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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kGkA:g:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ICB~_O5  
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, J4=_w  
81%8{yn!$"  
=V97;kq+v  
&ff&Y.q~  
  class filler WhBpv(q}.  
  { ^2o dr \  
public : hSGb-$~F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Og%U  
} ; fn CItK~y  
<e%F^#y_  
J!ntXF  
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: f&4,?E;6%  
Lz DI0a.  
];+#i"l  
65,(4Udz!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J wmT /  
h5kPn~  
/$"[k2 N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QFPfIb/  
P%Ay3cR+E  
7{oe ->r  
YYg)  
二. 战前分析 ~Cc.cce5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 % p?b rc  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 QIB>rQCceo  
IgL_5A  
6O2=Ns;J6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7:NmCpgL!  
  /* --------------------------------------------- */ /cFzotr"9  
vector < int *> vp( 10 ); gLE7Edcp6V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  \4ghYQ:  
/* --------------------------------------------- */ = \ , qP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KyP)Qzp  
/* --------------------------------------------- */ K3GSOD>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~9Cz6yF  
  /* --------------------------------------------- */ i;PL\Er:tX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I/x iT  
/* --------------------------------------------- */ jx_4B%kzq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jY!ZkQsVe  
"()sb?&  
IB9%QW"0  
nL]^$J$  
看了之后,我们可以思考一些问题:  17g^ALs  
1._1, _2是什么?  1;eX&  
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。 pN[0YmY#  
2._1 = 1是在做什么? IO.<q,pP!_  
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。 o**yZ2  
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。 %qsvtc`  
4YU/uQm  
sTHq&(hLUG  
三. 动工  PWgDFL?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: smAC,-6 ]~  
^a9 oKI9n  
_'x8M  
R@T6U:1  
template < typename T > 2 4\g bv<  
class assignment [IM%b~j(^  
  { O,V9R rG  
T value; #6S75{rnW"  
public : MN= sIP,zk  
assignment( const T & v) : value(v) {} JbQZ!+  
template < typename T2 > }ublR&zlp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K7vw3UwGN  
} ; K% KZO`gO  
10sK]XI  
}ZZ5].-a<D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (d2@Mz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "u' )g&   
\Mx JH[  
WN a0,  
t]_S  
  class holder 6a}r( yP  
  { ySN V^+  
public : DhKr;e  
template < typename T > rE!1wc>L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &b C}3D  
  { sJr5t?  
  return assignment < T > (t); KAA3iA@>+  
} ^Ip3A  
} ; 3=4SGt5m  
1|y$~R.H  
<ZPZk'53<f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +S{  
Db03Nk>#  
  static holder _1; \ a-CN>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Fq,N  
ddpl Pzm#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nf%4sIQ*x  
而不用手动写一个函数对象。 7$T8&Mh  
')PVGV(D+  
e 3@x*XI  
ij)Cm]4(2  
四. 问题分析 7t(Y;4<2  
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。 : 1)}Epo,  
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。 ' lo.h""  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9fVj 8G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B1T5f1;uY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =d20Xa  
pz}mF D&[  
五. 问题1:一致性 #+sF`qR,  
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?| 0'ZYO.y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mc@M,2@D  
{K.rl%_|N  
struct holder {gkwOMW  
  { 2)LX^?7R  
  // /(6zsq'v|  
  template < typename T > }ymvC  
T &   operator ()( const T & r) const #Q6w+"  
  { =Lw3 \5l  
  return (T & )r; 3XVk#)lw  
} ,w\ wQn>]K  
} ; 6Dzs?P  
LDX*<(  
这样的话assignment也必须相应改动: Jh2Wr!5  
C-#.RI7  
template < typename Left, typename Right > X=_Z(;<&  
class assignment (wL3 +  
  { X5E '*W  
Left l; i-13~Dk  
Right r; !UNNjBBP7  
public : ^8742.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?V+wjw  
template < typename T2 > P>htQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V/H@vKN2  
} ; wc[c N+p  
T Oy7?;|=  
同时,holder的operator=也需要改动: 8W{~wg`  
|zMqJ.qu  
template < typename T > KS! iL=i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %]jQ48^R  
  { 6&],WGz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'O "kt T  
} {E~l>Z88  
syFI$rf _  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )fCMITq.|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f'_ S1\  
\!PV*%P  
return l(rhs) = r; Jr?!Mh-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t,Q'S`eTU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A+2oh3  
TzY!D *%z  
template < typename Tp > 6UB6;-  
class constant_t z6Z='=pT  
  { #<}kISV0  
  const Tp t; Y(z }[`2  
public : 33M}>$ZH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q%.bnF/Yd  
template < typename T > 4<yK7x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '^1o/C  
  { %gTVW!q  
  return t; $[Q cEk  
} sX~45u \  
} ; 51/sTx<Z}  
?z"YC&Tp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0Q3YN(  
下面就可以修改holder的operator=了 ?H0m<jO8~  
\*9Ua/H  
template < typename T > S-P{/;c@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .nPL2zO  
  { Xoi9d1fO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [Pqn 3I[  
} -7 L  
!&0a<~ Wi  
同时也要修改assignment的operator() )8]3kQffJ=  
kpT>G$s~gy  
template < typename T2 > &:#A+4&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $[w|oAwi  
现在代码看起来就很一致了。  3se$,QmN  
H oS|f0  
六. 问题2:链式操作 mrReast  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1w) fu  
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。 C$ hQN  
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。 nr<.YeJ  
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。 KT%{G8Y@M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *s36O F!  
J;HkTT   
template < typename T > S ]b xQa+  
struct result_1 N.n1<  
  { 777rE[\@b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0w+5'lOg  
} ; U_}hfLILi  
u m{e&5jk  
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: Xiw@  
64b<0;~  
template < typename T > ze$Y=<S  
struct   ref QP<FCmt8  
  { 6.UKB<sV  
typedef T & reference; 1::LN(`<  
} ; jB/V{Y#y9@  
template < typename T > 6*V8k%H  
struct   ref < T &> }2mI*"%)\u  
  { GM77Z.Y  
typedef T & reference; Q.>/*8R;  
} ; 5d(qtFH1  
ef,F[-2^o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ki63Ox^O  
^K/G5  
template < typename T > ofl'G]/$+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >Ban?3{  
  { ~Q_F~0y  
  return l(t) = r(t); ' me:Zd  
} LAos0bc)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。 |thad!?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `TkbF9N+  
b<8q 92F  
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 #9INX`s-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k|l5"&K~.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {Bc#?n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =_uol8v  
最后的布局是: ?|)rv  
                Add dUZ$wbV%h  
              /   \ iW":DOdi_  
            Divide   5 Qz# 3p3N?  
            /   \ &6Ns7w6*z  
          _1     3 q< b"M$  
似乎一切都解决了?不。 HmFNE$k  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 l-Fmn/V  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 m_(E(_  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %5`r-F  
+fkP+RVY  
template < typename Right > QT7_x`#J~o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \y@ eBW  
Right & rt) const 8KZ$ F>T]>  
  { Pb3EnNqYbM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z%KL[R}^w;  
} 4YBf ~Pp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |c=d;+  
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。 )4Bwt`VX  
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。 +&(J n  
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。 BU'Ki \  
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。 f<^ScFVR  
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? #0jSZg^,"  
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: M&eQ=vew.  
xP42xv9U  
template < class Action > 2NyUmJ42  
class picker : public Action EQ6l:[  
  { R !jhwY$  
public : _ \_3s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f>|9 l  
  // all the operator overloaded 8u/3?Kc  
} ; LPb]mC6#  
#&}%70R)  
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。 m\l51}xz  
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: %C6|-?TAd  
\f6lT3"VN  
template < typename Right > i'U,S`L6>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;g&7*1E  
  { PnI)n=(\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zI1(F67d`  
} G,+xT}@wu  
FYxUOO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b8eDD+ulk  
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。 gQu\[e%mVo  
eB)UXOu1  
template < typename T >   struct picker_maker ZDW,7b% U  
  { )hePN4edj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }<E sS  
} ; Fp wlV}:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZCj>MA  
  { *oKgP8CF  
typedef picker < T > result; IvPA|8(  
} ; (MZ A  
MacL3f  
下面总的结构就有了: t)YFTO"Jj  
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。 PY[S z=[  
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。 /,=Wy"0TJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e!TG< (S  
至此链式操作完美实现。 =ltbSf7  
@>d&5}F_>{  
pZyb  
七. 问题3 @\#'oIc|  
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 .{8/.4  
l_UXrnm/N  
template < typename T1, typename T2 > rOs)B21/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u?F7 L8q]  
  { e{c._zr,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,)0/Ec  
} cpP.7ZR  
kxcgOjrmI  
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: E!:.G+SEl  
#-l!`\@  
template < typename T1, typename T2 > `HE>%=]b  
struct result_2 T3=-UYx]  
  { .%-6&%1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Tb>IHoil  
} ; %:yHMEG]'  
;}UIj{sj*  
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? 3(oZZz  
这个差事就留给了holder自己。 " 8~f  
    .Y=Z!Q  
DW'0j$;  
template < int Order > "~ .8eKRQ  
class holder; 'XC&BWJ  
template <> nPQZI6>  
class holder < 1 >  r*~n`  
  { ' [7C~r{%  
public : >[A6 5q'  
template < typename T > Om&{4a\  
  struct result_1 GQEI f$  
  { A>rWGo.{E  
  typedef T & result; e<ism?WG  
} ; (h'$3~  
template < typename T1, typename T2 > [wXwKr  
  struct result_2 4GmSG,]  
  { gPA>*;?E;@  
  typedef T1 & result; v@}1WGY  
} ; >" PqQO  
template < typename T > '@3a,pl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i-K"9z| )  
  { 1{;[q3a  
  return (T & )r; =Qjw.6@  
} \4]zNV ~x  
template < typename T1, typename T2 > &r 5&6p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /)eNx  
  { hIE%-gZ/  
  return (T1 & )r1; \ N-| iq  
} ZC9.R$}Kl  
} ; UH1S_:6  
&deZ  
template <> U{U:8==  
class holder < 2 > RGx]DP$5G  
  { @8 oDy$j  
public : {GG~E54&B  
template < typename T > 0C"PC:h5  
  struct result_1 7Y_fF1-wY  
  { m=("N  
  typedef T & result; Sm*Jysy`  
} ; x):k#cu[L  
template < typename T1, typename T2 > o[Wagg.%  
  struct result_2 G{&yzHAuae  
  { Mo?t[]L   
  typedef T2 & result; D-2v>l_  
} ; h1G*y  
template < typename T > Cnc\sMDJ\B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,&zjOc_v  
  { E<98ahZ?l  
  return (T & )r; tNi% }~Z  
} \r1kbf7?  
template < typename T1, typename T2 > GtAJ#[5w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D~i@. k  
  { eD` ,  
  return (T2 & )r2; f2SU5e2  
} %FR^[H]  
} ; XeIUdg4>R  
'o#J>a~!9L  
AD!<%h:  
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> >。 + 8K1]'t$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ac+k 5K+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I[cV"BDa  
nDoiG#N0  
return l(i, j) = r(i, j); iz%A0Z+`bg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vm,f3~  
3Q!J9t5dc  
  return ( int & )i; w$U/;C  
  return ( int & )j; t}c}@i_c  
最后执行i = j; ;ow~vO,x  
可见,参数被正确的选择了。 n.)[MC}  
Fv7%TK{oe  
44fq1<.K  
_:fO)gs|1  
D-b2E6 o6  
八. 中期总结 gw&#X~em  
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: r PRuSk-f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h^ecn-PC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E;GR;i{t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w?$u!X  
/qz "I-a  
|au qj2  
>kDdWgRQ  
5[j!\d}U  
u6S0t?Udap  
九. 简化 4htSwK+  
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。 ==jw3_W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &8_#hne_  
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: R{OE{8;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :hhE=A>X  
  +-*/&|^等 jcv1z v.  
2. 返回引用。 BtNW5'^  
  =,各种复合赋值等 v<J;S9u=  
3. 返回固定类型。 ^ Mvsq)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?:''VM.  
4. 原样返回。 Ignv|TYG  
  operator, U3j~}H.D1  
5. 返回解引用的类型。 gHh.|PysW  
  operator*(单目) @;n$caw  
6. 返回地址。 VgZaDd;  
  operator&(单目) 5q_OuZ/6  
7. 下表访问返回类型。 Uh|__DUkh  
  operator[] r)#"$Sm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )`+@j.75  
  operator<<和operator>> @aV~.!!  
.dKRIFo  
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。 yL3<X w|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7U[L\1zS  
| 8L`osg  
template < typename Left > %d[xr h  
struct value_return rX>y>{w~  
  { K%TKQ<R|  
template < typename T > < 8 Y<w|Hh  
  struct result_1 n-b<vEZw#  
  { P7k$^n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k@";i4}A  
} ; Rn~Xu)@e  
ME10dr  
template < typename T1, typename T2 > yDkDtO`K  
  struct result_2 61rh\<bn  
  { n40MP5RxY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lKhh=Pc2  
} ; $@qs(Xwr  
} ; %M,d/4=P  
!E:Vn *k;  
,fG_'3wb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4bFVyv  
R5;eR(24G  
下面我们来剥离functor中的operator() `i)ePiE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?5YmE(v7  
Oc/_ T>  
return l(t) op r(t) b;{"lJ:+Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?6YUb;  
return op l(t) 'iISbOM  
return op l(t1, t2) 6j"I5,-~!  
return l(t) op C.B}Py+   
return l(t1, t2) op WKIiJ{@L  
return l(t)[r(t)] .SV3<)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6L> "m0  
7@cvy? v{  
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: >eTgP._  
单目: return f(l(t), r(t)); $E,DxDT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2SPFjpG8n  
双目: return f(l(t)); =O'%)Y&  
return f(l(t1, t2)); ]|La MMD  
下面就是f的实现,以operator/为例 hCvLwZ?LF  
Ufe  
struct meta_divide #Xw[i  
  { +ZA\ M:^b  
template < typename T1, typename T2 > 6BN(^y#-X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kbT-Oz  2  
  { pdha" EV  
  return t1 / t2; 4Z~Dxo  
} ^21f^>k(  
} ; 5F sj_wFk  
yqb <<4I  
这个工作可以让宏来做: 2d;xAX]  
"X(=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -QI`npsnV  
template < typename T1, typename T2 > \ p+sPCF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~5!TV,>ls  
以后可以直接用 ftU5 A@(T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Hr*Pi3dSI  
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 YB3=ij!K  
(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。。。) s1\BjSzk  
M Hyl=5  
tMBy ^@p  
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 *^+xcG  
[5eT|uy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hh;6B!zb+  
class unary_op : public Rettype {5IG3'  
  { Y4qyy\}  
    Left l; 5YH mp7c-z  
public : ZpctsCz]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eL?si!ZL^  
yIf}b  
template < typename T > LqsJHG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^r :A^q  
      { )9jQ_  
      return FuncType::execute(l(t)); / lM~K:  
    } (<JDD]J  
C$ `Y[w  
    template < typename T1, typename T2 > sK/"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DF|lUO]:  
      { "EhO )lR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9x{prCr  
    } hsO.521g  
} ; ;L%~c4`l~m  
vGHYB1=~  
T>%ny\?tHW  
同样还可以申明一个binary_op JsEEAM:w  
be%*0lr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W8h\ s {  
class binary_op : public Rettype SfL`JNi)  
  { 6MNA.{Jdd  
    Left l; l4reG:uYG  
Right r; xi. KD  
public : X3O$Sd(D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z2jb>%  
`80Hxp@  
template < typename T > aB!Am +g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z|S7 " ,  
      { 32P]0&_O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &*GX:0=/>  
    } 5w{pX1z1  
 A;x^6>  
    template < typename T1, typename T2 > oz-I/g3go  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :=eUNH  
      { 8vW`E_n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &it/@8yH  
    } VDY1F_Fk  
} ; :Rj,'uH+h)  
{leG~[d  
aBi:S3 qk  
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 J}\]<aC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4H)" d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _N';`wjDY  
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。 xG/qDc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t+J6P)=  
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。。。 Wj=ex3K3u.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rXPx* /C  
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) #e>MNc 'z  
下面是修改过的unary_op dKpa5f7  
't.F.t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g^UWf<xp  
class unary_op lFY8^#@  
  { gSYX@'Q!  
Left l; h18y?e7MU  
  U/o}{,$A  
public : i]?xM2(N  
17MjIX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z5vI0 N$  
as!j0j%  
template < typename T > S,RJ#.:F[t  
  struct result_1 9W$)W  
  { eJp-s" %  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )1 j2  
} ; M6#(F7hB  
[`\Qte%UH  
template < typename T1, typename T2 > 'FFc"lqj  
  struct result_2 <t37DnCgI  
  { In M'zAhb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]_8 \g`"u  
} ; 3y,?>-  
7'uc;5:  
template < typename T1, typename T2 > RhmVHhj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !#qB%E]a  
  { uZI a-b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N&`ay{&`:  
} UOOme)\>  
:XZ pnjj  
template < typename T > 1Di&vpn0u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uK5x[m  
  { oH"N>@Vl  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0+pJv0u  
} _I4sy=tYXK  
q:.BY}X9  
} ; LWV`xCr8R  
-;"l 5oX  
J[wXG6M  
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 ]]3D` F}  
好啦,现在才真正完美了。 -1JHhRr]  
现在在picker里面就可以这么添加了: u`|fmVI  
\]%U?`A  
template < typename Right > B4aZ3.&W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3/FB>w gt  
  { oD\+ 5[x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @CF4:NNHw  
} e r$'c  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 fif<[Ax  
@1@WB ]mQQ  
tO3 ;; %  
063;D+  
(Lnh> '2  
十. bind ] ),' =@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .vMi <U;  
先来分析一下一段例子 CI{x/ e^(  
GNOC5 E$I  
O]lfs >>x  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  <@u6*]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >k|[U[@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e_V(G  
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。 p;Kr664  
我们来写个简单的。 qE{S'XyM,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]XU#i#;c  
对于函数对象类的版本: (xL=X%6a  
N{g=Pf?I}  
template < typename Func > zn|}YovY+  
struct functor_trait 5Y^ YKV{  
  { )3sb 2 #  
typedef typename Func::result_type result_type; mN02T@R-  
} ; 4+Y5u4 `t  
对于无参数函数的版本: \.] U  
HrGX-6`  
template < typename Ret > =Frr#t!(w0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y e'5 A   
  { e{&gF1" [  
typedef Ret result_type; 3yN1cd"#?  
} ; BL67sva;  
对于单参数函数的版本: sa*-B  
G>x0}c  
template < typename Ret, typename V1 > o@. !Z8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s8Oz^5p(  
  { #SueT"F  
typedef Ret result_type; WM26-nR  
} ; A_%w (7o"  
对于双参数函数的版本: k1J}9HNYR  
2+PIZ6=hN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0P(}e[~Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M_K&x-H0  
  { )f Rh^6  
typedef Ret result_type; 5S LF1u;  
} ; zlE kP @)  
等等。。。 d@hJ=-4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 16vfIUtb  
f$|v  
template < typename Func > xh0!H| R  
struct func_return uypD`%pC  
  { LKa_ofY  
template < typename T > bX,Z<BvbF  
  struct result_1 EX_& wep@1  
  { Rs wR DLl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <vs.Ucxx  
} ; F <(Y  
y+a&swd2(U  
template < typename T1, typename T2 > B_> Fd&  
  struct result_2 }R^{<{KVJ  
  { {`VQL6(i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h.nzkp5  
} ; !?{5ET,gtN  
} ; N *fN&0r  
?=/l@d  
VMp6s%m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +Ji dP  
*L=CJg  
template < typename Func, typename aPicker > L6T_&AiL$  
class binder_1 sZc<h]L(g  
  { tBrVg<]t  
Func fn; F~EriO  
aPicker pk; k.%F!sK  
public : m`Z4#_s2  
8Xr"4;}f+  
template < typename T > C}CX n X  
  struct result_1 lI9 3{!+>  
  { 5s;#C/ZZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c!zu0\[Id  
} ; W8)GT`\  
f&:g{K  
template < typename T1, typename T2 > qp Z ".  
  struct result_2 5gGr|d|(  
  { sMZ \6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hogr#Sn2  
} ; |c) #zSv  
ec|IT0;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {PZe!EQ  
3iB8QO;pp  
template < typename T > \a<E3 <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k:f Rk<C  
  { 4_$f "6  
  return fn(pk(t)); AWw:N6\  
} yDPek*#^"q  
template < typename T1, typename T2 > '?\Hm'8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xe d$z  
  { X:YxsZQ 5Y  
  return fn(pk(t1, t2)); Z=#!FZ{  
} "QMHY\C  
} ; ^VA)vLj@  
_QQO&0Z  
=&vV$UtV  
一目了然不是么? YPN|qn(  
最后实现bind 4WLB,<b}  
/SyiJCx0  
s;bqUY?LD  
template < typename Func, typename aPicker >  BzDS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T6tJwSS4:  
  { t<4+CC2H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K~uoZ~_gA  
} *Nv<,Br,F  
Xh ?{%?2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \!_ >ul  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 MD%86m{Sg=  
Xs4`bbap  
十一. phoenix -50|r;a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nF=h|rN  
co: W!  
for_each(v.begin(), v.end(), U@H SU%H  
( Q.x3_+CX  
do_ x,n;GR  
[ .^/OL}/~<  
  cout << _1 <<   " , " ss*dM.b  
] STO6cNi  
.while_( -- _1), T3\Q<  
cout << var( " \n " ) @hk~8y]rz  
) #fQStO  
); 8kk$:8  
J:t1W=lJ3  
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: 1|2X0Xm{  
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 (i {  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xR$xAcoSB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZZ.GpB.  
*\emRI>  
 $///N+B  
template < typename Cond, typename Actor > f)>=.sp  
class do_while }z}oVc  
  { v=!]t=P)t  
Cond cd;  0N md*r  
Actor act; K?) &8S  
public : Y}PI{PN  
template < typename T > )8yNqnD  
  struct result_1 9%|!+!j  
  { .QW89e,O3  
  typedef int result_type; jfk`%C Ek=  
} ; n<?:!f`   
<~'\~Zd+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [8<)^k  
W@ #Y/L:${  
template < typename T > %;GDg3L[p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Y=>^K]9K  
  { ?,]25q   
  do oTZNW  
    { EiSS_Lc  
  act(t); G>"w$Us  
  } < f1Pj  
  while (cd(t)); (,[Oy6o  
  return   0 ; sk 9*3d5I  
} LEG y1L  
} ; p"w"/[8  
f Vw+8[d0  
$`mxOcBmQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fs\l*nBig  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 g$~ktr+%  
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。 LyH{{+V  
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。 \It8+^d@  
下面就是产生这个functor的类: F8f@^LVM/  
@a+1Ri`)  
L'.7V ~b{  
template < typename Actor > I6~.sTl  
class do_while_actor = oQ-I  
  { YuFJJAJ  
Actor act; USv: + .  
public : )bXiw3'A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,..&j+m  
a?_N8|k[  
template < typename Cond > 6|L<? X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `J#(ffo-  
} ; DR;rK[f  
NZ7g}+GTG  
m\RU |Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s7[du_)  
最后,是那个do_ GG-7YJ  
`;L>[\Xi  
JdF;*`_7*  
class do_while_invoker ycTX\.KV  
  { /0IvvD!7N  
public : nD6NLV%2x  
template < typename Actor > wknX\,`Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S{&,I2aO  
  { `{#0C-  
  return do_while_actor < Actor > (act); $C#G8Ck,  
} vvwNJyU-  
} do_; _SY4Q s`d  
1:(qoA:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k?ZtRhPu3X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =Q>'?w>  
最后来说说怎么处理break和continue x4Q*~,n  
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。 9KkxUEkW  
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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