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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i[O{ M`Z%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $a.,; :  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, x T{s%wE  
z0-[ RGg  
!;U;5e=0  
87p tab@  
  class filler )TtYm3,  
  { FE4P EBXvu  
public : g}gOAN3.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ? \p,s-CR:  
} ; 6BY(Y(z  
9.^2CM6l  
QTmMj@R&(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: k8S`44vj  
Dwa.ZY}-  
QZ2a1f'G  
F['%?+<3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |Ca %dg9$@  
+d'1  
n qC@dHP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j9g0k<eg  
K4vOy_wT  
 8\Uy  
gaC [%M  
二. 战前分析 tpj6AMO/`d  
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。 ltg\x8w?c  
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 z>A;|iL  
Qk?J4 B  
n>L24rL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3ahbv%y  
  /* --------------------------------------------- */ i0g/'ZP  
vector < int *> vp( 10 ); I2^@>/p8\(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?atHZLF  
/* --------------------------------------------- */ xO 6$:o-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i@o'Fc  
/* --------------------------------------------- */ SG{&2G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <gLq?~e|A  
  /* --------------------------------------------- */ V: P   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bS&XlgnKi  
/* --------------------------------------------- */ G @8wv J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dwbt^{N ^  
/kc @ELl  
n^2'O:V s  
FC q&-  
看了之后,我们可以思考一些问题: rL23^}+^`  
1._1, _2是什么? `-yiVUp1:z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1{$=N 2U  
2._1 = 1是在做什么? )F3>  
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。 5XF&yYWq  
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。 {Z_?7J&z  
9|x{z  
xv 9 G%  
三. 动工 "YoFUfaNg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z11I1)%s  
:)j& t>aP  
6SP!J*F  
5{\;7(  
template < typename T > fIii  
class assignment N/8_0]Gf  
  { txFcV  
T value; %~EOq\&  
public : ~n{lu'SIX2  
assignment( const T & v) : value(v) {} L',7@W  
template < typename T2 > TFYp=xK(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VmP5`):?b  
} ; /ULO#CN?;  
$LHF=tYS  
"VI2--%v3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r [4dGt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aSH =|Jnc  
6>F1!Q  
miEf<<L#z  
(&oT6Ji  
  class holder *zl-R*bM$  
  { >fx/TSql:J  
public : G`R_kg9$  
template < typename T > l *]nvd_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U!i@XA%P  
  { $&KiN82,  
  return assignment < T > (t); k56*eEc  
} i/aj;t  
} ; tvR|!N }  
nna boD  
[WN2ZQ  
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: ,'a[1RN  
a{+;&j[!  
  static holder _1; [9,34/i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 my*E7[  
N51WY7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I!Uj~jV  
而不用手动写一个函数对象。 |v@ zyOq&b  
U{ ZKxE  
}ZkGH}K_}  
{9|S,<9  
四. 问题分析 Q'c[yu  
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。 5Tiap8x+<  
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。 0khAi|PY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KYC<*1k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U{PFeR,Uk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8c'5P  
R/ 3#(5  
五. 问题1:一致性 H':0  
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?| Oi$$vjs2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C`b)}dY  
^9`~-w  
struct holder }-%:!*bLj  
  { ~5 e 1&  
  // q|S,^0cU  
  template < typename T > .( X!*J]G  
T &   operator ()( const T & r) const 2PQY+[jx  
  { #p/'5lA&j  
  return (T & )r; t[%ELHV  
} (k24j*1e$  
} ; &n9 srs  
~vstuRRST  
这样的话assignment也必须相应改动: eGi|S'L'  
yYPFk  
template < typename Left, typename Right > 2hFOwI  
class assignment "J*LR  
  { 7YQ689"J6B  
Left l; b_GAK  
Right r; '[Z.\   
public : Rq,Fp/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dZ"d`M>o6  
template < typename T2 > Rkh ^|_<!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $*vj7V_  
} ; * vP:+]  
Yy4l -}"  
同时,holder的operator=也需要改动: 0w ;#4X:m  
PLs(+>H  
template < typename T > Ujfs!ikh&F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7!('+x(>  
  { )d7U3i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4<y|SI!  
} mcLxX'c6<h  
A}z1~Z+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YA*E93J0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G:Cgq\+R  
>|_B=<!99W  
return l(rhs) = r; <:I]0|[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 EV|L~^Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kd+tD!:F(  
y3!#*NU  
template < typename Tp > (qg~l@rf  
class constant_t u%rB]a$/  
  { ( Y)a`[B  
  const Tp t; n_1,-(t  
public : :my@Oxx4@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cDqj&:$e  
template < typename T > V(<(k,8=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .tt=\R  
  { Su/}OS\R  
  return t; CpdQ]Ai[  
}  Sn-D|Z  
} ; VQHQvFRZ)  
G L8 N!,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (5&l<u"K~  
下面就可以修改holder的operator=了 &E$:^a4d  
d{~Qd|<rr  
template < typename T > g%2twq_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  :IX_}|  
  {  cvO;xR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .Af H>)E  
} #Q$`3rr  
m`H9^w%W  
同时也要修改assignment的operator() g0"KC X  
-KU@0G  
template < typename T2 > Ps9YP B-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  Wkc^?0p  
现在代码看起来就很一致了。 VO+3@d:  
hSfLNvK  
六. 问题2:链式操作 C^!ej"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hv 8j$2m  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^9xsbv B0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8`;3`lZ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -[-Ry6G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &$hT27A>k  
C 8q VYrw  
template < typename T > hP26Bb1  
struct result_1 atWB*kqI  
  { Z=CY6Zu7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a#i%7mfn  
} ; ?*A"#0  
O!.mc=Gx7  
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: 3:G94cp5  
kU$M 8J.  
template < typename T > TM?7F2  
struct   ref E?3$ *t  
  { TM1J1GU  
typedef T & reference; P'q . _U  
} ; `8N],X  
template < typename T > *'h vYl/?>  
struct   ref < T &> nO7#m~  
  { Rhil]|a/  
typedef T & reference; NJTC+`Hm  
} ; dI|`"jl#  
vV+>JM6<K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8GFA}_(^R  
O4w:BWVsn  
template < typename T > ; #^Jy#)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PmT,*C`/X  
  { 'c|Y*2@  
  return l(t) = r(t); 6mbHfL>cO  
} d( +E0  
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。 XG_Iq ,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UON W3}-  
8/* 6&#-  
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 [Q*aJLG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HOY9{>E}z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /"%QIy'{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Il9pL~u  
最后的布局是: F Wzf8*^  
                Add j2"Y{6c  
              /   \ b(McH*_8e  
            Divide   5 GDj ViAFm  
            /   \ 9XPQ1LSx  
          _1     3 !%_H1jk  
似乎一切都解决了?不。 L?( % *  
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。 k 1   
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。 J((.zLvz  
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: 8{Id+Q>Vo,  
>J[Wd<~t  
template < typename Right > B[rxV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  >o"3:/3  
Right & rt) const (G:K?o)  
  { 8FY/57.W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9#AsSbBpf  
} @43o4,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RU^lR8;  
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。 [F< Tl =  
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。 c(<,qWH  
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。 bs_"Nn?  
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。 dQ4K^u  
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?  ^"d!(npw  
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: v|v^(P,o  
JV#)?/a$z  
template < class Action > 044*@a5f  
class picker : public Action {%;KkC8=R  
  { jW-j+ WGSM  
public : Z 7M%}V%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $&|*v1rH  
  // all the operator overloaded Nl^{w'X0h  
} ; &G>EBKn\2`  
L('G1J}  
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。 d#9"_{P  
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: F+@E6I'g  
a+CHrnU\;  
template < typename Right > 6T_Mk0Sf+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const buhn~ c  
  { g(0 |p6R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $LF  
} Bjz\L0d  
K"sfN~@rT[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KR6*)?c`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 hC.7Z]  
<E|K<}W#  
template < typename T >   struct picker_maker bTn7$EG  
  { 43;@m}|7$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _r}oYs%1  
} ; )oSUhU26}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f*g>~!  
  { t?0D*!D  
typedef picker < T > result; '`Smg3T!~S  
} ; xwj%X%2  
dsP1Zq  
下面总的结构就有了: !(hP{k ^g  
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。  |Aw(v6  
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。 ,Jf)A/_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d/GP.d  
至此链式操作完美实现。 x hFQjV?V  
*My?l75  
u|=G#y;3  
七. 问题3 eYurg6Ob~  
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。 b-{\manH  
L30x2\C  
template < typename T1, typename T2 > 26E"Ui5q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .d5|Fs~B  
  { gnoV>ON0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N2VF_[l  
} +OF(CcA^  
zJ#e3o .  
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: B(mxW8y  
EO,;^RtB  
template < typename T1, typename T2 > FG~p _[K  
struct result_2 6$>m s6g%  
  { Hm+-gI3*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,XW6W&vR;  
} ; Lrr^obc  
fz W%(.tc\  
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? 2FO.!m  
这个差事就留给了holder自己。 ,sk;|OAI  
    '?5=j1  
0*%j6*XDq9  
template < int Order > 3R?7&oXvH  
class holder; Ho?+?YJ#P  
template <> WIo^=?%  
class holder < 1 > 8=7u,t  
  { 2;4Of~  
public : GG\]}UjX  
template < typename T > ^\cB&<h  
  struct result_1 r+;C}[E  
  { jz|zq\Eek  
  typedef T & result; \qAMs^1-  
} ; }VE[W  
template < typename T1, typename T2 > O!z H5  
  struct result_2 e+=Ojo#  
  { >#R<*?*D}  
  typedef T1 & result; ~\K+)(\SNp  
} ; 0z."6 r  
template < typename T > J W&/l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >.PLD} zE_  
  { K,' ]G&K  
  return (T & )r; Zb7KHKO{  
} (^eSm]<  
template < typename T1, typename T2 > IR>^U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .F.4fk  
  { l_u1 ~K  
  return (T1 & )r1; |nXs'TO'O  
} MyuFZ7Q4$  
} ; mY.[AIB  
sRo%=7Z  
template <> F5.Vhg  
class holder < 2 > WB5[!  
  { pr/yDG ia  
public : d>NElug  
template < typename T > p[&'*"o!/  
  struct result_1 GS~jNZx  
  { %Md;=,a:6  
  typedef T & result; Cdiu*#f  
} ; m$A|Sx&sG$  
template < typename T1, typename T2 > f6^H Q1SSt  
  struct result_2 (I,PC*:  
  { j0o_``  
  typedef T2 & result; 8;.WX  
} ; R3&W.?C T  
template < typename T > a`GoNh,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @y9_\mX!s  
  { E<'3?(D9hL  
  return (T & )r; /l0\SVwa>  
} Ve7[U_"  
template < typename T1, typename T2 > >t?;*K\x"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const " 9 h]P^  
  { vhZpYW8  
  return (T2 & )r2; d/- f]   
} <<v,9*h  
} ; k5=0L_xc  
,;H)CUe1"  
qbHb24I  
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> >。 ve=oH;zf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gs.id^Sf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FbJlyWND  
+D`IcR-x  
return l(i, j) = r(i, j); "m _wYX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c5<M=$  
P$Xig  
  return ( int & )i; k%/Z.4vQG  
  return ( int & )j; qWtvo';3  
最后执行i = j; 5>"$95D  
可见,参数被正确的选择了。 xgL*O>l)  
@1gX>!  
U9IN#;W  
Gu|}ax"  
p-y,OG  
八. 中期总结 nod?v2%   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -O\!IXG^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a*NcL(OC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6N:fq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `K~300-hOb  
;->(hFJt  
5sEq`P}5  
%gJf&A  
zm9>"(H  
|9jeOV}/  
九. 简化 :|M0n%-X  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 YT}m 8Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'F?T4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: t@>Uc`%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |OUr=b  
  +-*/&|^等 &$qqF&  
2. 返回引用。 QK% {\qu  
  =,各种复合赋值等 OCa74)(  
3. 返回固定类型。 /^ i7^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ON~SZa  
4. 原样返回。 gsqlWfa  
  operator, 60*2k  
5. 返回解引用的类型。 Aj;Z &  
  operator*(单目) !TVlsm  
6. 返回地址。 G  2+A`\]  
  operator&(单目) k!>MZ  
7. 下表访问返回类型。 ),mKEpf  
  operator[] +tkDT@ `  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #Fl "#g$  
  operator<<和operator>> H@qA X  
b/Z=FS2T  
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。 =m:xf&r#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B5~S&HQ?B6  
0ym>Hbax)  
template < typename Left > B4r4PSB>!  
struct value_return R^<li;Km  
  { CbVUz<  
template < typename T > MVs@~=  
  struct result_1 ZC@ 33Q(  
  { y-)|u:~h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1CU-^ j  
} ; #pErGz'{  
"6w-jT  
template < typename T1, typename T2 > Vi?[yu<F  
  struct result_2 93$'PwWgiF  
  { 1\=)b< y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C,P>7  
} ; Pb]: i+c)  
} ; s% 2w&Us*  
IKMkpX!]  
R7r` (c!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WId"2W3M  
NBwxN  
下面我们来剥离functor中的operator()  SS[jk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]wMd!.lm-  
) gYsg  
return l(t) op r(t) 0D+[W5TB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F"1)y>2k  
return op l(t) P%A;EF~ v  
return op l(t1, t2) c3W9"  
return l(t) op y4PR&^l?g  
return l(t1, t2) op 'c*Q/C;  
return l(t)[r(t)] OS;qb:;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _HW~sz|  
epI&R)]   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @e8b'w3  
单目: return f(l(t), r(t)); rG|lRT3-K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {?!=~vp  
双目: return f(l(t)); _dky+ E  
return f(l(t1, t2)); I`^ 7Bk.r  
下面就是f的实现,以operator/为例 5R\{&  
"j;"\i0  
struct meta_divide b R> G%*a  
  { "SJp9s3  
template < typename T1, typename T2 > As }:~Jy|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FNL[6.!PV  
  { ?{[ ISk)  
  return t1 / t2; M{cF14cQ  
} tPBr{  
} ; _y*@Hj  
Mrysy)x  
这个工作可以让宏来做: %N$,1=0*  
D!Pv`wm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @/FE!6 |O  
template < typename T1, typename T2 > \ y.(Yh1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iZ}Afj  
以后可以直接用 cH%qoHgx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ezsb'cUa(  
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 'APtY;x^{  
(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。。。) bnHQvCO3$  
:>4pH  
]CHO5'%,$  
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 a9]F.Jm  
s.7\?(Lg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ecaEWIOG  
class unary_op : public Rettype  mo+zq~,M  
  { v|fA)W w  
    Left l; ;,2i1m0"  
public : v;m`d{(i2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o81RD#>E)  
6a6;]lsG  
template < typename T > sdN@ZP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cCx@VT`0  
      { +yYxHIOZ(  
      return FuncType::execute(l(t)); h,%`*Qg6  
    } W%&t[ _21  
WzG]9$v &  
    template < typename T1, typename T2 > omz%:'m`~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j3>0oe!  
      { DQ%bcXs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [hzw..?g  
    } `W>cA64 o  
} ; do,ZCn  
E)w6ZwV  
>=Bl/0YH  
同样还可以申明一个binary_op mV!Ia-k  
(5CdA1|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :kU#5Aj gK  
class binary_op : public Rettype K/WnK:LU  
  { X 4L"M%i  
    Left l; K^32nQX  
Right r; ~EIK  
public : z`g4<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V /i~IG`h/  
T:FaD V{  
template < typename T > )/4eT\=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cdd6*+E  
      { 6sceymq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p+x}$&<|  
    } 6=N!()s  
RJ}%pA4I  
    template < typename T1, typename T2 > yM,.{m@F<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E>LZw>^Y J  
      { ;ctPe[5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *<HA])D,  
    } eBT+|  
} ; CgT5sk}  
iA.:{^_)09  
up_Qv#`Q  
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 pW4O[v`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vciO={M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (:Y0^  
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。 I{nrOb1G(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .)(5F45Wg  
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。。。 \d-H+t]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MS5X#B  
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) Cx~,wk;=  
下面是修改过的unary_op `@<>"ff#F  
wWYo\WH'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TmviYP gb  
class unary_op \9t/*%:  
  { G/ sRi wL  
Left l; shk yN  
  9 AWFjoXl"  
public : "udA-;!@&  
q%S^3C&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S =5br  
} "QL"%  
template < typename T > _-=yD@;[D  
  struct result_1 Z Jgy!)1n  
  { U{C& R&z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k,,Bf-?  
} ; YMG~k3Yb  
zp'Vn7  
template < typename T1, typename T2 > sgLw,WZ:  
  struct result_2 b?U2g?lN:  
  { GI5#{-)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =w;~1i% .k  
} ; Au10]b  
A)9F_;BY  
template < typename T1, typename T2 > .;J6)h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \yhj{QS.k  
  { @1vpkB~ w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BMdcW MYU\  
} vqhu%ZyP  
<SKzCp\  
template < typename T > bZ SaL^^(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dKpUw9C#/  
  { WSxE/C|[  
  return OpClass::execute(lt(t)); $y_P14  
} !sVW0JSh  
Y3.^a5o  
} ; GR,gCtG+L  
=/m$ayG  
GZ1c~uAu  
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 ZH)thd9^b  
好啦,现在才真正完美了。 ':d9FzGKa  
现在在picker里面就可以这么添加了: d3;Sy`.  
2TccIv  
template < typename Right > =3;~7bYO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *v#Z/RrrA  
  { 8&wN9tPYZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K''2Jfm  
} -uei nd]  
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。 4?33t] "  
~.$ca.Gf  
2-dEie/{'  
'FM_5`&  
PiJ >gDx  
十. bind ms6dl-_t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _/z3QG{Ea^  
先来分析一下一段例子 E?(:9#02  
==npFjB  
-\&b&;_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y:YJv x6&4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `u" )*Q}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @MxB d,P  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 06NW2A%wv  
我们来写个简单的。 YP`/dX"4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2gJkpf9JN  
对于函数对象类的版本: %9OVw #P  
x"~gulcz  
template < typename Func > KkZS6rD\  
struct functor_trait TFO4jjiC"  
  { 5}4>vEn  
typedef typename Func::result_type result_type; i#I7ncX  
} ; 3vj 1FbY  
对于无参数函数的版本: '3]M1EP  
5Ve T8/7Q  
template < typename Ret > ;Dp<|n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IoCi(N;  
  { MI,kKi  
typedef Ret result_type; RA*W Ys&xb  
} ; _i2guhRs*Q  
对于单参数函数的版本: X< 4f7;]O  
qS[KB\RN1  
template < typename Ret, typename V1 > ZjveXrx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5@^['S4%8*  
  { _n+ 5{\z  
typedef Ret result_type; -'uz%2 {  
} ; cd.|>  
对于双参数函数的版本: lbm ,#  
6Ao{Aej|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (%)<jg1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <P_B|Y4N/  
  { uF\ ;m.  
typedef Ret result_type; XXy &1C  
} ; m^KK #Hw/`  
等等。。。 2`pg0ciX (  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MX s]3M  
I` q"  
template < typename Func > 6]fz;\DgP  
struct func_return .&rL>A2U  
  { N4u-tlA  
template < typename T > h 6juX'V  
  struct result_1 ;oWak`]f  
  { C!^[d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l~ZIv   
} ; u&r+ylbs I  
6tN!]  
template < typename T1, typename T2 > F!cRx%R  
  struct result_2 |g!3f  
  { ,IRy. qy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )26_7.|  
} ; kz^?!l)X0  
} ; 6XI$ o,{  
B8NMo5a  
:y^%I xs{1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?dY|,_O  
-GT&46hX  
template < typename Func, typename aPicker > sW0<f& 3  
class binder_1 '\R/-.  
  { ^gY3))2_  
Func fn; u%AyW  
aPicker pk; b 2XUZ5  
public : ,2]a<0m  
Qn`Fq,uvL  
template < typename T > v|wO qS  
  struct result_1 .NT9dX  
  { -$o4WSd~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5?-@}PL!Y  
} ; {xCqz0  
d7qYz7=d  
template < typename T1, typename T2 > /XXy!=1J  
  struct result_2 k/ hNap'0  
  { kGW4kuh)/q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /yFs$t >9  
} ; 66|$X,  
C]NL9Gq`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |WsB0R  
tQ Ia6c4|  
template < typename T > h.)o4(bO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u9D#5NvGs  
  { ~ }?*v}  
  return fn(pk(t)); X^)v ZL?  
} qORRpWyx&  
template < typename T1, typename T2 > Mc<O ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^'Qe.DW[  
  { 52q<|MW%  
  return fn(pk(t1, t2)); D0LoT?$N  
} tlcNGPa  
} ; 5'S~PQka*  
{!NX u  
[6f(3|"  
一目了然不是么? {R}Kt;L:Ut  
最后实现bind E[2xo/H  
l G $s(  
#SqU>R  
template < typename Func, typename aPicker > I3d!!L2ma  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ cm^Fi5  
  { `R,g_{M j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #GOL%2X  
} !Hx[ `3  
KLCd`vr.xf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i?B(I4a!G  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 PiF&0;  
agj_l}=gO  
十一. phoenix I:edLg1T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XY!0yAK(!  
rVv4R/3+   
for_each(v.begin(), v.end(), 'yNS(Bg=  
( G!.%Qqs  
do_ vY2^*3\<D  
[ 69$gPY'3  
  cout << _1 <<   " , " =p>IP"HJ  
] `} S; _g!  
.while_( -- _1), H,0Io  
cout << var( " \n " ) Xsd+5="{N  
) u:M)JG  
); bL0>ul"  
^n9)rsb  
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: 90UZ\{">  
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 .A apO}{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [(m+Ejzi%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ][1 iKT  
#b94S?dq  
n 'E:uXv"  
template < typename Cond, typename Actor > +MyXIWmD  
class do_while #"!q_@b,D  
  { m*~Iu<5L  
Cond cd; Sd+bnq%  
Actor act; ^]X\boWlI  
public : '?uwUBi  
template < typename T > q.!<GqSgb  
  struct result_1 |H ,-V;  
  { ph>0?Z =bn  
  typedef int result_type; !z2KQ 4C  
} ; X{ f#kB]w  
PgdHH:v)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ].HHTCD`c  
maOt/-  
template < typename T > T_Cj=>L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +{L=cWA"  
  { S,vh  
  do a~&euT2  
    {  ,$(a,`s)  
  act(t); 2`U+ !  
  } D+"+m%^>C  
  while (cd(t)); v4vIcHDs  
  return   0 ; X ;Cl8  
} uYCWsw/  
} ; :N64FR#  
ff5 e]^,  
CkR 95*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SaFNPnk=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9i+.iuE%Bu  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ndHUQ$/(  
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。 `l0"4 [?  
下面就是产生这个functor的类: U?=-V8#M|  
;VS$xnZ  
mOfTq] @B  
template < typename Actor > sw+vyBV)r  
class do_while_actor 1.I58(0~+  
  { f"R'Q|7D  
Actor act; 5+[ 3@  
public : MJ<jF(_=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]h%~'8g,  
*AJYSa,z  
template < typename Cond > ]XEUD1N;I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2:G/Oj h&]  
} ; WB5M ![  
zI"1.^Trn  
JKA%$l0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J~|:Q.Rt`  
最后,是那个do_ c\OLf_Uf  
Ogu";p(  
%r]V:d+  
class do_while_invoker J*4T| #0  
  { A,4Z{f83  
public : -+y3~^EYm,  
template < typename Actor > 2 2@w:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n;e.N:p  
  { sFw;P`  
  return do_while_actor < Actor > (act); g17 fge6%  
} O96%U$W  
} do_; "f:_(np,  
Ou{VDE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zg$NrI&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /" @cv{  
最后来说说怎么处理break和continue GDYFhH7H  
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。 5xhYOwQBo  
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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