)  
4`v!Z#e/aX  
struct meta_divide LDj<?'  
  { oOU1{[  
template < typename T1, typename T2 > Pcd *">v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0~WF{_0|  
  { J5p8nmb  
  return t1 / t2; &l2TeC@;  
} .TB"eUy  
} ; \_]En43mg  
H=c`&N7E  
这个工作可以让宏来做: ;O#g"8  
cu9Qwm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _S?qDG{E|  
template < typename T1, typename T2 > \ I[Ic$ta  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .K8w8X/3  
以后可以直接用 Sb&lhgW]c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ) ]6h y9<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ).412I  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )r6EW`$  
oy.[+EI`|  
hUpnI@  
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 c/3$AUsuO  
;/O#4]2*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lx0 ~>K]  
class unary_op : public Rettype B{6<;u)[  
  { Q(7ob}+jQ  
    Left l; @E9" Zv-$  
public : PO-"M)M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5p"BD'^:  
B|=|.qp$)  
template < typename T > 0"WDH)7hJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 h=QW5  
      { #(;<-7M2  
      return FuncType::execute(l(t)); (nSml,gU  
    } $9!D\N,}]C  
XVVD 0^ Q  
    template < typename T1, typename T2 > "E*e2W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "9y( }  
      { </zXA$m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y g|lq9gD  
    } -#:zsu  
} ; vRQOs0F;  
K|S:{9Q  
i?@M  
同样还可以申明一个binary_op U7$WiPTNL9  
F3U`ueP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a|j%n  
class binary_op : public Rettype 0S/' 94%w  
  { fRZ KEIyk  
    Left l; ^-)txC5{T  
Right r; GRqT-/n"  
public : 77 r(*.O|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vG.9 H_&  
N#xG3zZl|N  
template < typename T > k\)Cw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B}?IEpYp  
      { ;\;M =&{}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -1|iz2^N  
    } k\r(=cex6  
dR^"X3$  
    template < typename T1, typename T2 > V\5 L?}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1QqHF$S  
      { cW8\d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F'm(8/A$  
    } b-5y9K  
} ; xG2+(f#C1  
8P' ana  
e( X|3h|  
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 LaMLv<)k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _~'+Qe_o$5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <PN"oa#  
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。 +_l^ #?o,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9nSWE W  
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。。。 wBk@F5\<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }YhtUWz].  
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) DPn=n9n2  
下面是修改过的unary_op ?DV5y|}pj  
~ Hy,7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,FzeOSy'p  
class unary_op 2;3f=$3  
  { Kn;D?ioY  
Left l; &BE  g  
  vV?rpe|%  
public : c"tJld5F_  
vdDludEv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sJx+8 -  
&[mZD,  
template < typename T > ./6<r OW  
  struct result_1 0C%W&;r0  
  { AV8T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |Hr:S":9  
} ; o]n!(f<(*  
g| <wyt[  
template < typename T1, typename T2 > YGvUwj'2a  
  struct result_2 R<ND=[}s  
  { Bf`9V713  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =WZqQq{  
} ; 5~sx:0;  
I751 t  
template < typename T1, typename T2 > 9Z"+?bv/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "6ECgyD+E!  
  { `Mj}md;O"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -f1k0QwL  
} ![6EUMx  
q=Zr>I;(Ks  
template < typename T > +k<w!B*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2S3lsp5!  
  { \!50UVzm)  
  return OpClass::execute(lt(t)); EpJ4`{4  
} Z#l%r0(o  
T\s)le  
} ; [P4$Khu$  
BI?@1q}:  
zh I#f0c  
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 6M.;@t,Y  
好啦,现在才真正完美了。 YV4#%I!<  
现在在picker里面就可以这么添加了: (6p]ZY  
#zUXyT#X  
template < typename Right > "[p@tc?5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rZPT89M6  
  { N/QiI.V6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LK9g0_  
} $4FX(O0Q@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8e~|.wOL  
g?v\!/~(u  
?jQ](i&  
:p&!RI(l  
W=B"Q qL  
十. bind lS^(&<{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3VnQnd E  
先来分析一下一段例子 |%a4` w  
/Ss7"*JLe  
%h"z0@+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d'6|:z9c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w@\vHH.;V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (UCK;k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Q cjc ,  
我们来写个简单的。 x3ERCqTR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5l-mW0,MK  
对于函数对象类的版本: 8N%Bn&   
J/!cGr( B~  
template < typename Func >  h_d+$W5  
struct functor_trait ]'~vI/p  
  { c)md  
typedef typename Func::result_type result_type; $/1c= Y@  
} ; )&{K~i;:  
对于无参数函数的版本: D<i[LZd  
x_!0.SU  
template < typename Ret > Il@Y|hK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nfW&1a  
  { @XD+'{]  
typedef Ret result_type; 8.=\GV  
} ; \,Lo>G`!  
对于单参数函数的版本: g42)7  
`cQo0{xK  
template < typename Ret, typename V1 > F 09DV<j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $eV$2p3H  
  { Z4$cyL'$P  
typedef Ret result_type; [ =x s4=  
} ; Rv,JU6>i  
对于双参数函数的版本: I V%VU  
)Rat0$6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8n BL\{'B[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mV73 \P6K  
  { I]"96'|N  
typedef Ret result_type; p,pR!qC>  
} ; e^YHJ>@  
等等。。。 X2mREt9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -7uwOr  
[OTJVpC  
template < typename Func > /N>e&e[35\  
struct func_return 1T_QX9  
  { h0oMTiA  
template < typename T > ]9=h%5Ji>  
  struct result_1 X0;4_,=  
  { H xV#WoYKj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !|q<E0@w\  
} ; '$As<LOEd/  
Q(d9n8  
template < typename T1, typename T2 > rKHY?{!  
  struct result_2 'evj,zFhW  
  { H+}"q$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @UBjq%z  
} ; wfL-oi'5  
} ; 8E&XbqP+  
aKUS5jDu  
\? j E#^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "!>DX1rsi  
]u-]'P  
template < typename Func, typename aPicker > ultG36.x  
class binder_1 m+{K^kr[  
  { _mS!XF~`P  
Func fn; }),w1/#5u8  
aPicker pk; 9%ii '{  
public : FEPXuCb  
t#nn@Yf  
template < typename T > LN l#h  
  struct result_1 3QSZ ZJ  
  { xt'tL:d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .,~(%#Wl$  
} ; A`}yBSb  
m|=Ecu  
template < typename T1, typename T2 > `6y{.$ z  
  struct result_2 P X;Ed*y  
  { /:<IIqO.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6~#Ih)K  
} ; HIGq%m=-x  
;U: {/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2,vB'CAI  
7:]Pl=:X  
template < typename T > &bgvy'p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 04J}UE]Ww  
  { 2#X4G~>#h  
  return fn(pk(t)); n\I#CH0V  
} (qn2xrV  
template < typename T1, typename T2 > ;v17K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +6smsL~<#v  
  { k"k J_(  
  return fn(pk(t1, t2)); d_S*#/k  
} %8aC1x  
} ; nFX_+4V2  
4RKW  
5dx&Qu'}ZS  
一目了然不是么? Fg$3N5*  
最后实现bind o!E v;' D  
e& ANp0|W  
RUCPV[{b  
template < typename Func, typename aPicker > (F7_S*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IdIrI  
  { ^1:U'jIXO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); oIGrA-T}  
} c/L>>t  
=H0vE7{*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #{r#;+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e@@?AB$n(  
,=(Z00#(  
十一. phoenix xE}VTHFo'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hA 3HVP_  
SUWD]k>PH  
for_each(v.begin(), v.end(), O_$dI*RK  
( VZ>On$hp  
do_ d;Hn#2C  
[ +^rh[>W  
  cout << _1 <<   " , " W$JebW<z(  
] 9 7%0;a8  
.while_( -- _1), JB</euyV  
cout << var( " \n " ) BY\:dx)mK  
) =k}SD96  
); 3`O?16O  
}}QTHR  
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: G{aT2c  
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 TUL_TR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0Q"u#V Sp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @L84>3O  
#6+ FY+/  
rA0,`}8\  
template < typename Cond, typename Actor > N-lGa@ j  
class do_while 6*9}4`  
  { 0U66y6  
Cond cd; )PkNWj6%y  
Actor act; Xf =XBoN|  
public : H-rWDN#  
template < typename T > |6J ?8y  
  struct result_1 4@ILw  
  { |{g+Y  
  typedef int result_type; STfyCtS  
} ; [~W`E1,  
|VOg\[f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D+V7hpH-  
Mv|ykJoz"  
template < typename T > &a!BD/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [MX;,%;;  
  { ^/wfXm  
  do s )voII&  
    { aI zv  
  act(t); c_{z(W"  
  } pDPxl?S  
  while (cd(t)); d lH$yub  
  return   0 ; iK;dU2h  
} +&tgJ07A  
} ; Q8p&Ki;i  
-7WW[ w  
78n=nHS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2^~<("+w  
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。 (-7ZI"Ku  
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。  R7oj#  
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。 %v5R#14[n  
下面就是产生这个functor的类: 1rw0sAuGy  
W]<$0  
K.tlo^#^B[  
template < typename Actor > "Z,q?Fc  
class do_while_actor J?)RfK|!  
  { LCXO>MXN  
Actor act; ZZ/cq:3$P  
public : @#+jMV$g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p\wJD1s  
lM\LN^f5*  
template < typename Cond > zHB_{(o7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f<i7@%  
} ; Rg29  
F9c`({6k  
RnVtZ#SCh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m!XI{F@x  
最后,是那个do_ "re-@Baw  
u#W5`sl  
BUUf;Vv  
class do_while_invoker 0m[dP  
  { \a "Ct'  
public : u]C`6)>  
template < typename Actor > O(2cWQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BOlAm*tFt  
  { i< (s}wg  
  return do_while_actor < Actor > (act); QrD o|GtE  
} {hSGv   
} do_; nR \'[~+  
${~|+zdB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Itm8b4e9;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &0N<ofYX  
最后来说说怎么处理break和continue ~+D*:7Y_  
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。 q)u2Y]  
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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