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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda boC>N   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'NQMZfz  
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, p?Z+z  
xWenKY,  
}AMYU>YE=  
%8Z|/LGg  
  class filler Pqr Ou  
  { OEy:#9<'  
public : .-C+0L1j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E>l#0Zw  
} ; 2R_opbw  
C,OB3y  
haEZp6Z  
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: *#prSS  
CO:m]oj  
bBeFL~  
mR" 2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K^]?@oHO  
Mv7w5vTl  
~WYE"(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 75hFyh;u  
PK.h E{R  
{|Mxvp*Hg  
y]QQvCJr3d  
二. 战前分析 |*]X\UE  
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。 zCj*:n  
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 =#POMK".6  
d!}jdt5%  
xVHQ[I%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fJF8/IQ4  
  /* --------------------------------------------- */ V\k5h  
vector < int *> vp( 10 ); Pjj;.c 7_j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OVQxZ~uQ  
/* --------------------------------------------- */ {jx#^n&5R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;H m-,W  
/* --------------------------------------------- */ 0btmao-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T0*TTB&b  
  /* --------------------------------------------- */ @ 2%.>0s.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8M3p\}O  
/* --------------------------------------------- */ xvdnEaWe$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;:-2~z~~  
A3 Rm 0  
WRLu 3nBx  
' F 6au[  
看了之后,我们可以思考一些问题: |04}zU%N  
1._1, _2是什么? (<> Sz(  
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。 C~ }Wo5  
2._1 = 1是在做什么? xdbu|fC  
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。 3-9J "d !  
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。 @ @3)D%h  
D:6x*+jah)  
2t]! {L  
三. 动工 mTXNHvv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8eS@<[[F#  
|j5A U  
T_oW)G  
$E4O^0%/p  
template < typename T > ',J%Mv>Yf  
class assignment -?%{A%'  
  { M$>WmG1~D  
T value; *xZQG9`kt  
public : &t.>^7ELF  
assignment( const T & v) : value(v) {} d9[6kQ]  
template < typename T2 > 0()9vTY+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ro3I/NI>  
} ; VvM U)  
Tl/Dq(8JH  
^Lg{2hjj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P :7l#/x_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !Lg}q!*%>V  
w=P <4 bdT  
{6=H/g=:i  
Me K\eZ\  
  class holder y?R <g^A  
  { .U(SkZ`6  
public : -fSKJo#}|  
template < typename T > i/ O,`2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P`IMvOs&  
  { ++p& x{  
  return assignment < T > (t);  7 zP  
} /xrq'|r?C  
} ; /J9T=N  
"` ?W u  
d,Dg"Z  
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: Z#cU#)`y1  
7"CH\*%  
  static holder _1; ~RR_[t2Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \'^Z_6{w  
Med"dHo7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ss*2TE7  
而不用手动写一个函数对象。 Nh7!Ah  
-) v p&-  
B,VSFpPx  
{;z L[AgCg  
四. 问题分析 .+JP tL  
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。 $RFu m'`5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 k~9Ywf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PEQvEruZ}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rbJ)RN^.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8Jy1=R*S  
\%4+mgiD  
五. 问题1:一致性 :#&U95EC0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| M3ZJt'|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?=@Q12R)X  
WCfe!P?g  
struct holder 9:Z~}yX  
  { tL4]6u  
  // vM4`u5  
  template < typename T > kq.R(z+  
T &   operator ()( const T & r) const v8fZ?dx  
  { pt|$bU7  
  return (T & )r; ;Q,).@<C  
} |s3HeY+Co  
} ; U+}9X^  
g7Q*KA+  
这样的话assignment也必须相应改动: *ej o6>  
_ L:w;Oy9T  
template < typename Left, typename Right > my\oC^/9  
class assignment hr}R,BR|  
  { Ef*.}gcU  
Left l; sFz4^Kn  
Right r; N n-6/]d#  
public : Exs _LN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +MoxvW6  
template < typename T2 > +fQ$~vr{'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O>):^$-K%  
} ; KZ >"L  
tIy/QN_42  
同时,holder的operator=也需要改动: 2mp>Mn~K^  
u(G;57ms  
template < typename T > (lck6v?h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PQ#-.K  
  { |`D5XRVbi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q@.9wEAJ  
} _.8]7f`*Gc  
^l2d?v8  
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。 _TcQ12H 5<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X'Il:SK  
 9DAwC:<r  
return l(rhs) = r; FEi,^V  
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。 Ly/~N/<\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _j<M}  
iuk8c.TAR  
template < typename Tp > %>:)4A  
class constant_t :<7>-+pa  
  { V^5k> `A  
  const Tp t; 3UtXxL&L`  
public : y?4=u,{C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p`.fYW:p  
template < typename T > 2+Y`pz47W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iwTBE]J  
  { BL^Hj  
  return t; PaI63 !  
} pO+wJ|f  
} ; jJQfCOD$  
p~;z"Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Uo)<_nG  
下面就可以修改holder的operator=了 ~map5@Kd  
aeLo;!Jh  
template < typename T > /@}# K P=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cZF;f{t  
  { LK}eU,m=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /%'7sx[p  
} Y~ ?YA/.x  
|B WK"G  
同时也要修改assignment的operator() \yizIo.Y`  
MZMv.OeYt,  
template < typename T2 > @y2Bq['  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >oYwzK0&  
现在代码看起来就很一致了。 ieoUZCO^r\  
=` >Nfa+,  
六. 问题2:链式操作 F88SV6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Pw{{+PBu R  
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。 @%85k/(  
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。 Y$5v3E\uc  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3'uES4+r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z"nuO\zH~  
DQXx}%Px  
template < typename T > 7Ki7N{K t  
struct result_1 TK?N^ly  
  { {$=%5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BqAwo  
} ; nE.s  
bGnJ4R3J  
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: eb woMG,B-  
hUvH t+d  
template < typename T > J3E:r_+  
struct   ref J-?(sjIX  
  { j'b4Sb s-f  
typedef T & reference; XE%6c3s  
} ; <[??\YOc  
template < typename T > j?ubh{Izm  
struct   ref < T &> 9 f/tNQ7W  
  { e' ;c8WF3E  
typedef T & reference; [<Puh  
} ; #yxYL0CcA:  
hpKc_|un  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :WTvP$R  
oQB1fs  
template < typename T > 'B:De"_(N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q%d[ U4@  
  { *#9kFz-  
  return l(t) = r(t); Ykq }9  
} $)a5;--W  
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。 ,fL e%RP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }i~j"m  
g{{SY5qDj  
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 U^S:2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nrhpI d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4tKf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FJ. :*K[  
最后的布局是: jH/%Z5iu  
                Add LM`#S/h  
              /   \ k(^b  
            Divide   5 skArocs  
            /   \ RtEkd_2  
          _1     3 l'R`XGT  
似乎一切都解决了?不。 IMEoov-x  
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。 +T;qvx6  
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。 ;:1mv  
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: OPh@H.)^  
$$>,2^qr&L  
template < typename Right > 1 SZa\ ][@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5n#&Hjb*F0  
Right & rt) const D4T+Gk"n  
  { |,f6c Om f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B}T72!a  
} Ps-d#~4U;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _CT|5wQF<  
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。 wpmtv325  
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。 |Q+v6r(<zZ  
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。 yU`IyaazZ  
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。 3P>@ :  
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? Dn! V)T  
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: l)bUHh5[  
p gi7 JQ  
template < class Action > pYQs|5d  
class picker : public Action sIM`Q%  
  { XRin~wz|S  
public : =^}2 /vA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u^9,u/gj  
  // all the operator overloaded 81g0oVv  
} ; vsR&1hs  
{)xrg sB  
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。 }=)"uv  
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: 93,ExgFt  
9bvd1bKEW  
template < typename Right > 8i"fhN3?Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Rh^$0Q*2  
  { 2|EoP-K7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]e9kf$'  
} I}{eYXh  
0U~JSmj:2K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O%{>Zo_<  
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。 ],m-,K  
eSf:[^  
template < typename T >   struct picker_maker {^iV<>J  
  { )/w2]d/9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dY^~^<{Lj  
} ; 8'62[e|=7[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Yzz8:n  
  { To95WG7G  
typedef picker < T > result; 2Ev,dWV  
} ; g'@+#NMw  
xDS9gGr  
下面总的结构就有了: =X):Zi   
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。 %0'f`P6  
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。 oKiu6=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &aU+6'+QXB  
至此链式操作完美实现。 8iB}a\]B  
FeJ5^Gh.  
9EW 7,m{A  
七. 问题3 IuL ]V TY  
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。 hR2.w/2j  
K(Nk|gQ  
template < typename T1, typename T2 > &/" qOZAs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ar_/9@n  
  { 5irOK9hK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'AU!xG6OQ  
} nNr3'6lz  
BH1To&ol  
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: Kk#@8h>  
wO9<An  
template < typename T1, typename T2 > Z'~FZRF  
struct result_2 xYq8\9Qb  
  { qYs6PLC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l;fH5z  
} ; %]` WsG  
pD9c%P  
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? +J}M$e Q  
这个差事就留给了holder自己。 8,Z0J  
    ' =kX   
:0l(Ll KD  
template < int Order > ))vwofkw4  
class holder; l%O-c}X  
template <> t&0p@xLQ  
class holder < 1 > iJK9-k~  
  { xHmc8G$zu  
public : DX|kO  
template < typename T > cW2:D$Pe  
  struct result_1 h=aHZ6v  
  { d>}%A ]  
  typedef T & result; 4C$,X!kzF  
} ; _<8y^ymo  
template < typename T1, typename T2 > @QEV l  
  struct result_2 &nss[w$%C  
  { , /pE*Yk  
  typedef T1 & result; bP[/  
} ; gDrqs>8  
template < typename T > Lv"83$^S9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W~qo `r  
  { )8_0d)  
  return (T & )r; 7g$t$cZby,  
} QZY (S*Up  
template < typename T1, typename T2 > VmW_,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b({2|R  
  { BdTj0{S1u  
  return (T1 & )r1; j8b:+io  
} oj/tim  
} ; %2{E'^#)p-  
GZ%R fKyQ  
template <> ETIf x)B-  
class holder < 2 > X$aMf &x  
  { )c*~Y=f  
public : z t1Q_;  
template < typename T > W$&Q.Z  
  struct result_1 6 B )   
  { ]PFc8qv{  
  typedef T & result; fAK  
} ; e1#}/U  
template < typename T1, typename T2 > ] 3v  
  struct result_2 KNn E5f  
  { rtI4W  
  typedef T2 & result; F-nt7l  
} ; {"<Q?yA2y  
template < typename T > CNwhH)*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5segzaI  
  { )gR&Ms4  
  return (T & )r; $KiA~l  
} E-/]UH3u H  
template < typename T1, typename T2 > ;RrfE8mGj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const # a3Q<%V  
  { H/b(dbs  
  return (T2 & )r2; yP@= x!$  
} } E=mZZ)  
} ; lIf Our  
j6\{j#q  
qIk6S6  
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> >。 i|<*EXB"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :KFhryN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4]cOTXk9C  
DN!EsQ6  
return l(i, j) = r(i, j); T]:5y_4?[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `s+qz  
6x{B  
  return ( int & )i; aRV<y8{9  
  return ( int & )j; 1F=x~FMvY  
最后执行i = j; w9 N Um  
可见,参数被正确的选择了。 TiOvrp7B  
BKIt,7j  
27MgwX NQ  
%VdJ<=@  
d+bTRnL  
八. 中期总结 ZK;HW  
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: XhS<GF%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OTRTa{TB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8z+ CYeV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +"C0de|-  
t+&WsCN  
!:>y.^O  
6 2LZ}yn_"  
0]Li "Wb  
]t,ppFC#  
九. 简化 qn<~ LxQ  
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。 ^Ab|\ 5^3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /q>"">  
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: ie_wJ=s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z6Mh`:7  
  +-*/&|^等 al5?w{us  
2. 返回引用。 R4o_zwWgPw  
  =,各种复合赋值等 / og'W j  
3. 返回固定类型。 X<1# )xC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~h1'_0t   
4. 原样返回。 ]-O:|q>]  
  operator, Q{>{ e3z}  
5. 返回解引用的类型。 A5z`3T;1  
  operator*(单目) Tx!mW-Lt  
6. 返回地址。 K <0ItN v  
  operator&(单目) p1Els /|  
7. 下表访问返回类型。 WUHijHo5(8  
  operator[] UE(%R1Py  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9@!`,Co  
  operator<<和operator>> b[/-lNrc  
'a0$74fz  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z-()7WY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iR_X,&p   
!7_Q_h',  
template < typename Left > 5T,`j=\  
struct value_return l9-(ofY*J  
  { d`Wd"LJ=  
template < typename T > 1X=}  
  struct result_1 Jo2:0<VL  
  {  _G`kj{J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fHM<6i<C  
} ; /N~.,vf  
c(@)V.o2  
template < typename T1, typename T2 > fSSDOH!U,  
  struct result_2 +4)Kc9S#  
  { r;9F@/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h'wI/Z_'  
} ; %POoyH@D}  
} ; t,&1~_9  
x ;kW }U  
Wz9 }glr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait * c xYB  
ab6KK$s  
下面我们来剥离functor中的operator() r=u>TA$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OJ&~uV>2  
]m YY1%H8M  
return l(t) op r(t) 'H97D-86/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >d_O0a*W-  
return op l(t) aQcJjF5x  
return op l(t1, t2) oKzLt  
return l(t) op JEj.D=@[  
return l(t1, t2) op iEnDS@7  
return l(t)[r(t)] m&fm<?|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U"/":w ~  
>8EIm  
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: yw2sK7  
单目: return f(l(t), r(t)); Yf<6[(6 O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lLl^2[4k5  
双目: return f(l(t)); ?oP<sGp  
return f(l(t1, t2)); NKh8'=S  
下面就是f的实现,以operator/为例 KYMz  
SxH b76 ;  
struct meta_divide %I?uO( @  
  { :H3qa2p  
template < typename T1, typename T2 > @=:( b"Sg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]H%y7kH8  
  { y1z4qSeM  
  return t1 / t2; 1^$ vmULj  
} r6JdF!\d  
} ; r;SA1n#  
d'q,:="c  
这个工作可以让宏来做: ?bW|~<X~  
u 6;SgPw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3 l QGU  
template < typename T1, typename T2 > \ Wu?4oF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SCZtHEl9  
以后可以直接用 $3w a%"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +O2T%  
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 @LqLtr@A  
(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。。。) L^!E4[ ^4  
a}EO7tcg,  
1UT&kD!si  
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 {L4ta~2/T  
E:!?A@Fy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C,HKao\  
class unary_op : public Rettype [HLXWu3  
  { `2( )Vf  
    Left l; 73 ix4C  
public : 09HlL=0q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AQ7w5}g+V  
%dw@;IZ#8{  
template < typename T > fIWOo >)D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4'_PLOgnX  
      { 1U^;fqvja  
      return FuncType::execute(l(t)); ef*Vs  
    } vu Vcv  
H}Z\r2  
    template < typename T1, typename T2 > N D`?T &PK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y`.FSs  
      { B}Qpqa=_c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BUvE~l.,|  
    } $t}t'uJ  
} ; __O@w.  
w7+3?'L  
OXAr..  
同样还可以申明一个binary_op AU0pJB'  
_[SW89zk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W"MwpV  
class binary_op : public Rettype {$5?[KD  
  { AR8zCKBc^  
    Left l; }V:ZGP#!'  
Right r; SoC3)iqv/  
public : dTcrJ|/Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C+tB$yahO  
RE 6d&#N  
template < typename T > ]6#bp,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HtFc+%=  
      { wA$ JDf)Vg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jJc:%h$|2  
    } |soDt <y+L  
Jvac|rN  
    template < typename T1, typename T2 > S+9}W/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0&wbGbg(W  
      { )"KKBil0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p(vmMWR!  
    } 8725ET t  
} ; $S Kax#[  
_3YZz$07  
<MdIQ;I8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _ x8gEK8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g4z*6L,u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >JVdL\3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~$w9L998+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zp.-=)D4e  
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。。。 # O<,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ; D'6sd"  
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) >x'R7z23  
下面是修改过的unary_op l|{q8i#4V  
X3mHg5zt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > csK;GSp}  
class unary_op Qze.1h  
  { P-]u&m/6  
Left l; :yFUlO:  
  -?%81 z.Qq  
public : d0U-:S-  
!DU4iq_.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -}:; EGUtd  
V)<Jj  
template < typename T > 3:wN^!A}ve  
  struct result_1 C6` Tck!  
  { @'IRh9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5TynAiSD_>  
} ; 1|bg;X9+  
<b>g^ `}?D  
template < typename T1, typename T2 > + PAb+E|,  
  struct result_2 {#U 3A_y  
  { W!jg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lf2Q  
} ; <dd XvUCX  
fmgXh)=  
template < typename T1, typename T2 > ag02=}Q'r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u7(<YSOs  
  { nY M2Vxi0+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ! mb<z^>5  
} 0Ba*"/U]t~  
SB x<-^  
template < typename T > ks19e>'5Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ' Bx"i  
  { }z,f8Yz  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,azBk`$iQr  
} e|1.-P@  
Ah :d2*SR4  
} ; [ikW3 '99,  
yt+d f0l  
[x[ nTIg  
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 $Cnv]1%  
好啦,现在才真正完美了。 X+7@8)1(  
现在在picker里面就可以这么添加了: &RB{0Qhx  
&*j# [6  
template < typename Right > 3Z_\.Z1R@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [6cF#_)*  
  { 2I$-&c]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O= 84ZP%  
} qbx}9pp}g  
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。 _=Y HO.  
2'U+QK@  
&zV; p  
@V=HY  
5c ($~EFr  
十. bind X+KQ%Efo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 v{8W+  
先来分析一下一段例子 NTV@,  
01w}8a(  
4{6XZ_J1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p>h&SD?b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;%^T*?t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Jp 7m$D%  
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。 $+WMKv@<  
我们来写个简单的。 l1UN.l'p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~O8Xj6  
对于函数对象类的版本: b wqd` C  
kO}Q OL4  
template < typename Func > |%$mN{  
struct functor_trait {Rtl<W0  
  { 2fFGS.l  
typedef typename Func::result_type result_type; (@i2a  
} ; Z Tzh[2u*  
对于无参数函数的版本: y^}00Z+l  
7El:$H  
template < typename Ret > ydMfV-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7N8a48$8  
  { D` abVf  
typedef Ret result_type; ,V`[;~49  
} ; G[lNgVbU@  
对于单参数函数的版本: C ^ 1;r9  
<IwfiI3y  
template < typename Ret, typename V1 >  % Z-B{I(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =bh.V@*  
  { ~]78R!HJ  
typedef Ret result_type; <G60R^o  
} ; DAVgP7h'  
对于双参数函数的版本: ^3lEfI<pBm  
lG R6S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > chszP{-@X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bM>5=Zox  
  { T:0#se  
typedef Ret result_type; F.$NYr/|y  
} ; }%Vx2Q  
等等。。。 RxUzJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <2ymfL-q  
"yf#sEabV  
template < typename Func > !b{7gUjyI  
struct func_return &BE'~G  
  { IRK(y*6  
template < typename T > }0 b[/ZwQ  
  struct result_1 ;oivG)hJl  
  { V1 O]L66  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZnZ`/zNO  
} ; Bs;.oK5!n@  
hZ~ \Z S7  
template < typename T1, typename T2 > |.{[%OJP  
  struct result_2 ~9JLqN"  
  { LgJUMR8vUO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dU.H9\p  
} ; v~KgCLo  
} ; Zd <8c^@  
(4"Azo*~![  
L9^h .Y7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M&ec%<lM  
|YWX.-aeo  
template < typename Func, typename aPicker > s^>1rV]=(`  
class binder_1 $[M5V v  
  { YdF\*tZ  
Func fn; ~O~R,h>  
aPicker pk; U( (F<  
public : Wer.VL  
;H`>jI$  
template < typename T > 1gh<nn  
  struct result_1 G21cJi*  
  { 7yFV.#K3O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,_!MI+o0  
} ; 3-U@==:T  
sHf.xc  
template < typename T1, typename T2 > e!p?~70  
  struct result_2 3ox 0-+_  
  { jCxg)D7W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R^=[D#*]>  
} ; -eQ70BXvB  
Uv%?z0F<C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qIg^R@  
|iGfWJ^+  
template < typename T > m6YDyQC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /p7-D;  
  { `uLH3sr  
  return fn(pk(t)); Qv/Kbw N{  
} ,-.a! a  
template < typename T1, typename T2 > ';Ew-u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gb_y"rx?0  
  { Hl b%/&  
  return fn(pk(t1, t2)); $|n#L6k  
} +9[s(E?SY  
} ; k/mO(i%qi  
Hribk[99  
s2;b-0  
一目了然不是么? vY'E+M"+@  
最后实现bind =.yKl*WV{  
%2z] 2@  
`AcT}. u  
template < typename Func, typename aPicker > W=ar&O~}n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =x^b  
  { OM 4, Sevk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~CQTPR  
} ^E= w3g&  
}.74w0~0^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e{fm7Cc)D  
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。 \A=:6R%Qb  
}RN&w ]<  
十一. phoenix $*z>t*{7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #t?tt,nc}  
j/PNi@  
for_each(v.begin(), v.end(), iw?*Wp25  
( ZINqIfc  
do_ L0dj 76'M  
[ iR6w)  
  cout << _1 <<   " , " cgF?[Z+x  
] 3|9 U`@  
.while_( -- _1), #0gwN2Nv"L  
cout << var( " \n " ) kSq1Q#Bxq  
) 5fDnr&DR  
); J-)9>~[E<  
/4lm=ZE/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: aEwwK(ny  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor kCVA~ %d7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <yz&> +9,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uSU[Y,'x  
RT$.r5l_@  
M73d^z  
template < typename Cond, typename Actor > x9s1AzM{  
class do_while YMfjTt@Q  
  { \g<=n&S?  
Cond cd; W*/0[|n*  
Actor act; J8:f9a:|M  
public : wR*>9LjeG  
template < typename T > 6im!v<1Qx  
  struct result_1 ~T'Ri=  
  { AV:P/M^B  
  typedef int result_type; 5\\a49k.p  
} ; R1lC_G]  
YNV4'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LH]<+Zren  
iw)^; 8q  
template < typename T > }vspjplk^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FEzjP$  
  { sfw lv^  
  do Ihn+_H u  
    { rj> _L  
  act(t); 8O_0x)X  
  } K>x+*UPL  
  while (cd(t)); h(1o!$EU2  
  return   0 ; v(vJ[_&%  
} !=yNj6_f  
} ; 4A@77#:J5  
/yn%0Wish  
xhmrep6+<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _)6N&u8  
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。 By7? <A  
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。 1Zj NRg=  
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。 TEYn^/n~  
下面就是产生这个functor的类: {'e%Hx  
T_=iJ: Q  
gvl3NQQ%t  
template < typename Actor > <4m@WG  
class do_while_actor z6+D=<  
  { gV\{Qoj  
Actor act; Yl#|+xYA5[  
public : jJOs`'~Q\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !0k'fYCa  
+'f+0T\)  
template < typename Cond > ~qP_1() ?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SV}C]<  
} ; %zCV>D  
eG05}  
isiehKkD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q+}KAk|]V  
最后,是那个do_ ^w(~gQ6|mP  
U1!#TD)@  
<yq kJ  
class do_while_invoker ]`,jaD  
  { i`hr'}x  
public : SWpvbs.'so  
template < typename Actor > CW)JS3}W"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?!Bf# "TY  
  { 6+s10?  
  return do_while_actor < Actor > (act); wTw)GV4  
} *eLKD_D`!C  
} do_; X@ j.$0 eK  
k6b0&il  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @V>BG8Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jFr[T  
最后来说说怎么处理break和continue d%wy@h  
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。 bh&Wy<Y  
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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