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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t't^E,E .@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gEcnn .(S  
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, 2<`gs(oxXe  
3Yn:fsy  
DW'0j$;  
-MVNXAKnZ  
  class filler ; |E! |w  
  { ^EnNbFI  
public : nPQZI6>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  r*~n`  
} ; ' [7C~r{%  
>[A6 5q'  
Om&{4a\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: dVY(V&p  
H24ate?t,  
@g@ fL%  
Oc^6u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Rx@%cuP*  
f(@"[-[  
xCmI7$uQ#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ')Dp%"\?  
9-X{x95]  
+35)=Uov  
'<*CD_2t-  
二. 战前分析 .:#_5K  
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。  0jip::x  
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 Q"l"p:n%n  
.(gT+5[  
EU?&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i9f7=-[U_  
  /* --------------------------------------------- */ YUP%K!k  
vector < int *> vp( 10 ); i-Ge *?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wfU&{7yt  
/* --------------------------------------------- */ "4Wp>B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A*-]J=:E {  
/* --------------------------------------------- */ P!>{>r4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I8pv:>EhC  
  /* --------------------------------------------- */ xPn'yo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O?4vC5x  
/* --------------------------------------------- */ [F BCz>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O9Jx%tolF%  
YokZar2a0  
H L}sqcp  
qCxD{-9x{  
看了之后,我们可以思考一些问题: % RBI\tj  
1._1, _2是什么? 2f}K #i8   
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。 )Yy#`t  
2._1 = 1是在做什么? ,_5YaX:<4  
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。 ZmYSi$B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 e$FAhwpon  
:!Y?j{sGU  
!?us[f=g%  
三. 动工 `K@df<}%*,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tehI!->l  
#*7/05)  
FJwZo}<6E  
mV! @oNCK  
template < typename T > 9wDBC~.  
class assignment u]>>B>KOJ7  
  { Ok~W@sYST  
T value; 7B:ZdDj  
public : GP7) m  
assignment( const T & v) : value(v) {} >TY5ZRB  
template < typename T2 > vS24;:f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cA (e "N  
} ; ,;+91lR3  
P(YG@  
wn A%Nh7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ftI+#0?[!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w$U/;C  
t}c}@i_c  
;ow~vO,x  
n.)[MC}  
  class holder Fv7%TK{oe  
  { ou,=MpXx*  
public : 8y 4D9_{  
template < typename T > #pm-nU%|_j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *?R\[59  
  { 0:B^  
  return assignment < T > (t); mrLx]og,  
} y T1Qep  
} ; /i~^LITH  
EV?47\ ~  
d;NFkA(df  
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: R6WgA@Z|r  
ah!O&ECh  
  static holder _1;   L@k;L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4htSwK+  
:z0>H5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r~D~7MNl  
而不用手动写一个函数对象。 :hhE=A>X  
~=AKX(Q  
S'-`\%@7  
QSs$   
四. 问题分析 eE.5zXU3R  
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。 KZ<RDXVT  
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。 )T};Q:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mP$G9R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jr>S/]"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U3j~}H.D1  
gHh.|PysW  
五. 问题1:一致性 @;n$caw  
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?| iP? ASqo{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5q_OuZ/6  
EDidg"0p  
struct holder }MavI'  
  { y!6:  
  // ,M/#Q6P0}  
  template < typename T > Pdm6u73  
T &   operator ()( const T & r) const L..X)-D2 n  
  { `2(R}zUHN  
  return (T & )r; 6 XOu~+7  
} 9M7(_E;)B  
} ; t{S{!SF4  
R;TEtu7  
这样的话assignment也必须相应改动: |gRgQGeB  
-IE P?NX  
template < typename Left, typename Right > )x:j5{>(  
class assignment tj^:SW.0  
  { ]-5jgz"  
Left l; 2eR+dT  
Right r; 0-~6} r$  
public : o? O,nD 6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^B!?;\4IM  
template < typename T2 > ;Y|~!%2~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5fx,rtY2sQ  
} ; > v!c\  
n\"LN3  
同时,holder的operator=也需要改动: 7" STS7_  
$H:h(ia:  
template < typename T > } Ved  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :%b2;&A[  
  { LI|HET_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z vylL M  
} U1HD~  
?6YUb;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'iISbOM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6j"I5,-~!  
hC, -9c  
return l(rhs) = r; nk3<]u  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 aCi^^}!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pn%|;  
TX [%s@C  
template < typename Tp > PLD'Q,R  
class constant_t b}L,kT  
  { 7CL@i L Tq  
  const Tp t; g&F<Uv#mZ  
public : _t;VE06Xjs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V =aoB Z  
template < typename T > aLk2#1$g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1gy}E=noP  
  { cYwC,\ uF  
  return t; BvW gH.OX  
} >fj$ wOq  
} ; &|\}\+0Z  
9"lW"lG!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i[\u-TF  
下面就可以修改holder的operator=了 x(zZqOed  
pL/.JzB  
template < typename T > 9PGR#!!F$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zu*G4?]~h  
  { e, 0I~:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~5!TV,>ls  
} f<sPh>n  
d<'Yt|zt  
同时也要修改assignment的operator() @gjdyz  
@bCiaBdi  
template < typename T2 > 0#/ 6P&6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $z,DcO.vz  
现在代码看起来就很一致了。 VrE5^\k<a  
1LIV/l^}f  
六. 问题2:链式操作 ftH%, /,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TIh zMW\/K  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1HWJxV"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r4ttEJ-jG  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 10 H!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _%TeTNY#  
;GT)sI   
template < typename T > /P"\ +Qp  
struct result_1 :QL p`s  
  { pvUoed\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :Sn3|`HDm  
} ; >@Vr'kg+V  
[=F |^KL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6SO7iFS  
6%INNIyAWa  
template < typename T > +* {5ORq=  
struct   ref +mOtYf W  
  { &p4<@k\L  
typedef T & reference; AX RNV  
} ; G5f57F  
template < typename T > _:p_#3s$  
struct   ref < T &> }Y ];ccT  
  { s'Q^1oQM2h  
typedef T & reference; l'%R^  
} ; z ;Nk& <?  
R./6Q1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {1DYXKe  
jF_I4H  
template < typename T > c+/C7C o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iQ"F`C  
  { I8;[DP9  
  return l(t) = r(t); F/>Pv q]  
} ^tcBxDC"]  
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。 X )s7_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *Y0,d`  
+##I4vP  
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 NB +O;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X hX'*{3k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k K|+W,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !*UdY(  
最后的布局是: a`iAA1HJ  
                Add W(4?#lA2W  
              /   \ "q/M8  
            Divide   5 AV3,4u  
            /   \ :Ia&,;Gc  
          _1     3 =T}uQ$X  
似乎一切都解决了?不。 J4#]8!A  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xumv I{  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  " 1Aus  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: NP*0WT_gB  
wT yM9wz&  
template < typename Right > `3oP^#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qJt gnk|  
Right & rt) const ZUW>{'[K  
  { #'h CohL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }?kO<)d  
} q:sR zX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R_n-&d 'PP  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [V0h9!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 %pQ o%<d  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 2<@!m @  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 695ppiKU  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !T . @  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: vGT.(:\-,  
kk+8NwM1  
template < class Action > C~V$G}mM  
class picker : public Action a`Z f_;$@  
  { toJ&$HrE  
public : !OgoV22  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o|q#A3%?  
  // all the operator overloaded S6tH!Z=(g  
} ; :K:gyVrC  
.Kwl8xRg  
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。 ]_8 \g`"u  
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: 3y,?>-  
7'uc;5:  
template < typename Right > RhmVHhj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !#qB%E]a  
  { k"{U}Y/}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CHI(\DXNs  
} ;g]+MLV9  
r^^C9"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  +'.Q-  
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。 hj,x~^cS  
 |?A-?-  
template < typename T >   struct picker_maker qG]PUc>j  
  { e|yuPd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1tpD|  
} ; [Cp{i<C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y8z%s/gRh  
  { &[5az/Hj*  
typedef picker < T > result; 5-^twXC&  
} ; ?s33x#  
gwNkjI= ,  
下面总的结构就有了: pj]<i.p  
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。 }L9j`17  
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。 `Cxe`w4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o w[qpP[  
至此链式操作完美实现。 glgk>83I+  
sc60:IxgI  
#mYxO  
七. 问题3 CV"Y40  
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。 HXI}f\6x  
E:k?*l  
template < typename T1, typename T2 > 063;D+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Lnh> '2  
  { ] ),' =@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R 0}%   
} sXu+F2O  
I&Y(]S,cU  
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: aa/9o ]  
q3`t0eLZ  
template < typename T1, typename T2 > o:<3n,T  
struct result_2 Dy!fwYPA/{  
  { ,RQ-w2j?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >B7OTGw  
} ; H #_Z6J  
7l3q~dQ  
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? q =6 Y2Q  
这个差事就留给了holder自己。 A4' aB0^  
    @jKB!z9{  
(.o'1 '  
template < int Order > ?f..N,s  
class holder; Kq$1lPI  
template <> %R"Fx$tQ  
class holder < 1 > {wI0 =U  
  { -S @:  
public : =Frr#t!(w0  
template < typename T > y e'5 A   
  struct result_1 {'!~j!1'j  
  { h# 8b#  
  typedef T & result; ty>O}9%  
} ; -; }Wm[  
template < typename T1, typename T2 > 6EY4@0%A  
  struct result_2 kx[8#+P  
  { E<dN=#f6  
  typedef T1 & result; &&O=v]6,V  
} ; *Y Ox`z!R  
template < typename T > \`C3;}o:"P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ek3O{<  
  { k1J}9HNYR  
  return (T & )r; / yCV-L2J  
} mLE`IKgd]  
template < typename T1, typename T2 > ] ?(=rm9u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }g?]B+0  
  { 1o%Hn"uG  
  return (T1 & )r1;  t2iFd?  
} nj mE>2  
} ; 7Y/_/t~Y  
qM+T Wp  
template <> Lrq&k40y  
class holder < 2 > zVu}7v()  
  { OK=t)6&b  
public : GF&"nW9A  
template < typename T > ;q Z2V  
  struct result_1 K#jm6Xh?E  
  { )1/O_N6C  
  typedef T & result; ^gG,}GTl  
} ; rQJoaP+\q  
template < typename T1, typename T2 > o=ex{g(3  
  struct result_2 k:sh:G+=$d  
  { J3=jC5=J4  
  typedef T2 & result; R)/w   
} ; +dfSCs  
template < typename T > sC>8[Jatd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2 E^P=jU`  
  { lgl/| ^ Uw  
  return (T & )r; ;XT$rtuX  
} r_G`#Z_5F  
template < typename T1, typename T2 > _ 0-YsD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tBrVg<]t  
  { F~EriO  
  return (T2 & )r2; k.%F!sK  
} PyYe>a;.  
} ; @y+Wl*:  
qcqf9g  
v!2`hq O  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "2mVW_k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F>OYZOC]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Jy9&=Qh   
3I]5DW %-  
return l(i, j) = r(i, j); VuGSP]$q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YpJzRm{Ra  
< javZJ  
  return ( int & )i; Y3?kj@T`i  
  return ( int & )j; uJQeZEe  
最后执行i = j; HO"(eDW6z  
可见,参数被正确的选择了。 %uKD cj  
=$MV3]  
/9sUp} *  
d<]/,BY'  
)j](_kvK  
八. 中期总结 V%))%?3x_  
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: @ B+];lr/-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rVLA"x 9u  
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)Dik`Ccl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1*Z}M%  
YV+e];s  
B6BOy~B0  
QFMS]  
Z EW`?6  
K|iNEhuc  
九. 简化 rS=6d6@  
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。 B$)KZR(u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Epx.0TA=t  
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: Ab2VF;z :  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _v-sb(* J  
  +-*/&|^等 jsuQ R  
2. 返回引用。 r_)*/  
  =,各种复合赋值等 }G]]0Oi2  
3. 返回固定类型。 # aC}\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x[]n\\a?  
4. 原样返回。 M:ttzsd  
  operator, sviGS&J9h  
5. 返回解引用的类型。 kY|<1Ht  
  operator*(单目) {2!.3<#  
6. 返回地址。 (q)W<GYP  
  operator&(单目) @ ~PL|Pp_  
7. 下表访问返回类型。 xMe[/7)4  
  operator[] &4DWLI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <3i!{"}  
  operator<<和operator>> gX[6WB"p  
y<)x`&pcD  
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。 f+rBIE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wEdXaOEB5  
|KuH2, n0  
template < typename Left > L;Nm"[ `  
struct value_return \hg12],#:@  
  { x k#/J]j  
template < typename T > kc}e},k  
  struct result_1 VP[ J#TPU  
  { zzM 'uo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /MA4Er r  
} ; GZse8ng  
o_?YYw-:  
template < typename T1, typename T2 > J 9z\ qTI  
  struct result_2 bEM-^SR  
  { ^*Sb)tu\ W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j#29L"  
} ; gP`8hNwR  
} ; vuHqOAFNs  
DEs/?JZG  
,2"-G";!f\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k5((@[  
7Kfh:0Ihhy  
下面我们来剥离functor中的operator() Q~nc:eWD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NI3_wV  
}=NjFK_6  
return l(t) op r(t) lV3\5AEW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XJ.vj+XXb  
return op l(t) <Dl7|M  
return op l(t1, t2) nT:ZSJWM  
return l(t) op O0e6I&u :  
return l(t1, t2) op SwLul4V  
return l(t)[r(t)] KATt9ox@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TwY]c<t  
4~D?F'o  
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: d&F8nBIM5  
单目: return f(l(t), r(t)); ~i(X{ ^,3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~qs 97'  
双目: return f(l(t)); 4\>Cnc{  
return f(l(t1, t2)); Q 1g@FsW&U  
下面就是f的实现,以operator/为例 M*|x,K=U  
WJ8i,7  
struct meta_divide VGkwrS;+I  
  { i&RPY bT{  
template < typename T1, typename T2 > K^EW*6vB8O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ao(Xz$cQfW  
  { K%.\@l2Cp  
  return t1 / t2; UE5T%zd/  
} bP(xMw<'j  
} ; 6Z0@4_Y@B6  
ml\A)8O]j/  
这个工作可以让宏来做: $0 eyp]XC\  
3V2 "1Ic  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^As^hY^p  
template < typename T1, typename T2 > \ >HXT:0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $o0o5 ^Z-  
以后可以直接用 M#UW#+*g!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lo Oh }y+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J;HkR9<C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]7eQ5[ 5s  
5?{a=r9  
2/3,%5j_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 uL`;KD  
oIN!3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \}Z5}~S  
class unary_op : public Rettype IZ/+ROn  
  {  [td)v,  
    Left l; -)PQ&[  
public : <`}Oi 5nW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1Jjay#  
E)7vuWO O  
template < typename T > 9t9x&.A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /^SIJS@^`>  
      { To.CY^M  
      return FuncType::execute(l(t)); "k[-eFz/@M  
    } . _Bejh  
E9i M-Lw  
    template < typename T1, typename T2 > 1YL6:5n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8c3Qd  
      { q#$Al  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A!\ g!*  
    } gs7h`5[es  
} ; Dyyf%'\M  
Wxx? iW ,  
{26/SY  
同样还可以申明一个binary_op j#hFx+S  
gMS-mkZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u_shC"X:  
class binary_op : public Rettype B&3oo   
  { Iy% fg',%  
    Left l; L )p*D(  
Right r; kZ~0fw-  
public : <b !nI N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qbrY5;U  
5)bf$?d   
template < typename T > ZCVwQ#Xe+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )RG@D\t,  
      { %5Q5xw]w3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p=sL KnLmZ  
    } +uZ,}J  
]?tC+UKb  
    template < typename T1, typename T2 > e=e^;K4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O/ Yz6VQ  
      { ^E{M[;sF3y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z]OXitt7  
    } Z<jio  
} ; QhR.8iS  
I6@98w}"  
;;;aM:6\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 IYAvO%~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lV924mh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1$mxMXNsJ  
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。 'Km ~3t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2^RWGCEv  
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。。。 ;r'y/ Y'?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E0?R,+>&4  
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) 6:_@;/03%  
下面是修改过的unary_op `< _A#@  
TkHyXOk"Ky  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _sLSl; /t  
class unary_op %c:v70*h=  
  { OI/m_xx@j  
Left l; j=c=Pe"?u  
  7m='-_w)?w  
public : r?Q`b2Q  
+c'b=n9j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4u0\|e@a  
NEp )V'  
template < typename T > gJ;jh7e@  
  struct result_1 PY.4J4nn|  
  { IY_u|7d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^K[WFiN}  
} ; k+qxx5{  
F9h'.{@d  
template < typename T1, typename T2 > J5Pi"U$FkY  
  struct result_2 ^jY/w>UdH  
  { b~$B 0o)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "MS}@NLUW  
} ; pAK7V;sJ  
*S _[8L"  
template < typename T1, typename T2 > Tx)!qpZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {p.D E  
  { 3QM;K^$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w2 %u;D%  
} fyHFfPEE  
'?$N.lj$d  
template < typename T > /w[B,_ZKTk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "&9L  
  { xbUL./uj  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ei$?]~ &  
} +`jI z'+  
ahJ -T@  
} ; TTGk"2 Q'  
"Sx}7?8AB  
3jeB\  
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 Gz09#nFZk  
好啦,现在才真正完美了。 C6<*'5T  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~%gO+qD  
SK][UxoHm  
template < typename Right > Wb)>APL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [l`_2{:  
  { #k}x} rn<'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6I8A[   
} %KjvV<f-a  
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。 :6h$1 +6  
J~jxmh  
322)r$!"  
N"',  
nO;*Peob  
十. bind P }BU7`8  
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。 fC4#b?Q  
先来分析一下一段例子 .@5Ro D[o  
\+9~\eeXb  
Ire+r "am  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xbTvv>'U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :NCY6? [Dz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s8O.yL  
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。 (Ci{fY6`  
我们来写个简单的。 ?@@BIg-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l^~E+F~  
对于函数对象类的版本: \jR('5DcB  
r0Cc0TMdj  
template < typename Func > II,snRD  
struct functor_trait b '9L}q2m  
  { ( M$2CL  
typedef typename Func::result_type result_type; 6Wn"h|S  
} ; I38j[Xk  
对于无参数函数的版本: $T#yxx  
 UZ*Yt  
template < typename Ret > ezz;NH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b'5]o  
  { dRhsnT+KX  
typedef Ret result_type; j]6c_r3  
} ; -O~ V4004  
对于单参数函数的版本: _x'?igy  
U@'F9UB`  
template < typename Ret, typename V1 > 3oo Tn-`{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f+c<|"we  
  { HNMVs]/e  
typedef Ret result_type; P&g.%8b~84  
} ; n1E^8[~'  
对于双参数函数的版本: r.~^h^c]  
QIb4ghm,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g!![%*' b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > th4yuDPuA  
  { ,ve$bSp  
typedef Ret result_type; Zqp<8M2  
} ; . a@>1XO  
等等。。。 E0lro+'lS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o6b\ w  
 f3E%0cg  
template < typename Func > >Nho`m(  
struct func_return VV%Q "0 \  
  { 8am/5o  
template < typename T > =rL^^MZp  
  struct result_1 ^#0k\f>_  
  { h%=>iQ%enc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lFZ}.  
} ; 6xC$R q  
j34L*?  
template < typename T1, typename T2 > \v,m r|  
  struct result_2 %=PGvu  
  { f 8AgTw,K8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4k6,pt"  
} ; 9$iDK$%  
} ; QRw/d}8l  
naaww  
Fx]}<IudA^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7%7 \2!0J}  
y]YUuJ9a  
template < typename Func, typename aPicker > tUrwg  
class binder_1 [@4.<4Y  
  { Dpf"H  
Func fn; I5$]{:L|9  
aPicker pk; Ojwhcb^  
public : Osj/={7g  
^?Y x{r~9  
template < typename T > FVo_=O)  
  struct result_1 h,Nq:"}  
  { ^ALR.N+<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6~O9|s^38w  
} ; /l.ox.4z#  
x[m&ILr  
template < typename T1, typename T2 > I}!Er V  
  struct result_2 {wS)M  
  { {zmh0c; |  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >I&'Rj&Mc  
} ; xA7Aw0  
\[CPI`yQe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C\RJ){dk  
'0MH-M  
template < typename T > &?wNL@n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mAZfo53  
  { 2*5]6B-(  
  return fn(pk(t)); r,FPTf  
} qHtonJc  
template < typename T1, typename T2 > x<lY&KQ0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XqxmvN  
  { [>#@?@x`P  
  return fn(pk(t1, t2)); rq]zt2  
} kbcqUE  
} ; m R|;}u;d  
+/|;<K5_LI  
%fH&UFby  
一目了然不是么? BK/~2u  
最后实现bind f?[0I\V[$  
J6s@}@R1  
ZPO+ #,  
template < typename Func, typename aPicker > $eQf5)5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R/BW$4/E  
  { J.;{`U=:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xJemc3]2  
} O3];1ud  
1Bl;.8he.)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u}~jNV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {!]7=K)W9  
R8(Bt73  
十一. phoenix +"8-)'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OMM5p=2Q  
>$ok3-tuU  
for_each(v.begin(), v.end(), L?:fyNA3[  
( `rQDX<?  
do_ )o[Jxu'  
[  gK Uci  
  cout << _1 <<   " , " iFBH;O_~  
] /'<Qk'   
.while_( -- _1), S9@2-Oc  
cout << var( " \n " ) 6vL+qOdx  
) CG397Y^  
); ]\ DIJ>JZ  
M>m+VsJV  
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: fx#Krr @  
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 R&P}\cf8T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "gQA|NHwV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +`_Km5=  
C#3K.0a  
FcI ZG _  
template < typename Cond, typename Actor > :.J]s<J(F  
class do_while E2%{?o  
  { 27CVAX ghV  
Cond cd; 898=9`7e  
Actor act; _ W +  
public : 4w<4\zT_U}  
template < typename T > J\fu6Ti  
  struct result_1 6M-Y`T`J  
  { M s5L7S  
  typedef int result_type; \7elqX`.yY  
} ; fk!P#  
h^aUVuL/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Rk(2|I  
1.6Y=Mh=i[  
template < typename T > z pV+W-j]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JA(M'&q4  
  { KvtX>3#qM  
  do PD$@.pib  
    { YgfQ{3^I  
  act(t); iLR^V!  
  } PEIf)**0N  
  while (cd(t)); ,lUr[xzV  
  return   0 ; lQ!)0F  
} hOH DXc"  
} ; v[t *CpGd  
Q/u1$&1  
$1< ~J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8*\PWl  
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。 E6njm du  
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。 $Il:Yw_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ek9Y9eJ"  
下面就是产生这个functor的类: }p$@.+  
|o0?u:  
,LpGE>s  
template < typename Actor > P S [ifC  
class do_while_actor 1,pg7L8H  
  { ;VlA~tv  
Actor act; Sru}0M#M  
public : W2-1oS~ma  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BH+@!H3 hf  
Y-vLEIX=  
template < typename Cond > L-V+`![{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,- FC  
} ; IN#Z(FMVC  
X@cO`P  
2F- ]0kGR|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^9wQl!e ob  
最后,是那个do_ 8/oO}SLF  
l:?w{'i$  
gxf{/EjH  
class do_while_invoker %V2A}78  
  { +D&aE$<  
public : t.YY?5 l  
template < typename Actor > E%tGwbi7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (I7s[  
  { p#DJow  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,4`=gKn  
} IJz=SV  
} do_; }_ [Bp  
XA4miQn&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CUG3C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -w#*~Q{'*  
最后来说说怎么处理break和continue 8n`O{8:fi  
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。 ;(1Xb   
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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