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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O$/o'"@ /  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o8e?J\?  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, DejA4XdW  
oi}i\: hI  
~qe%Yq  
!q"W{P  
  class filler wo_,Y0vfB  
  { fb8%~3i>  
public : sGh(#A0Pt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2(5ebe[  
} ; 1f",}qe;  
}_=eT]  
su*Pk|6%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: m]i @ +C  
kmzH'wktt  
6T 8!xyi-+  
DCqY|4Qc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lL1k.& |5m  
]Q]W5WDe:  
f&v9Q97=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `Al;vVMRO  
ctE\ q  
uqz]J$  
}D+}DPL{^  
二. 战前分析 X7k.zlH7T  
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。 @(r /dZc  
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  hI9  
__mF ?m  
(/35p g6\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @gY)8xMbA  
  /* --------------------------------------------- */  V#VN %{  
vector < int *> vp( 10 ); q6YXM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )K &(  
/* --------------------------------------------- */ MSf;ZB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KYzv$oK  
/* --------------------------------------------- */ F:x [  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .r*2|  
  /* --------------------------------------------- */ z5ij(RE]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k)EX(T\  
/* --------------------------------------------- */ boDt`2=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }&_/PA0j  
95el'K[R  
)"Ztlhs`#  
/SYw;<=  
看了之后,我们可以思考一些问题: @)J+,tg/7  
1._1, _2是什么? M4as  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 iY21Ql%  
2._1 = 1是在做什么? J2:y6kGj>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &b:1I 7Cp*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /?SLdW  
lg^Z*&(  
7uzk p&+:  
三. 动工 9a8cRt6knO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |i++0BU  
6}r`/?"A1  
0_88V  
Gz .|]:1  
template < typename T > ;*MLRXq  
class assignment 21"1NJzP  
  { eJg8,7WC  
T value; t5 G9!Nn  
public : X&kp;W  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kr)a2rZ}SL  
template < typename T2 > 1I:+MBGin  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O%bEB g  
} ; ](hE^\SC  
EFz&N\2  
4EY)!?;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !KUi\yQ1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #\=FO>  
% >=!p  
B {>7-0  
e%b6(%  
  class holder s0vDHkf8  
  { \-g)T}g,I  
public : |ZmUNiAa  
template < typename T > <7~'; K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q<M2,YrbAI  
  { n rjE.+v  
  return assignment < T > (t); a |X a3E  
} ui?  
} ; 4t=G   
PUUwv_  
wRVUu)  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: uA< n  
ez| )ph7  
  static holder _1; 4%4 }5UYN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~sh`r{0  
`EaLGzw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }~L.qG  
而不用手动写一个函数对象。 {tWf  
^~etm  
~A\GT$  
> ;*b|Ik  
四. 问题分析 y+NN< EY@  
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*Pof!Io  
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。 o4Om}]Ti  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c24dSNJg,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d$1@4r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,5h)x"s  
I`!<9OTBj  
五. 问题1:一致性 6^`1\ #f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Vh4X%b$TV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BI%$c~wS  
H:V2[y8\  
struct holder .:F%_dS D  
  { 8]9%*2"!  
  // p;>ec:z3M  
  template < typename T > @J/K-.r  
T &   operator ()( const T & r) const  tVN  
  { "]} bFO7C  
  return (T & )r; 'DCTc&J['  
} %iQD /iT5  
} ; 8)_XJ"9)G  
bE !GJZ  
这样的话assignment也必须相应改动: _z|65H  
C&(N I  
template < typename Left, typename Right > Yo6*C  
class assignment |IzPgC  
  { gtppv6<Mj4  
Left l; D9H?:pmv?  
Right r; asppRL||  
public : 8.O8No:'&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W:pIPDx1=!  
template < typename T2 > pOIJH =#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s{ *[]!  
} ; k5'Vy8q  
p$] 3'jw  
同时,holder的operator=也需要改动: 0Qf,@^zL*  
iP7(tnlW$  
template < typename T > ?67Y-\}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yb\_zE\  
  { zHM(!\8K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~qTx|",  
} UM"- nZ>[  
L0TFo_  
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。 +nFu|qM}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W{ q U  
lR6@ xJd:@  
return l(rhs) = r; n{ar gI8wF  
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。 <h0?tv]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rlOAo`hd  
t-tg-<  
template < typename Tp > 8p 'L#Q.  
class constant_t g}1B;zGf  
  { V17%=bCZ5[  
  const Tp t; iP ->S\  
public : r@H /kD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} . YAT:;L  
template < typename T >  iu=7O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :(P9mt  
  { 8e1UmM[  
  return t; 3YOq2pW72G  
} d:C'H8  
} ; #A JDWelD  
3u+T~g0^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U:0mp"  
下面就可以修改holder的operator=了 V^bwXr4f  
{k TE He  
template < typename T > p>v$FiV2N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {EB;h\C  
  { g}k`o!q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y!w`YYKP  
} wd8 l$*F*  
*&^Pj%DX  
同时也要修改assignment的operator() N/"{.3{W  
Bq%Jh  
template < typename T2 > |4;Fd9q^m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0d)M\lG  
现在代码看起来就很一致了。 IL#"~D?  
wDal5GJp  
六. 问题2:链式操作 }HYbS8'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2lH&  
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。 nS }<-s  
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。 Fo5FNNiID  
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。 {HltvO%8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :+^lJ&{U  
Qb-M6ihcc  
template < typename T > ;u_X)  
struct result_1 l*Gvf_UH  
  { @<hb6bo,N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -A^_{4X  
} ; 5y.WMNNv{  
 MzdV2.  
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: & p  
NRs13M<ftf  
template < typename T > dd%6t  
struct   ref /=nJRC3.  
  { u5`u>.!  
typedef T & reference; Q%`@0#"]Sv  
} ; t6 "%3#s  
template < typename T > r= `Jn6@  
struct   ref < T &> ^1I19q  
  { w e//|fA<  
typedef T & reference; ^eY!U%.  
} ; v!~fs)cdE|  
MS~(D.@ZS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !GjQPAW  
'x#~'v*  
template < typename T > QOGvC[*`<T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i+ ?^8#  
  { C_}]`[  
  return l(t) = r(t); {H>gtpVy  
} mp1@|*Sn  
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。 F]O`3 e=!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HAdg/3Hw  
?=sDM& '  
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 :%=Xm   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @Md/Q~>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hR?{3d#x2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iHM%iUV  
最后的布局是: UERLtSQ  
                Add e'NJnPO  
              /   \ ~w+c8c8pW  
            Divide   5 AlaW=leTe  
            /   \ 5{X<y#vAC0  
          _1     3 N)X3XTY  
似乎一切都解决了?不。 xef% d G.  
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。 r(TIw%L$  
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。  ?(1 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: YoNDf39  
Jq-]7N%k/  
template < typename Right > y'q$ |  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AO4U}?  
Right & rt) const 1v2 7;Q<+Q  
  { +Mb.:_7'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rh{f5-  
} GR_-9}jQP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (mpNcOY<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。 z43M] P<  
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。 m=:9+z  
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。 'o2Fa_|<#  
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。 Dw.J2>uj  
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? m+[Ux{$  
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: e#8Q L  
H/ HMm{4  
template < class Action > F@KGj|  
class picker : public Action &K#M*B ,*p  
  { IM'r8 V  
public :  =j]<t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p8O2Z? \  
  // all the operator overloaded :P~6~ K um  
} ; x|Bf-kc[#Q  
1.GQau~  
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。 !wVM= z^G  
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: <iC(`J$D  
j</: WRA`]  
template < typename Right > Wqw1J=]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *i%.;Z"  
  { %5n_ p^xp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T.BW H2gRP  
} zTSTEOP}%Y  
cF}".4|kZ<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !*N@ZL&X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Bnxm HGP#&  
F^;ez/Gl  
template < typename T >   struct picker_maker V b?oJhR  
  { X.{S*E:$u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \Gvm9M  
} ; yNBfUj -L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .Yn_*L+4*  
  { YjKxb9  
typedef picker < T > result; }&J q}j  
} ; {4Cmu;u  
FvjPdN/L?R  
下面总的结构就有了: '-~~-}= sJ  
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。 7R\<inCQ  
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。 @RKryY)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z Rr*7G  
至此链式操作完美实现。 #)O6 5GI  
aX'*pK/-  
sDlO#  
七. 问题3 %P|/A+Mg"  
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。 + =</&Tm  
mz0X3  
template < typename T1, typename T2 > hRhe& ,v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YNF k  
  { <PH #[dH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); htF] W|z  
} `M8i92V\qY  
NZ0;5xGR  
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: "+G8d' %YV  
2^ nxoye  
template < typename T1, typename T2 > !Wnb|=j  
struct result_2 oZ|\vA%4^  
  { z<?)Rq"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )jP1or  
} ; S.NPZ39}ZE  
2c*GuF9(0  
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? /h3RmUy   
这个差事就留给了holder自己。 h S&R(m  
    /a4{?? #e  
XW] tnrs  
template < int Order > 8{sGNCvU  
class holder; x7[BK_SY  
template <> #@Jq~$N|  
class holder < 1 > Ad_h K O  
  { %7+qnH*;r  
public : zK@@p+n_#.  
template < typename T > HG^'I+Yn  
  struct result_1 vXje^>_6  
  { `b$.%S8uj=  
  typedef T & result; !+v$)3u9  
} ; 2BwO!Y[  
template < typename T1, typename T2 > XwaXdvmK  
  struct result_2 4,DeHJjAlE  
  { Y$@?.)tY  
  typedef T1 & result; Lp9E:D->  
} ; pv|G^,>#  
template < typename T > <RL]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (9dl(QSd  
  { Ysv" 6b}  
  return (T & )r; ew4U)2J+  
} Gk6iIK  
template < typename T1, typename T2 > >z@0.pN]7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZJiG!+-j  
  { S)@j6(HC4  
  return (T1 & )r1; sQZhXaMa $  
} 9G2FsM|,  
} ; I; rGD^  
G"A#Q"  
template <> WH^%:4  
class holder < 2 > IH+|}z4N?>  
  { w``U=sfmV  
public : LKDO2N  
template < typename T > _H@DLhH|=  
  struct result_1 GZIa 4A  
  { 7@W>E;go  
  typedef T & result; H<+TR6k<  
} ; Xsa].  
template < typename T1, typename T2 > cw <l{A  
  struct result_2 3=oDQ&UFt  
  { Jln:`!#fDf  
  typedef T2 & result; jnwu9PQ  
} ; TB31- ()  
template < typename T > ^U/O !GK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZbKg~jdF  
  { N8df8=.kw  
  return (T & )r; $[ *w"iQ  
} ,I;> aE<#  
template < typename T1, typename T2 > ;!Fn1|)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q!@4~plz  
  { k+*u/neh  
  return (T2 & )r2; "" EQE>d  
} 4CTi]E=H{  
} ; 1< ?4\?j  
x kD6Iw  
n+M<\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6ik$B   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '~ 47)fN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .T`%tJ-Em  
<1TAw.  
return l(i, j) = r(i, j); #KvlYZ+1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *{5fq_  
(/$^uWj  
  return ( int & )i; RxQ*  
  return ( int & )j; E"IZ6)Q  
最后执行i = j; Dw"\/p:-3  
可见,参数被正确的选择了。 7zj{wp!  
nO-#Q=H,  
'Pbr v  
rPm x  
yB!dp;gM{  
八. 中期总结 x4O~q0>:Le  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: +kD R.E:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /x *3}oI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3XNCAb2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DHRlWQox  
* v#o  
;kKyksxlD  
nJ;.Td  
m4Zk\,1m.|  
-nwypu  
九. 简化 F"mmLao  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %"-5 <6d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |uJ%5y#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Dha1/g1q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  ~$J2g  
  +-*/&|^等 ia? c0xL  
2. 返回引用。 [G3E%z  
  =,各种复合赋值等 yt2PU_),  
3. 返回固定类型。 E?@m?@*/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CvdN"k  
4. 原样返回。 : rVnc =k  
  operator, cz$2R  
5. 返回解引用的类型。 T u'{&  
  operator*(单目) ),!qTjD  
6. 返回地址。 6S{l' !s'  
  operator&(单目)  Fk;Rfqq  
7. 下表访问返回类型。 ugBCBr  
  operator[] !'I8:v&D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {4PwLCy  
  operator<<和operator>> GA.8@3  
z(~_AN M4,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 u1.BN>G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: moE2G?R  
eJX#@`K  
template < typename Left > !'O@2{?B  
struct value_return 3(UVg!t  
  { Fj!U|l\_9  
template < typename T > *NQ/UXE  
  struct result_1 jiC>d@~y  
  { ]_$[8#kg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w2'5#`m  
} ; 5-A\9UC*@  
& nK<:^n  
template < typename T1, typename T2 > "gwSJ~:ds  
  struct result_2 *K; ~!P  
  { J~- 4C)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  AOx[  
} ; S8gs-gL#Og  
} ; d d;T-wa}  
Xnh8e  
##ANrG l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i@'dH3-kO  
P93@;{c(  
下面我们来剥离functor中的operator() 6H|S;K+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;n},"&  
sR8"3b<qA  
return l(t) op r(t) 3 gf1ownC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g\AY|;T  
return op l(t) % u6Sr5A[s  
return op l(t1, t2) b`_Q8 J  
return l(t) op B7%U_F|m  
return l(t1, t2) op FgO)DQm  
return l(t)[r(t)] _vZOZKS+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aQ~s`^D  
[ /ZO q  
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: 2T`!v  
单目: return f(l(t), r(t)); =R\]=cRbg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y\tui+?J  
双目: return f(l(t)); !&\INl-Z  
return f(l(t1, t2)); tnIX:6  
下面就是f的实现,以operator/为例 D`AsRd  
.e5Mnd%$M  
struct meta_divide j|Q-*]V  
  { C7?/%7{  
template < typename T1, typename T2 > :Q q#Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {XHh8_ ^&  
  { A)KZa"EX  
  return t1 / t2; |K~Nw&rZ]  
} ]%(2hY~i  
} ; y> (w\K9W  
xLn%hxm?,  
这个工作可以让宏来做: H[|~/0?K  
d!{r  v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q'11^V!0  
template < typename T1, typename T2 > \ B1Oq!k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \[nut;  
以后可以直接用 =Runf +}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LHmZxi?  
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 <6=c,y  
(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。。。)  C.QO#b  
eiOW#_"\  
9ll~~zF99|  
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 "I TIhnE  
5(8@%6>ruj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ct|A:/z(  
class unary_op : public Rettype _aMF?Pj~m  
  { GJUL$9  
    Left l; FgI3   
public : l+0P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?hM64jI|  
(I}v[W  
template < typename T > s(8W_4&'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qei" '~1a  
      { { "E\Jcjl\  
      return FuncType::execute(l(t)); R GX=)  
    } "*H`HRi4T  
h7I{ 4  
    template < typename T1, typename T2 > E!AE4B1bd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -%dCw6aX+  
      { {_dvx*M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %K QQ,{ b  
    } fn!KQ`,#  
} ; ]cruF#`%  
%%wNZ{  
V1JIht>Opo  
同样还可以申明一个binary_op =rK+eG#,  
>OK^D+v"j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8.~kK<)!  
class binary_op : public Rettype 0|b>I!_"g  
  { ~v"L!=~G;a  
    Left l; 1i ] ^{;]  
Right r; FCn_^l)EA  
public : Tb-F]lg$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -`t^7pr  
snikn&  
template < typename T > i 3SHg\~Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;S*}WqP,  
      { m#F`] {  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &t-kpA|EG  
    } ---N9I  
 f V(J|  
    template < typename T1, typename T2 > cs'{5!i]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4'Zp-k?5`  
      { OUXR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  rXU\  
    } DFTyMB1H  
} ; \^%}M!tan  
<d_!mKw  
@OHm#`~  
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 $tS}LN_!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }iuw5dik+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I!?}jo3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k# rBB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ` ~`k_7t.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IaXeRq?<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fd2T=fz-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) O7IJ%_A&  
下面是修改过的unary_op alvrh'51  
6K<K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Tu7QCr5*  
class unary_op l/awS!Q/nF  
  { O8.5}>gDn.  
Left l; i7>tU=  
  r0gJpttDl  
public : ?K\axf>F  
ZQ0F$J)2~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :08,JL{  
}Z,x~G  
template < typename T > xF44M]i  
  struct result_1 8ITdSg  
  { '6Q =#:mc\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z)aUt Srf  
} ; &9)\wnOS  
Ez=Olbk  
template < typename T1, typename T2 > k)Qtfj}uij  
  struct result_2 IobD3:D8W  
  { :Z z '1C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {> 0wiH#!E  
} ; ( ICd}  
\;"=QmRD%:  
template < typename T1, typename T2 > }U9G    
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u-5{U-^_  
  { (=@h23 vH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /~f'}]W  
} xlg9TvvI  
q%?in+l  
template < typename T > H+Sz=tg5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3;s\OW`  
  { .h4 \Y A  
  return OpClass::execute(lt(t)); Np0u,t%vs  
} ~`:L?Jkb6H  
5N&?KA-  
} ;  !=P1%  
s}% M4  
P}7'm M  
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 fx>4  
好啦,现在才真正完美了。 p"ZG%Ow5Q]  
现在在picker里面就可以这么添加了: w=J3=T@TD  
:A'y+MnK<  
template < typename Right > ';=O 0)u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '(L7;+E  
  { e;}7G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ak"m 85B  
} KNIn:K^/  
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。 R[x_j  
4Ic*9t3  
~1vDV>dpE  
C&rkvM8  
 O+Y6N  
十. bind EA]U50L(  
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。 1Z~FCJz  
先来分析一下一段例子 ^qD$z=z-  
cq/$N  
'u |c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `, Tz Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "mvt>X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .+A+|yR  
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。 1F&Trqq  
我们来写个简单的。 [}0haTYc4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Vt&2z)Zz  
对于函数对象类的版本: \Et3|Iv  
(S\[Y9  
template < typename Func > U0N 60  
struct functor_trait SmSH2m-  
  { y ~!Zg}o  
typedef typename Func::result_type result_type; Q:k}Jl  
} ; j yUCH*@  
对于无参数函数的版本:  DwE[D]7o  
T !WT;A  
template < typename Ret > AogVF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !\.pq  2  
  { jQ^|3#L\  
typedef Ret result_type; R3&Iu=g  
} ; wHMX=N1/  
对于单参数函数的版本: DjQFi  
'=8d?aeF  
template < typename Ret, typename V1 > MXNFlP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > MJ [m  
  { LR.<&m%~.  
typedef Ret result_type; 41?HY{&2  
} ; /zVOK4BqN+  
对于双参数函数的版本: P%&0]FCx  
>rKIG~P_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c?[I?ytl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;LSANr&  
  { MPg)=LI  
typedef Ret result_type; c>:wd@w  
} ; 9} M?P  
等等。。。 Hp!-248S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k],Q9  
rgtT~$S  
template < typename Func > =BAW[%1b  
struct func_return ryUQU^v  
  { ,,Q O^j]4~  
template < typename T > 3/e.38m|  
  struct result_1 7XLtN "$$  
  { -Xm'dwm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RF4vtQC=  
} ; 'RYIW/a  
`1{ZqRFQ  
template < typename T1, typename T2 > MSqVlj  
  struct result_2 q"sed]  
  { ]e>w }L(gV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %JD,$p Ps  
} ; dkBIx$t  
} ; 4,gK[ dc  
Z<y I\1  
[KaAXv .X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P& -Qc  
<~'"<HwtK  
template < typename Func, typename aPicker > vB|hZTW  
class binder_1 f:|1_j  
  { J1RJ*mo7,  
Func fn; GmEJhr.3`=  
aPicker pk; cyv`B3}  
public : Z=Y& B>:[  
)SRefW.v  
template < typename T > u9GQU  
  struct result_1 L<-_1!wh  
  { FvXZ<(A{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %wvdn  
} ; yyRiP|hJ  
'(yAfL 9}  
template < typename T1, typename T2 > g:D>.lKd  
  struct result_2 -)]Yr #Q  
  { e~[/i\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L Mbn  
} ; [{<`o5qR  
[-k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m^f0V2M_  
(%e .:W${  
template < typename T > #Z`q+@@ ]A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AFDq}*2Qb  
  { G"U9E5O  
  return fn(pk(t)); YYl4"l  
} ~tUl}  
template < typename T1, typename T2 > ](9Xvy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q?oP?cCw  
  { w QH<gJE/:  
  return fn(pk(t1, t2)); (*nT(Adk  
} [.'|_l  
} ; y'~U%,ki6  
+]A:M6P:{v  
bv9i*]  
一目了然不是么? OgQV;at  
最后实现bind ?U5{Wa85D  
+[AQUc  
% X+:o]T  
template < typename Func, typename aPicker > RLynE V;]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~u!|qM  
  { J^nBdofP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8# >op6^  
} F2dHH^  
$@Rxrx_@M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #ASz;$P  
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。 U;V7 u/{  
9T}pT{~V  
十一. phoenix uK#4(eY=W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gA5/,wDO  
] =xE  
for_each(v.begin(), v.end(), 7he,?T)vD  
( T`.O'!  
do_ Lh"<XYY  
[ D>@I+4{p  
  cout << _1 <<   " , " be{H$9'  
] 3n1;G8Nf  
.while_( -- _1), ]Svt`0|}  
cout << var( " \n " ) 1N^[.=  
) ^ f &XQQY  
); @ ZwvBH  
,j}6? Q  
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: 5C*Pd Wpl  
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 *vN-Vb^2i)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MS>Ge0P("~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P[#e/qnXu|  
RtP2]O(F  
*@r/5pM2}  
template < typename Cond, typename Actor > }bpQq6ZF  
class do_while /y#f3r+*2  
  { =Z3F1Cq?  
Cond cd; f ue(UMF~  
Actor act; 0r] t`{H  
public : }6}l7x  
template < typename T > E7 Ul;d  
  struct result_1 '&R2U_  
  { @=Uh',F  
  typedef int result_type; d(x\^z  
} ; =:,g  
| y# Jx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S8w _ii3zd  
v ~?qz5:K~  
template < typename T > o&zJ=k[4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cAqLE\h  
  { fZzoAzfv2  
  do |&nS|2.'  
    { qIE9$7*X  
  act(t); V/LLaZ TE  
  } <8i//HOE  
  while (cd(t)); '8. r-`l(  
  return   0 ; B+VubUPMS  
} <X^@*79m  
} ; 4 Y9`IgQ  
/cdC'g  
|`,2ri*5A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UWJ8amA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 IH&|Tcf\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 V`d,qn)i  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +wU@ynw  
下面就是产生这个functor的类: S_4?K)n #  
=^f<v_L  
FZ<gpIv!NS  
template < typename Actor > n;C :0  
class do_while_actor KHu+9eX  
  { f#"J]p  
Actor act; 82qoGSD.  
public : EHIF>@TZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wn, KY$/  
qzLPw*;  
template < typename Cond > #PW9:_BE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  #ut  
} ; ]e^&aR5f"  
Jk11fn;\>  
qu@~g cE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6qpJUkd  
最后,是那个do_ z}9(x.I  
"'.UU$]d  
a=1@*ID  
class do_while_invoker 8.=BaNU  
  { =.U[$~3q%  
public : q=m'^ ,gPS  
template < typename Actor > <CiSK!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]t,BMu=%  
  { t!X. |`h  
  return do_while_actor < Actor > (act); :zbQD8jv  
} Hqx-~hQO  
} do_; KYhwOGN  
hJ? O],4J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9(7-{,c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _p/UsJ  
最后来说说怎么处理break和continue aEWWP]  
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。 ^j7Vt2-  
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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