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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s"#N;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8/j|=Q,5  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ` Ny(S2  
#*pB"L  
'kj q C  
nG3SDL#(k  
  class filler ;/kd.Q  
  { B|a<=~  
public : Dk sn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @yb'h`f]  
} ; M2ex 3m  
G{6@]72  
8D`+3  
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: Xj+_"0 #  
I2HV{1(i  
i/-IjgM"-  
Epp>L.?r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !yj1X Ar  
 ij:a+T  
@C@9Tw2Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QyL]-zNg  
Bj4c_YBte  
vkJyD/;=  
N KgEs   
二. 战前分析 kM4z %  
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。 sryA(V  
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 X=-=z5  
USEmD5q  
{M:/HQo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }iDRlE,  
  /* --------------------------------------------- */ C ibfuR  
vector < int *> vp( 10 ); Dti-*LB1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |)To 0Z  
/* --------------------------------------------- */ MkFWZ9c3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b+:mV7eX  
/* --------------------------------------------- */ Txo{6nd/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Eh;Ia6}  
  /* --------------------------------------------- */ $:5h5Y#z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V0m1>{  
/* --------------------------------------------- */ w uY-f4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <-N eusx%  
xib}E[-l#  
JdI*@b2k[  
yB7si(,1>  
看了之后,我们可以思考一些问题: =%I[o=6  
1._1, _2是什么? Tx&H1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S+KKGi_e  
2._1 = 1是在做什么? bj0HAgY@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 32+N?[9 *  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 fhZwYx&t  
Q (N'Oj:J  
0_je@p+$  
三. 动工 "24d:vf\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6 [XaIco=C  
9nQyPb6  
ApSseBhh  
_:Q^mV=;j  
template < typename T > }P%gwgPK  
class assignment q*R~gEi#yk  
  { ,B;mG]_  
T value; n%;qIKnIq\  
public : "?k'S{;  
assignment( const T & v) : value(v) {} bS:$VyH6  
template < typename T2 > GB `n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } } %0 w25  
} ; *{5}m(5F  
NM9ViYm>P  
Rq|5%;1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (421$w,B%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M6cybEk`  
n5xG4.#G  
dk]  
B> i^w1  
  class holder N%:uOX8{  
  { H h](n<Bs  
public : kKbbsB  
template < typename T > H4v%$R;K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o+OX^F0  
  { *tZ3?X[b  
  return assignment < T > (t); UE_>@_T  
} BSy4 d>  
} ; :W&kl UU"  
3<FqK\P  
H"pYj  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: r{yIF~k@  
myXGMN$i  
  static holder _1; E.$//P n|1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @:hWahMy  
W{ozZuo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .-s!} P"  
而不用手动写一个函数对象。 Qh3+4nLFtb  
)I<VH +6  
=#TQXm']Gi  
Jnt r"a-4  
四. 问题分析 {3vm]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Rbm+V{EF&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ' )F@em  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lKI]q<2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,trh)ZZYW|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \iEJ9V  
0_y&9Te  
五. 问题1:一致性 PK?}hz  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| D0f7I:i1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xop\W4s_  
`,GFiTPd  
struct holder )CL/%I,^  
  { 35-FD{  
  // cP/(h  
  template < typename T > ZMyd+C_P2  
T &   operator ()( const T & r) const c:z}$DK&'  
  { QQHC 1  
  return (T & )r; 6*ZZ)W<  
} Tig6<t+Q  
} ;  :i?c  
Qw% 0<~<  
这样的话assignment也必须相应改动: Z#%77!3  
3_VWtGQ  
template < typename Left, typename Right > qj*BV  
class assignment /e*<-a  
  { &xlOsr/n  
Left l; d9 8pv%  
Right r; EjVB\6,  
public : 71&`6#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rUiUv(q  
template < typename T2 > jS/$ o?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U/(R_U>=  
} ; yCg>]6B  
dnPr2oI?I  
同时,holder的operator=也需要改动: ~}~ yR*K%  
\BsvUGd  
template < typename T > >273V+dy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g ]}] /\  
  { 1^;&?E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [iSLn3XXRX  
} x~yd/ R  
[qt^gy)  
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。 S 1Ji\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1 gRR  
 [7)#3  
return l(rhs) = r; zgpPu4t  
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。 VKrKA71Z~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]}0+7Q  
/ dn]`Ge)  
template < typename Tp > p:U{3uN 62  
class constant_t 3^ &pb  
  { ]@1ncn7N  
  const Tp t; RzSN,bL R  
public : 0$nJd_gW_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U`'w{~"D%  
template < typename T > bL7mlh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !C0= h  
  { b}q,cm  
  return t; WUi7~Ei}  
} %}&9[#  
} ; z<P#dj x  
xhMdn3~U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2I39fZa  
下面就可以修改holder的operator=了 Y!s/uvRI  
V'?nS&,i  
template < typename T > 5 4LCoG/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5O%}.}n  
  { 2Z..~1r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z=sAR(n}~  
} EA>$t\z  
17qrBG-/MD  
同时也要修改assignment的operator() ck<4_?1]  
K<_H`k*x  
template < typename T2 > PwNLJj+%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q+G1#5  
现在代码看起来就很一致了。 vqxTf)ys  
,9M \`6  
六. 问题2:链式操作 `0 F"zu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %BHq2~J  
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。 h; unbz  
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。 p-/x Md  
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。 Ri-wbYFaP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $S cjEG:6  
Ip 1QmP  
template < typename T > ;[ zx'e?!  
struct result_1 MDCf(LhEH  
  { *'t`;m~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }&naP   
} ; KJkcmF}Q  
& ='uAw  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: K|1^?#n  
< ?nr"V  
template < typename T > 4-n.4j|  
struct   ref bKaV]Uy  
  { @+!d@`w:z2  
typedef T & reference; 9_/1TjrDN  
} ; D 7E^;W)H  
template < typename T > |)_<JAN  
struct   ref < T &> T<=\5mn  
  { 6$5M^3$-  
typedef T & reference; :{6[U=O  
} ; 5Q'R5]?h  
=UP)b9*h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Gsh2  
3a S>U #  
template < typename T > -T(V6&'Qi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f3h9CV  
  { nb!m>0*/  
  return l(t) = r(t); CUd'*Ewu  
} QtzHr  
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。 bcE DjLXq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~5#7i_%@E}  
gddGl=rm  
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 y@z #Jw<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^b.J z}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y|mR'{$I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q& \k"X1  
最后的布局是: v>P){VT  
                Add 1wM p3  
              /   \ 1|89-Ii]  
            Divide   5 zc(7p;w#p  
            /   \ xMh&C{q  
          _1     3 cS[`1y,\3  
似乎一切都解决了?不。 n(+:l'#HJ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pVY.&XBZ$  
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。 5VcYdu3  
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: ']NM_0  
O#|E7;  
template < typename Right > M;bQid@BG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S{H8}m|MW  
Right & rt) const m ;vNA  
  { 5f5`7uVJF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s_8! x  
} uQNoIy J)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1WKDG~  
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。  h 2zCX  
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。 sOW|TN>y\  
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。 J.d `tiN  
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。 Tk:y>P!%a  
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? C u:-<  
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: /P%:u0fX,  
>JMKEHl.q  
template < class Action > xVP GlU  
class picker : public Action I|:j~EY  
  { aU!UY(  
public : G~Sfpf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} re*/JkDq3K  
  // all the operator overloaded V]2z5u_q  
} ; A!~o?ej  
g/J!U8W"  
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。 @wPmx*SF  
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: zkOgL9 (_8  
=EJ"edw]%0  
template < typename Right > \4[Ta,;t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G!IQ<FuY  
  { U8mu<)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pf_ /jR  
} 8FITcK^  
A0ToX) |C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !ZZAI_N  
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。 ;a`X|N9  
~83P09\T%  
template < typename T >   struct picker_maker 1DP)6{x  
  { @6SSk=9_S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ik*_,51Zj  
} ; @n(In$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^q` *!B 9@  
  { kes'q8k  
typedef picker < T > result; $%-?S]6)  
} ; Ymu=G3-  
ZIp=JR8o$  
下面总的结构就有了: u/f&Wq/  
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。 =)8Ct  
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。 I'C ,'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :Eyv==  
至此链式操作完美实现。 7w*&Yg]  
d8#j@='a*  
2'U9!. o  
七. 问题3 7fqYSMHR  
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。 Dhoj|lc  
rWXW}Yg  
template < typename T1, typename T2 > |9I;`{@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O)R0,OPb  
  { F?kVW[h?q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @El<"\  
} O|~'-^  
xJhbGK  
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: `,Gk1~Wv  
]N_^{k,  
template < typename T1, typename T2 > 8.':pY'8"  
struct result_2 =*Xf(mhc  
  { M jTKM;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h'p0V@!N  
} ; ;>9pJ72r  
`%3p.~>  
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? { )qP34rM  
这个差事就留给了holder自己。 cG:`Zj~4  
    d ] ;pG(  
)[*O^bPowI  
template < int Order > \irjIXtV  
class holder; F948%?a  
template <> {@Ac L:Eit  
class holder < 1 > o=QF>\ \  
  { 1\0@?6`^  
public : !%r`'|9y  
template < typename T > 3~ZVAg[c  
  struct result_1 lv*uXg.k^  
  { 9,CC1f  
  typedef T & result; . $YF|v[=  
} ; vM/v}6;_K2  
template < typename T1, typename T2 > AtDrQ<>y'  
  struct result_2 $lA,{Q  
  { 59J9V3na  
  typedef T1 & result; UAZ&*{MM^  
} ; hJsC \C,^  
template < typename T > 4 G[hU4L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yur)_m  
  { @/L. BfTz  
  return (T & )r; |$2N$6\SP  
} sEyl\GL  
template < typename T1, typename T2 > S45>f(!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C:MGi7f  
  { x~^I/$  
  return (T1 & )r1; |81N/]EER  
} 6~W E#z_  
} ; o q)"1  
V&v~kzLr+  
template <> T(^8ki  
class holder < 2 > gq3OCA!cX  
  { GuvF   
public : >:&p(eu)L0  
template < typename T > 0K0=Ob^(e  
  struct result_1 l0if#?4\r  
  { r$Y!Y#hwQ  
  typedef T & result; Ky$G$H  
} ; d/rz0L  
template < typename T1, typename T2 > LW5ggU/  
  struct result_2 $]JIA|  
  { Eo&qc 17)`  
  typedef T2 & result; ,D,f9  
} ; y|{?>3  
template < typename T > $ n[7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :-" jK w  
  { "IJMvTmj  
  return (T & )r; MWh+h7k'  
} q Xhf?x  
template < typename T1, typename T2 > _C=[bI@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >0#q!H,X  
  { arVf"3a  
  return (T2 & )r2; JBAK*g  
} XYF~Q9~  
} ; ^) ^|;C\`  
W r7e_  
_kX/LR"L+  
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> >。 %uqD\`-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +\vY;!^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BV?N_/DXp  
e7qMt[.  
return l(i, j) = r(i, j); M;V#Gm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s^'#"`!v=  
M`pTT5r  
  return ( int & )i; oHd0 <TO  
  return ( int & )j; +gCy@_2;  
最后执行i = j; f?^Oy!1]  
可见,参数被正确的选择了。 y"p-8RVk{  
B\ >}X_\4  
JO{- P  
X]U"ru{1q  
yPG\ &Bo  
八. 中期总结 )6 0f  
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: aDvO(C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hs_|nr0;[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5>[sCl-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @ ^6OV)  
U{uWk3I_b  
Qwo9>ClC  
NG!cEo:2aa  
3nC#$L-   
#r^@*<{^  
九. 简化 pjs9b%.  
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。 c0Ro3j\p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q=% C (  
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: ;6 6_G Sjz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }rA+W-7  
  +-*/&|^等 mYOdBd  
2. 返回引用。 )LrCoI =|  
  =,各种复合赋值等 ( WtE`f;Q  
3. 返回固定类型。 _6S b.9m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >c\v&k>6.  
4. 原样返回。 )F#<)Evw  
  operator, $]U5  
5. 返回解引用的类型。 ]op^dW1;0_  
  operator*(单目) bo!]  
6. 返回地址。 r]O@HVbt$  
  operator&(单目) sa(M66KkU  
7. 下表访问返回类型。 \g:qQ*.  
  operator[] fy=C!N&/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p2c=;5|/Q  
  operator<<和operator>> $N+ {r=  
hB$Y4~T%  
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/c&/6nk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9_A0:S9Z  
;n7|.O]*  
template < typename Left > R ms01m>Y  
struct value_return s.I1L?s1w?  
  { lPcVhj6No%  
template < typename T > 5az 4NT  
  struct result_1 . (*kgv@3x  
  { H^PqYLj N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _ kSPUP5  
} ; +V+*7s%fL  
r~G]2*3  
template < typename T1, typename T2 > h[ZN >T  
  struct result_2 A;WwS?fyQ  
  { [T[9*6Kt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6:@t=C  
} ; Ril21o! j  
} ; 'UvS3]bSYW  
@wdB%  
qzlMn)e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zhX`~){N6  
!ga (L3vf  
下面我们来剥离functor中的operator() Z(k\J|&9C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jle%|8m&@  
Gz[ym j)5  
return l(t) op r(t) e=n{f*KG`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F`BgKH!  
return op l(t) HLoQ}oK|K  
return op l(t1, t2) l@Eq|y,  
return l(t) op Q(;B)  
return l(t1, t2) op OBw`!G*w  
return l(t)[r(t)] _[{:!?-?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,7fc41O3V  
'=K of1  
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: C/CfjRzd  
单目: return f(l(t), r(t)); #?$'nya*u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X# kjt )W  
双目: return f(l(t)); I~]Q55  
return f(l(t1, t2)); (XG[_  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q+!0)pG5#  
Oa\`;  
struct meta_divide n:bB$Ai2  
  { [6_Du6\h  
template < typename T1, typename T2 > 3b?OW7H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Dd5xXs+c  
  { }rY?=I  
  return t1 / t2; }$0xt'q&  
} QLB1:O>  
} ; g<rKV+$6  
RFn0P)9&  
这个工作可以让宏来做: SA(UD   
Vh#Mp!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1t\b a1x  
template < typename T1, typename T2 > \ o1#:j?sN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AJ#m6`M+EK  
以后可以直接用 .W@(nQ-<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $['7vcB^  
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 E/dO7I`B   
(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。。。) g* \P6  
Yt/SnF  
,\S pjE  
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 da00p-U  
hSkc9jBF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W3jXZ>  
class unary_op : public Rettype 0tW<LR-}E  
  { Pn+IJ=0Y  
    Left l; &'huS?g A9  
public : U50s!Z t45  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $/, BJ/9  
Y[ iDX#  
template < typename T > 62MRI    
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @QVqpE<|  
      { oTF^<I-C  
      return FuncType::execute(l(t)); _^6|^PT.  
    } t":W.q<  
 %K%^ ]{  
    template < typename T1, typename T2 > uEScAeQXsI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'n l RY5@2  
      { 7>'uj7r]=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e' U"`)S  
    } %Le:wC  
} ; UK"}}nO@e  
':!3jZP"m  
b(}Gm@#  
同样还可以申明一个binary_op ^nHB1"OCV  
XDpfpJ,z"}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n%0]V Xx#  
class binary_op : public Rettype }x kLD!  
  { ?~aZ#%*i8  
    Left l; $Wr\ [P:  
Right r; tLD~  
public : `%t$s,TiP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A$%Q4jC}  
>Lw}KO`  
template < typename T > UTDcX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VX^o"9Ntl  
      { 4pmTicA~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jFuC=6aF  
    } mVv\bl?<  
G}!7tU  
    template < typename T1, typename T2 > OuOk=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k]SAJ~bS|  
      { {J,6iP{>ZN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a>wfhmr  
    } %6NO0 F^  
} ; . ]o3A8  
2E`~ qn  
U,Z"G1^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 hWq. #e 6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u\{qH!?t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]Q6+e(:~ZH  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .e`,{G(5q7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  ?YqJ.F;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .O5LI35,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r-RCe3%g%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w=f0*$ue+w  
下面是修改过的unary_op |Z`M*.d+  
@gt)P4yE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )Qh>0T+(  
class unary_op cS<TmS!  
  { Qw24/DJK  
Left l; .UM<a Ik  
  t6'61*)|0  
public : 8{R_6BS  
! jbEm8bt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _Kc 1  
Dh2:2Rz=#7  
template < typename T > IK*oFo{C=K  
  struct result_1 Y%<`;wK=^  
  { \*f;!{P{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #*!+b  
} ; (Ij0AeJ#  
F,*2#:Ki  
template < typename T1, typename T2 >  28nmQ  
  struct result_2 Gs[Vu@*  
  { <jbj/Q )"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Wgxn`6  
} ; /Zo~1q  
P3'2IzNw  
template < typename T1, typename T2 > +"]oc{W!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BJ~ ivT<  
  { {5T0RL{\N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9*#$0Y=  
} x!'7yx  
hVMYB_<~  
template < typename T > `.{U-U\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; D1FAz  
  { 5a'yXB}  
  return OpClass::execute(lt(t)); hP?7zz$*j  
} 7^ 4jcfJH  
g[/^cJHQ  
} ; O$a#2p&  
}l~]b3@qu  
l`SK*Bm~<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ./$ <J6-J  
好啦,现在才真正完美了。 q1H=/[a  
现在在picker里面就可以这么添加了: 53B.2 4Tm  
I0!j<G  
template < typename Right > EPc!p>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fD'/#sA#'  
  { UM<@t%|>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m7JPH7P@BM  
} h ~ $&  
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。 K} +S+ *_  
{5>3;.  
-  $%jb2  
)AOPiC$jL  
o6*/o ]]  
十. bind [M4xZHd#o  
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。 sF y]+DB  
先来分析一下一段例子 yL.^ =  
+Y7Pg'35  
M~-h-tG  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V|TA:&:7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  L#n}e7Y9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H ZPcd_(  
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。 L^lS^P  
我们来写个简单的。 tyB)HF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8$ic~eJ  
对于函数对象类的版本: 29%=:*R$  
(wife#)~  
template < typename Func > hGvqT,'  
struct functor_trait d>&\V)E  
  { @d&g/ccMxd  
typedef typename Func::result_type result_type; 'GkvUrD9D$  
} ; Yt{ji  
对于无参数函数的版本: T)8p:}P!  
+kM\ D~D1  
template < typename Ret > {ih:FcI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L_^`k4ct  
  { cv= \g Z  
typedef Ret result_type; Jz0K}^Dj[  
} ; "=qv#mZ#9  
对于单参数函数的版本: z=qWJQ  
mmHJ h\2v  
template < typename Ret, typename V1 > ZPl PN;J^1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > NEMEY7De2  
  { \7yJ\I  
typedef Ret result_type; #pX8{Tf[  
} ; v;Es^ YI  
对于双参数函数的版本: WHP;Neb6  
G.Tpl-m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !3h{lE B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Je^Y&a~  
  { vevf[eO-  
typedef Ret result_type; 4f!dY o4L  
} ; N+NK`  
等等。。。 BhLZ7*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^#;RLSv   
 //<:k8  
template < typename Func > p5-<P?B  
struct func_return `gI~|A4  
  { pw3 (t  
template < typename T > S;8.yj-  
  struct result_1 6}ftBmv  
  { iT.|vr1HG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^7Lk-a7gp  
} ; q[P~L`h S  
-KiRj!v|  
template < typename T1, typename T2 > EL7T'zJ$  
  struct result_2 .a,(pq Jg  
  { @V$I?iXV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &$F[/[Ds+  
} ; -D#5o,]3  
} ; T%kKVr  
")ED)&e  
g5}lLKT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]YsR E>  
kon5+g9q  
template < typename Func, typename aPicker > \!<"7=(J{4  
class binder_1 E_3r[1l  
  { WNa3^K/W{  
Func fn; j;iL&eo>  
aPicker pk; UfKkgq#  
public : =&2$/YX0D  
;g9%&  
template < typename T > E?Cj/o  
  struct result_1 n+?-�  
  { :_Fxy5}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hd 0Xx}3&  
} ; Vv7PCaq  
Xhse~=qA  
template < typename T1, typename T2 > P>wZ~Hjk  
  struct result_2 ({e7U17[#  
  {  2:'lZQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )[jy[[K(  
} ; g/#~N~&  
YBvd q1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q 5p e~  
,d cg?48  
template < typename T > )b92yP{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nd!c2`  
  { ;&kn"b}G;  
  return fn(pk(t)); 2r;GcjezH  
} 6vobta^w  
template < typename T1, typename T2 > \Yq0 zVol  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "0-y*1/m  
  { lR@& Z6lw  
  return fn(pk(t1, t2)); B+46.bIH  
} ! =WcF5  
} ; H)5QqZ8  
,QvYTJ{  
F7T E|LZ  
一目了然不是么? ]fE3s{y &-  
最后实现bind p=B?/Sqa  
y(v_-6b  
-B 9S}NPo  
template < typename Func, typename aPicker > q- :4=vkn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yW("G-Nm  
  { d}-'<Z#G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xNX'~B^4d  
} j#3m|dQ  
TQJF+;%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t',BI  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 v=p0 +J>  
,|pp67  
十一. phoenix JIxiklk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M&yqfb[  
J=*K"8Qr  
for_each(v.begin(), v.end(), )GJP_*Ab  
( v[&'k\  
do_ ,I`_F,  
[ tD-gc ''H  
  cout << _1 <<   " , " ?3jdg]&  
] HO5d%85  
.while_( -- _1), a$m_D!b~_  
cout << var( " \n " ) 9m8ee&,  
) [Oy >R  
); FT.@1/)  
~`R1sSr"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G{o+R]Us  
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 z+/LS5$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }OrYpZob  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /DO'IHC.o  
Rla4L`X;  
kcS6_l  
template < typename Cond, typename Actor > 3LW[H+k  
class do_while >a=d;  
  { U$'y_}V  
Cond cd; C[YnrI!  
Actor act; +'XhC#:  
public : l^r' $;<m  
template < typename T > Mr* |9h  
  struct result_1 S$O,] @)  
  { +(mL~td01  
  typedef int result_type; dJl^ADX[@  
} ; c7qwNs*f  
[ H,u)8)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !8$RBD %  
 YqU/\f+  
template < typename T > JJ5C}`(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f1Zt?=  
  { kCA5|u  
  do cNj*E =~;  
    { io4aYB\  
  act(t); D1Yh,P<CF\  
  } ^,V[nfQR  
  while (cd(t)); 2[up+;%Y  
  return   0 ; 2U9&l1P=  
} XDYosC:  
} ; a)9rs\Is{  
16$y`~c-z  
&p"(-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3hS6j S  
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。 l h/&__  
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。 M<[ ?g5=#  
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。 CgnXr/!L  
下面就是产生这个functor的类: VXIQw' Cq  
8#59iQl  
d+}kg  
template < typename Actor > (1){A8=?o  
class do_while_actor 3k' .(P|F  
  { de YyaV  
Actor act; aws"3O% uW  
public : .7Kk2Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} & iSD/W  
E*|tOj9`1n  
template < typename Cond > -_~)f{KN@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jTSOnF}C~+  
} ; 5 =Z!hQ}  
Uix{"  
tt4+m>/T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #D)x}#V\  
最后,是那个do_ }.{}A(^YR  
9;KJr[FQV  
j|K.i/  
class do_while_invoker >;nS8{2o  
  { Coa-8j*R7  
public : R]Qp Mj%o  
template < typename Actor > j>'B [  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y\?j0X;  
  { vv/J 5#^,\  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^ vbWRG~  
} Z$;"8XUM  
} do_; aqr!oxn?t  
+R[4\ hC0Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0*7*RX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZBc|438[  
最后来说说怎么处理break和continue z\.1>/Z=  
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。 T9)wj][ .  
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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