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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `F$lO2#k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kQ`p\}7_  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 7O-fc1OTv  
ny"z<N&}/  
 MwC}  
K|Xr~\=  
  class filler &Nw[J5-"k  
  { CjGQ  
public :  r4M;]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .*X=JFxl  
} ; c2u*<x  
{G+iobQdd  
9S|a!9J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: []$L"?]0uk  
VfFbZds8f  
 5]*!N  
9$L2 a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v,kvLjqt  
h0?w V5H  
W2&(:C8V@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aL&nD1f=!-  
,1B` Ve  
?IG[W+M8  
s o7.$]aV  
二. 战前分析 FeNNzV=  
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。 qfX26<q  
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 e^}@X[*'#  
qP$)V3l  
kEp{L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vSy[lB|)24  
  /* --------------------------------------------- */ :Y|[?;  
vector < int *> vp( 10 ); Am|)\/K+Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _3IRj=Cs  
/* --------------------------------------------- */ w6h*dh$w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :'FCeS9  
/* --------------------------------------------- */ }]Nt:_UCX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3RF`F i  
  /* --------------------------------------------- */ U4[GA4DZ   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2wJa:=$  
/* --------------------------------------------- */ #5=W[+4eN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q-7L,2TL  
i<(~J4}b  
{rwT4]4  
"d`u#YmR  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7&dK_x,a  
1._1, _2是什么? (^"2"[?a  
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。 lPD&Doa  
2._1 = 1是在做什么? pL . 0_  
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。 !X9^ L^v}  
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。 ^zW=s$\Fo  
e$Mvl=NYp\  
Z]w?RL  
三. 动工 qLPuKIF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1ASoH,D/  
eM@xs<BR  
91-[[<  
tAPf#7{|   
template < typename T > .Q^V,[on1T  
class assignment fRT4>So   
  { ^#XQ2UN  
T value; pfs]pDjS:  
public : ]:;dJc'  
assignment( const T & v) : value(v) {} \XO'7bNu-  
template < typename T2 > :H:Se  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aU@1j;se@  
} ; E $P?%<o  
?E<9H/  
\8g= Ix  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W4bN']?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;E ,i  
* F_KOf9p  
"jLC!h^N  
:G#+ 5 }  
  class holder cvQAo|  
  { {9@u:(<X9  
public : <xe_t=N  
template < typename T > Cg|\UKfy$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1:r#m- \  
  { 1rS8+!9C  
  return assignment < T > (t); :[CEHRc7x  
} G8 q<)  
} ; >FKwFwT4D  
wFMw&=j  
&8Z .m,s]  
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: BOh^oQh  
8.>himL  
  static holder _1; :wN !E{0j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .lq83; k  
.wmqaLd%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n @,.  
而不用手动写一个函数对象。 +xgP&nw[-  
yn"4qC#Z  
7xQ:[P!G+  
Y%?*Lj|  
四. 问题分析 jE wt1S V  
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。 ^}{x).  
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。 nMZ)x-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9e c},~(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P -nhG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YaL:6[6  
]31=8+D  
五. 问题1:一致性 QQ_7Q^  
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?| c/ih%xR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h5pfmN\-5  
rmo\UCD  
struct holder dGi HO  
  { I{r*Y9  
  // l^OflZC~  
  template < typename T > }r!+wp   
T &   operator ()( const T & r) const t=xEUOQAn  
  { qTN%9!0@9  
  return (T & )r; n>R(e>  
} ,lStT+A  
} ; =<#G~8WYz  
U4^c{KWS  
这样的话assignment也必须相应改动: ?Pp*BB,*y  
IVkB)9IW  
template < typename Left, typename Right > z#ki# o  
class assignment *z)gSX  
  { ,[t? $Cy ;  
Left l; "M!m-]  
Right r; 6 Bdxdx*zt  
public : UAT\ .  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9cUa@;*1  
template < typename T2 > 1YJ?Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } biU_ImJ>0  
} ; |Tc4a4jS  
gBi3^GxjM?  
同时,holder的operator=也需要改动: 9Li*L&B)  
=>B"j`oR  
template < typename T > E5@=LS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CoNaGb  
  { zSQy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ux)*B}/xh  
} M?UUT8,  
6% ofS8 [  
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。 $Seh4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &Cv  
|bnYHP$!  
return l(rhs) = r; T'vI@i9  
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。 TH'8^wf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [A/2 Ms  
X-_VuM_p  
template < typename Tp > l>b'b e9  
class constant_t >e R^G5rn;  
  { ]W14'Z  
  const Tp t; @$n $f  
public : cS7\,/4S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rU&Y/  
template < typename T > p\&/m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L;u5  
  { HXSryjF?  
  return t; S-88m/"]s  
} GT6i9*tb #  
} ; _^#eO`4"  
;Vat\,45pg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &C+2p  
下面就可以修改holder的operator=了 2O Ur">_  
o]Ne|PEpO  
template < typename T > ZxSFElDD]E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Cj-&L<  
  { ,++HiYOG}e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1Ub=RyB  
} X"+p=PGZK  
qi7C.w;  
同时也要修改assignment的operator() _7Y-gy#\a  
O5-GrR^yt  
template < typename T2 > >pLJ ,Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _$c o Y  
现在代码看起来就很一致了。 UtTlJb{-j  
H Eq{TUTr  
六. 问题2:链式操作 M.t,o\xl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g:)iEw>a  
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。 V&:x+swt  
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。 ZH;4e<gg  
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。 q9rm9#}[J#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fEXFnQ#  
%'s_ =r`  
template < typename T > ajk}&`Wj"  
struct result_1 2e%\aP`D2  
  { E-.X%xfO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n({%|O<|  
} ; rP7 QW)NF  
s0;a j<J  
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: 4h|*r !  
ial{A6X  
template < typename T > \XV8t|*  
struct   ref ?SFQx \/  
  { A/I\MN|  
typedef T & reference; l$\2|D  
} ; GWuKDq  
template < typename T > jOzXyDq  
struct   ref < T &> NT 5=%X]  
  { ,H+Y1N4W(  
typedef T & reference; hxMRmH[f:  
} ; K*T^w3=  
/}~=)QHH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;hDk gp  
T,9q~*"  
template < typename T > _xCYh|DlQ|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bl a`B=r  
  { EQ~<NzRp=  
  return l(t) = r(t); |8CxMs  
} u*2?Gky  
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。 ?V!5VHa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9zqo!&  
g@!U^mr*3  
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 bI:W4y>I=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5e,u*J]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |3e+ K.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l%_K$$C  
最后的布局是: $aJ6i7C,j}  
                Add L$_%T  
              /   \ 3f^Pr  
            Divide   5 \h=*pAf  
            /   \ \OkZ\!<hg  
          _1     3 L#K`F8Wi=  
似乎一切都解决了?不。 <">epbV6  
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。 C3W4:kbau  
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。 kR97 )}Y  
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: dX/7n=  
zJy=1r  
template < typename Right > YdO*5Gb6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tWy.Gz\  
Right & rt) const tlp,HxlP  
  { ZN)EbTpc\a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <(>t"<  
} e&ysj:W5 "  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *`"+J_   
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。 #'1dCh vZ  
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?o%/bw:  
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。 P05`DX}r,  
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。 -V{"Lzrfug  
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? 7d%x7!E   
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: kqih`E9P7B  
Skci;4T(  
template < class Action > 7\%JJw6h  
class picker : public Action 1Mp-)-e  
  { HBe*wkPd  
public : Sk+XBX(}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [5L?#Y  
  // all the operator overloaded 1-E6ACq  
} ; r9{@e^Em  
2k<#e2  
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。 7OmT^jV2  
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: ds!n l1  
I{dy,\p  
template < typename Right > j3 6Y Iz$a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z}!'fX."  
  { GgY8\>u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #fa,}aj  
} !0?o3,of-  
^7+;XUyg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fdK E1,;  
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。 +_fFRyu>  
#d,)Qe[  
template < typename T >   struct picker_maker }~zDcj_  
  { )/ 'WboL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; td7(444]  
} ; Vxap+<m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P _fCb  
  { w~v6=^  
typedef picker < T > result; rZdOU?U  
} ; })^eaLBR4  
5]I)qij q  
下面总的结构就有了: lfDd%.:q4S  
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。 _1E c54D  
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。 F_:zR,P%#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @Nsn0-B?ne  
至此链式操作完美实现。 (n7xYGfYS  
^ 3 4Ng  
*:TwO=)  
七. 问题3 `ZEFH7P  
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。 ;]1t| td8  
B,%6sa~I  
template < typename T1, typename T2 > }nPt[77U_7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *$%~/Q@]  
  { + GQ{{B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $,by!w'e:l  
} D%o(HS\E  
Vv+nq_  
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: 7<]&pSt=  
%OgK{h  
template < typename T1, typename T2 > I"czo9Yspd  
struct result_2 W8^A{l4  
  { ho{%7\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; neM)(` gp  
} ; dj (&"P  
n(Nu  
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? 9*I[q[>9  
这个差事就留给了holder自己。 =JE<oVP8  
    wicsf<]  
B(Yg1jAe  
template < int Order > z8a{M$-Q  
class holder; .B~yI3D`M  
template <> m]U  
class holder < 1 > KdozB!\  
  { qc,EazmU  
public : xwsl$Rj  
template < typename T > XlF,_  
  struct result_1 vaF1e:(  
  { H.l0kBeG  
  typedef T & result; Q +l{> sL  
} ; W[J2>`k9  
template < typename T1, typename T2 > 0-uj0"r`  
  struct result_2 yT OZa-  
  { tZ62T{, a  
  typedef T1 & result; bgE]Wk0  
} ; 0o$RvxJ  
template < typename T > p]S'pzh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A<c<!N  
  { ktqFgU#rT  
  return (T & )r; ,X_3#!y  
} &cyB}Gv  
template < typename T1, typename T2 > 16Ka>=G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fu{VO~w  
  { geK;r0(f  
  return (T1 & )r1; !%R):^R8  
} Ld_uMe?Z  
} ; LI}e_= E  
19GF%+L ,  
template <> <$?#P#A  
class holder < 2 > sT1OAK\^  
  { U3Gg:onuE  
public : [\Wl~ a l  
template < typename T > I_f%%N%  
  struct result_1 Zex~ $r  
  { cG0)F%?X?  
  typedef T & result; ^NU_Tp:2^  
} ; \,NT5>  
template < typename T1, typename T2 > ]p+KN>1e  
  struct result_2 X_X7fRC0  
  { gHp4q!SJ7  
  typedef T2 & result; yx?oxDJg  
} ;  =AaF$R  
template < typename T > XO?WxL9k]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L>/$l(  
  { PYi<iSr  
  return (T & )r; ,s%+vD$O^  
} RvA "ug.*  
template < typename T1, typename T2 > 2d|^$$#`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0c"9C_7^g  
  { 2UYtEJ(?`{  
  return (T2 & )r2; 5w>TCx  
} V$DB4YM1k  
} ; ]E"J^mflGK  
|+8rYIms`  
V8F! o  
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> >。 JQ}4{k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]EF"QLNN(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'uz o[>p  
R $<{"b  
return l(i, j) = r(i, j); !2AD/dtt   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4S>#>(n7=  
Q3+%8zZI  
  return ( int & )i; ? XVE {N  
  return ( int & )j; bh8GP]*E|  
最后执行i = j; ]GRVU  
可见,参数被正确的选择了。 hs+)a%A3G  
.&]3wB~  
x!S}Y"  
FiRe b3zR  
]{i0?c  
八. 中期总结 =zAFsRoD_B  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?8grK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ecl6>PS$'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M1P;x._n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]Y$Wv9 S6  
nO`[C=|  
^WWr8-  
s +S6'g--  
>9nVR  
of7'?]w  
九. 简化 &Pv$nMB$I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^K[xVB(&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A-vYy1,'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \s8h.xjU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #bGYHN  
  +-*/&|^等 # r>)A  
2. 返回引用。 C4X3;l Z%S  
  =,各种复合赋值等 +{6:]  
3. 返回固定类型。  1l}Am>}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DZESvIES  
4. 原样返回。 ~<IQe-Q 5  
  operator, N>L)2WKFT  
5. 返回解引用的类型。 r.LOj6c  
  operator*(单目) CPsl/.$tC  
6. 返回地址。 {1UU `d  
  operator&(单目) [xfg6  
7. 下表访问返回类型。 p `oB._ R  
  operator[] nRq[il0 `i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Xq"9TYf$  
  operator<<和operator>> V=1yg24B<  
Y -BZV |  
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。 KvPLA{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H^B,b !5i  
0ZL>-  
template < typename Left > -{?xl*D  
struct value_return "{S4YA  
  { kSge4?&  
template < typename T > !eb{#9S*  
  struct result_1 \l[AD-CZPh  
  { N-}OmcO]e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  k_^ 4NU  
} ; @/01MBs;  
b<r*EY  
template < typename T1, typename T2 > [r]<~$  
  struct result_2 pR*3Q@Ng  
  { Bd>ATc+580  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o=5hG9dj  
} ; RAEN  &M  
} ; &QH mo*  
TgRG6?#^l  
Ak`?,*L M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q[`2? j?  
.Xxxz Wyk  
下面我们来剥离functor中的operator() "AWk jdj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K;`*n7=IA  
1-4[w *u>  
return l(t) op r(t) w3fD6$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JqN$B\J,  
return op l(t) NXOvC!<  
return op l(t1, t2) e \kR/<L  
return l(t) op P4MP`A  
return l(t1, t2) op 6QPbmO]z  
return l(t)[r(t)] w3>G3=b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H?ue!5R#L  
?q'r9Ehe  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Xn!=/<TIVz  
单目: return f(l(t), r(t)); &$qIJvMiK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]/R>nT  
双目: return f(l(t)); ]YD qmIW  
return f(l(t1, t2)); D* HK[_5  
下面就是f的实现,以operator/为例 )B @&q.2B=  
N0 t26| A  
struct meta_divide (hY^E(D  
  { Jju?v2y`  
template < typename T1, typename T2 > SN QLEe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l29AC}^  
  { ]?jmRk^ .  
  return t1 / t2; Gv(n2r  
} <(qdxdUp  
} ; (ke<^sv7!  
b]8\% =d  
这个工作可以让宏来做: I= z+`o8  
.lc gM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jd+HIR  
template < typename T1, typename T2 > \ !wrAD"l*@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x||b :2  
以后可以直接用 lnxA/[`a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Oo\~' I  
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 @zix %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。。。) sg]g;U  
@[rlwwG,  
r7)iNTQ1  
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 E?m W4?  
.e:+Ek+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NXE1v~9V  
class unary_op : public Rettype 8,m:  
  { 8H SGOs =8  
    Left l; F|WH=s3  
public : okW'}@jD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C|ou7g4'p  
\ItAc2,Fl  
template < typename T > ~1{~iB2G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ~#z b  
      { ~-(X\:z}  
      return FuncType::execute(l(t)); tkix@Q!;\  
    } JAL"On#c#0  
Ly/5"&HD  
    template < typename T1, typename T2 > eR8>5:V_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K*MI8')  
      { stCFLYox  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yD ur9Qd6  
    } lzZ=!dG  
} ; 5g4c1K  
jmnrpXaAx  
5YiBw|Z7 "  
同样还可以申明一个binary_op N<lf,zGw  
"\1V^2kMr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yj`xOncE}  
class binary_op : public Rettype C_hIPMU=  
  { 3j$,x(ua9  
    Left l; l_=kW!l  
Right r; <gr2k8m6$  
public : m9m~2   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z;i4F.p  
-IS?8\ Q<  
template < typename T > n~&e>_;(.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \cq.M/p  
      { q/YO5>s15  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =0mGfT c  
    } o Bp.|8-  
5s2/YG=  
    template < typename T1, typename T2 > e-o$bf%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !]WC~#|{B  
      { 4> [tjz.?k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B.[5N;c  
    } ["?WVXCF8|  
} ; QnDLSMx)  
fm,:8%  
V=H}Ecd  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `_+m3vHG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QmB,~x{j>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]G2%VKkr  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C}mWX7<Z.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e%DF9}M  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~;Xkt G:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d`Em) 3v  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b(gcnSzM2  
下面是修改过的unary_op m-!z(vcn  
|teDe6 \m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k+&1?]   
class unary_op SxCzI$SGu  
  { ,_t}\7  
Left l; ;]h:63 S  
  FUTDR-q O  
public : 'r?OzFtxh  
g7W\  &  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I*)eP||  
ma4r/8Q  
template < typename T > 1]XIF?_D m  
  struct result_1 j2|!h%{nI  
  { lf9_!`DGV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *C?x\.\C  
} ; > 'KQL?!F  
6<A3H$3b  
template < typename T1, typename T2 > oWc +i U(  
  struct result_2 Ti9cN)lq&  
  { TDQh^Wo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KbV%8nx!!  
} ; zoBjrAyD  
y7s.6i}7  
template < typename T1, typename T2 > Y:="vWWG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V/-~L]G  
  { (gv ~Vq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D+  **o  
} M+TF0c  
ETVT.R8   
template < typename T > >taZw '  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jid:$T>  
  { W(tXq  
  return OpClass::execute(lt(t)); wen6"  
} {n%U2LVL  
$yb8..+  
} ; Q-N.23\1  
 qz:_T  
H{T)?J~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug dfq5P!'  
好啦,现在才真正完美了。 YR`Mi.,Sfm  
现在在picker里面就可以这么添加了: \ o&i63u  
1P\_3.V{  
template < typename Right > [}_ar  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7e"(]NC84  
  { uNY]%[AnJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ] H[FZY  
} i=<(fq  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <!|2Ru  
6l$o^R^D  
'17u Wq  
rbP3&L  
:r/rByd'  
十. bind *lG$B@;rc|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y!^RL,HIL  
先来分析一下一段例子 /(nA)V( :  
 U\~[  
 OkO"t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fwQ%mU+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )V}u1C-N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #UJ@P Dwil  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ve8`5  
我们来写个简单的。 i,,>@R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z[ ;{p.W  
对于函数对象类的版本:  . yu  
LVLh&9  
template < typename Func > j{P,(-  
struct functor_trait :7!/FBd  
  { 8LwbOR"  
typedef typename Func::result_type result_type; #PA"l` "  
} ; 6CU8BDN  
对于无参数函数的版本: 1.H"$D>TC  
 Phgn|  
template < typename Ret > ]@ [=FK^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }wkBa]  
  { ]3QQ"HLcp  
typedef Ret result_type; _L!"3  
} ; D\V}Eo';6  
对于单参数函数的版本: Krq^|DY  
.+B)@?  
template < typename Ret, typename V1 > g%=\Wiit]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g}qK$>EPS  
  { vFCp= 8h  
typedef Ret result_type; oa1a5+ A  
} ; :WCUHQ+  
对于双参数函数的版本: w-CuO4P  
y_QxJ~6t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1=(i{D~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |$b4 {  
  { I( y Wct  
typedef Ret result_type; l1wxs@](  
} ; L6A6|+H%E  
等等。。。 sq)Nn&5A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sX_^H%fd  
!P92e1  
template < typename Func > Cm ;N5i  
struct func_return iy: ;g  
  { Y9w= [[1  
template < typename T > \K?./*  
  struct result_1 Y*Q( v  
  { -I8%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PUYo >eB)0  
} ; ln=zGX.e  
&GD7ldck  
template < typename T1, typename T2 > {h%.i Et%  
  struct result_2 $oua]8!  
  { mc$c!Ax*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *BO4"3Z  
} ; t583Q/1@  
} ; ! 6 $>|  
nf G:4k,  
9wb$_j]F`#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @g=A\2  
?<LG(WY  
template < typename Func, typename aPicker > n'h )(^  
class binder_1 w\2[dd  
  { r 2H'r ,N  
Func fn; rP\ 7C+  
aPicker pk;  +NXj/  
public : f@/qW!o  
-=sxbs.aA  
template < typename T > \A~  '&  
  struct result_1 ~V|!\CB  
  { "4?hK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !eTS PM  
} ; +`4}bc ,G  
#U_u~7?H$  
template < typename T1, typename T2 > z~Pmh%b  
  struct result_2 ``E;!r="v  
  { fVN}7PH7+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $cy:G  
} ; /pge7P  
,/ig8~u'c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AeJM[fCMa  
f%}+.e D  
template < typename T > bn(Scl#@K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JX/d;N7a  
  { OLR1/t`V  
  return fn(pk(t)); !S-hv1bE  
} }-Ma ~/  
template < typename T1, typename T2 > )Ud S (Bj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Fs LF  
  { uE|[7,D7;u  
  return fn(pk(t1, t2)); s+w<!`-  
} Y'HF^jv]R  
} ; N*MR6~z4  
0*"j:V  
=dw1Q  
一目了然不是么? AP7W)S  
最后实现bind R`?^%1^N  
lKD@2  
Uy1xNb/d  
template < typename Func, typename aPicker > [ O)Zof  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;VH]TKkk  
  { <EUSl|6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "PHv~_:^R  
} g|HrhUT;  
9]w0zUOL6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^U?(g0<"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9M=K@a  
c\'pA^m 6  
十一. phoenix ri;M7rg`.{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .0-m=3mp2  
ykeUS zz2  
for_each(v.begin(), v.end(), Y_B 4s-  
( iL gt_@g  
do_ 4a|Fx  
[ '9dtIW6E  
  cout << _1 <<   " , " Om"3Q/&  
] Mfr#IzNHN  
.while_( -- _1), <khAc1"  
cout << var( " \n " ) UmE{>5Pt  
) \|t0~sRwh  
); y~=hM   
>PVi 3S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @[RY8~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 614/wI8(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9"RfL7{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rQm  
8'[wa  
"poTM[]tZ7  
template < typename Cond, typename Actor > =4 H K  
class do_while bx^EaXj(r  
  { fYjsSUnf  
Cond cd; ]."c4S_)|  
Actor act; W>bW1h  
public : kw~H%-,]  
template < typename T > UhTr<(@  
  struct result_1 k f!/9  
  { ?KXQ)Y/su  
  typedef int result_type; P0(~~z&%[  
} ; {wXN kq  
&FVlTo1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7uxPkZbb  
q$rA-`jw  
template < typename T > _q_[<{#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'uzv\[  
  { ^z;,deoGh  
  do tuUXW5!/  
    { o#) !b:/  
  act(t);  BZc-  
  } <'_GQM`G  
  while (cd(t)); Lp)8SmN  
  return   0 ; {kH^OZ^(e  
} JW [\"`x!  
} ; ;j>d"i36&  
;Hb[gvl   
8m6nw0   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uW9M&"C~  
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。 4Z9 3 g {  
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。 mVAm^JK  
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。 J\$l3i/I  
下面就是产生这个functor的类: R<HZC;x  
[5*-V^m2  
'm5(MC,  
template < typename Actor > 7B!Qq/E?g  
class do_while_actor s)8M? |[`I  
  { %,cFX[D/)  
Actor act; 5a!e%jj  
public : PB67 ?d~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o'C.,ic?C  
U hhmG+  
template < typename Cond > aZ>\*1   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cu?(P ;mQi  
} ; ]U1,NhZu  
$jh>zf  
)9*3^v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gNN" H#=2  
最后,是那个do_ sg"D;b:X  
Z"|P(]A  
xM//]  
class do_while_invoker M6*{#Y?  
  { tZCe?n]  
public : *F*jA$aY  
template < typename Actor > N$&ePU J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K[ gWXBP  
  { <bZm  
  return do_while_actor < Actor > (act); NVqC|uEAF  
} akW3\(W}  
} do_; 6Su@a%=j  
"5JNXo,H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n=o'ocdS)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tm1UH 4  
最后来说说怎么处理break和continue za]p,bMX  
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 VdC?A|  
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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