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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E-h`lDoJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2y; |6`  
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, Yc;cf% c1  
T{=.mW^ x  
tMGkm8y-A  
s '%KKC  
  class filler 47I5Y5  
  { mtDRF'>P:  
public : e  iS~*@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x" 21 Jh  
} ; ~/?JRL=  
 |F5^mpU  
L8-  
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: _nu %`?Va  
_i [.5  
pAg;Rib  
*0bbSw1kc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "aNl2T  
`K[:<p}  
tm\ <w H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wqDRFZ1*P  
g*8LdH 6mq  
b:fy  
#sit8k`GR8  
二. 战前分析 :&$4&\_F  
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。 Bm%.f!`  
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  /bA\O   
y@g{:/cmO  
g;en_~g3j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K]dqK'  
  /* --------------------------------------------- */ PZ69aZ*Gs  
vector < int *> vp( 10 ); t!^FWr&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [;B_ENV  
/* --------------------------------------------- */ 9/C0DDb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j}YZl@dYV  
/* --------------------------------------------- */ @(.?e<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (zkh`8L  
  /* --------------------------------------------- */  01I5,Dm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  N3^pFy`  
/* --------------------------------------------- */ #|*;~:fz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }8Wp X2U  
#r 1 $=GY  
aq3evm  
:6LOb f\01  
看了之后,我们可以思考一些问题: cqeId&Cg  
1._1, _2是什么? R =HN>(U  
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。 M"F?'zTkJ  
2._1 = 1是在做什么? #f]R:Ix>  
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。 gUDd2T#  
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。 EVmQ"PKL'  
%z! w- u+  
K/oPfD]  
三. 动工 R7T"fN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %kD WUJZ  
AF D/ J  
77/y{#Sk  
+Cx~4zEq  
template < typename T > sw*k(i  
class assignment a AYO(;3  
  { RhyI\(Z2q  
T value; qcke8Q  
public : q p|T,D%  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,G1|] ~  
template < typename T2 > q ,d]i/T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xt +fu L  
} ; i2b\` 805  
;nj'C1  
~bT0gIc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hXS'*vO"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bf3LNV|  
"n '*_rh>+  
G/(oQA  
fT._Os?i  
  class holder ,IuO;UV#)  
  { YkPz ~;  
public : 7=om /  
template < typename T > x[nv+n ,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'N='B<^;%  
  { eFXxkWR)  
  return assignment < T > (t); -a3+C,I8g  
} fh$U"  
} ; En6fmEn&;o  
5`oor86  
W_8 FzXA  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =YA%= d_  
SiojOH  
  static holder _1; #Vn=(U4}!_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m'k`p5[=h  
&g,K5at  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R2Tvo?xI7  
而不用手动写一个函数对象。 ?-<t-3%hyV  
!=&]#-;b  
ml=1R >#'  
< Q\`2{  
四. 问题分析 _1y|#o  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &\sg~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F)e*w:D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "+nURdicO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l=9 &  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !dhZs?/UI  
9 K$F.{cx  
五. 问题1:一致性 %9mB4Fc6b)  
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?| B>X+eK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1sc #!^Oo  
mm#U a/~1u  
struct holder &%u,b~cL?  
  { |BH, H  
  // k`)LO`))  
  template < typename T > C==tJog[  
T &   operator ()( const T & r) const 3Un/-4uL  
  { F]yclXf('  
  return (T & )r; r\],5x'xSu  
} ~R)w 9uq  
} ; @{I55EQ]  
Q k-y 0  
这样的话assignment也必须相应改动: $6!`  
G&C)`};  
template < typename Left, typename Right > ?2EzNNcS  
class assignment GU&XK7L  
  { U\VwJ2 {i  
Left l; ie.cTTOI  
Right r; gK)B3dH*&  
public : tY# F8a&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5 @[%P=  
template < typename T2 > }sJ% InL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0 SKt8pL`  
} ; ;t?pyFT2Z  
Ur&: Rr  
同时,holder的operator=也需要改动: 8QC:ro  
iT^lk'?{O  
template < typename T > P#ru-0DD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -m'a%aog  
  { ?U-p jjM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '[-H].-!   
} #i2q}/w5`C  
? !~au0  
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。 /-|xxy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u]dpA  
Z,i klB-  
return l(rhs) = r; yAi4v[  
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}!7LNE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *DNH_8m  
,+'f unH  
template < typename Tp > ZN4&:9M  
class constant_t _cGiuxf #  
  { _l8oB)  
  const Tp t; H~V=TEj  
public : !Aw.f!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cuKgO{.GH  
template < typename T > $^ >n@Q@&L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V;:A&  
  { b/5~VY*T  
  return t; tQl=  
} q0c)pxD%`  
} ; i;dr(c/ft  
X4/r#<Da  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =~EQ3uX  
下面就可以修改holder的operator=了 YYM  
(U.&[B  
template < typename T > O0$ijJa|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hR`dRbBi%  
  { R>0ta  Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?1412Tq5  
} ?5GjH~  
*@BBlkcx  
同时也要修改assignment的operator() (Q&z1XK3  
/:USpuu  
template < typename T2 > 'Gt`3qG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =G72`]#-  
现在代码看起来就很一致了。 cxv) LOl-  
Hd2_Cg FB  
六. 问题2:链式操作 s~63JDy"E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5rcno.~QO  
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。 92tb`'  
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。 [R:O'AP}@}  
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。 ix/uV)]k`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ftH 0aI  
CNN?8/u!@  
template < typename T > kU^@R<Fo  
struct result_1 :iWV:0)P  
  { hOC,Eo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vcSS+  
} ; TX+t   
#UI`G3w<  
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: }}xR?+4A  
-OW$  
template < typename T > ~,guw7F  
struct   ref :m~lgb<  
  { ~g,QwaA[  
typedef T & reference; T(}da**X  
} ; kN) pi "  
template < typename T > *lTu-  
struct   ref < T &> JC+VG;kcs  
  { w'e enIX^^  
typedef T & reference; QMsnfG  
} ; EPg?jKZava  
#nxx\,i>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u4nXK <KL|  
xAO ]u[J  
template < typename T > h7w<.zwu t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const He@= bLLa  
  { * K7L5.  
  return l(t) = r(t); (l^lS=x  
} :Oj+Tc9A  
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。 u,]yd*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 df)1} /*L  
g bh:Y}_FU  
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 EtcamI*`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Xg)yz~Ug  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }B.C#Y$@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j)0R*_-B[  
最后的布局是: Nl8Cctrf  
                Add 4NzHzn  
              /   \ t.TQ@c+,J  
            Divide   5 oe<Y,%u"6  
            /   \ hh{liS% 10  
          _1     3 d"cfSH;h  
似乎一切都解决了?不。 :({<"H)!'  
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。 4CCux4)N  
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。 0k>&MkM\^  
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: 6]3 ZUH;  
$5o<Mj  
template < typename Right > O^:h_L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c%dy$mkqgK  
Right & rt) const Rju8%FRO  
  { {3R ax5Ty  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^/uGcz|.  
} 5a&w M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y{sA["   
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。 4ca-!pI0  
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。 R;yAqr29  
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。 yKI.TR#  
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。 V Y3{1Dlf  
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? Yp)U'8{h c  
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: w~&]gyf  
K6U>Qums  
template < class Action > {Vm36/a  
class picker : public Action i<?4iwX%i*  
  { ]4yvTP3[Rm  
public : O+$70   
picker( const Action & act) : Action(act) {} MocH>^,  
  // all the operator overloaded &1{k^>oz  
} ; l1[IXw?  
("6W.i>  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 H-W) Tq_?-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: m0"\3@kB  
6T s`5$e  
template < typename Right > "=(;l3-o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {Jc!T:vJ  
  { aiHr2x6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d/&|%Z r  
} \_E.%K  
w-$w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k ))*z FV  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;`B35K  
4:']'E  
template < typename T >   struct picker_maker xNkY'4%  
  { (0Cszm.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hl:eF:'hm  
} ; { 1%ZyY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >B  
  { d@tr]v5 B  
typedef picker < T > result; `[CJtd2\  
} ; <3 }l8Z  
AF$o >f  
下面总的结构就有了: ^Q>*f/.KN  
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。 JWL J<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。 -/%jeDKp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Jf$wBPg  
至此链式操作完美实现。 pG6-.F;  
5XI*I( .%/  
A.O~'')X  
七. 问题3 N -]PK%*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .}N^AO=  
=fG8YZ(  
template < typename T1, typename T2 > @W8}N|jek  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DZRxp,  
  { l`&6W?C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :$aW@?zAY  
} [r8 d+  
MF}Lv1/[-J  
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: ?8@*q6~8  
C4tl4df9  
template < typename T1, typename T2 > E{ s|#  
struct result_2 |vz;bJG  
  { zDyeAxh4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xUi!|c  
} ; QJWES%m`  
9Oyi:2A  
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? k+$4?/A  
这个差事就留给了holder自己。 PAV2w_X~  
    ~iZF~PQ1_  
HDyZzjgG  
template < int Order > \STvBI?  
class holder; B5HdC%8/}  
template <> vXyo  
class holder < 1 > f+Medc~  
  { W;dzLgc  
public : ]a#]3(o]}  
template < typename T > FM"BTA:C  
  struct result_1 ~#_$?_/(  
  { lMez!qx,=  
  typedef T & result; N>%KV8>{L  
} ; y=xe<#L  
template < typename T1, typename T2 > g/Jj]X#r  
  struct result_2 cGta4;  
  { IQ=|Kj9h  
  typedef T1 & result; ,7jiHF  
} ; *.%)rm  
template < typename T > x[W]?`W3r~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -#;VFSz,9*  
  {  jnzz~:  
  return (T & )r; KH>sCEt  
} <S@mQJS!y  
template < typename T1, typename T2 > \Ntdl:fSw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }|"*"kxi!  
  { )^S^s >3  
  return (T1 & )r1; b[o"Uq@8?  
} 50bP&dj&  
} ; 8sF0]J[g{  
n3g WM C  
template <> 1=5'R/k  
class holder < 2 > zRoEx1  
  { x ETVt q  
public : R 4QwWSBJ  
template < typename T > e=)* O  
  struct result_1 [I<'E LX  
  { MQH8Q$5D  
  typedef T & result; O\F^@;] F6  
} ; 0*IY%=i  
template < typename T1, typename T2 > :'rZZeb'  
  struct result_2 sFM>gG  
  { n[:AV  
  typedef T2 & result; 'A(-MTd%  
} ; D3AtYt  
template < typename T > < Gy!i/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?Gv!d  
  { `) !2E6 =  
  return (T & )r; +6)kX4  
} 2j/1@Z1j=  
template < typename T1, typename T2 > '`~(Fkj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `{Di*  
  { p9}c6{Wp  
  return (T2 & )r2; |XA aKZA  
} t2%@py*bU  
} ; >`?+FDOJ,  
VmH_0IM^6  
V<NsmC=g  
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> >。 iLd"tn'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f+aS2k(e>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ta\8 >\6  
vQTQS[R=z  
return l(i, j) = r(i, j); '"fU2M<.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nP{sCH 1  
Z=Y_;dS9  
  return ( int & )i; q,,>:]f#  
  return ( int & )j; A"<)(M+kG  
最后执行i = j; Iam-'S5  
可见,参数被正确的选择了。 ny_ kr`$42  
{p*hNi)0  
nh&J3b}B!  
-k[tFBl w  
e5>5/l]jsg  
八. 中期总结 v6DxxE2n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )"c]FI[}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L1!hF3G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "K$Wh1<7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %f> |fs  
[cL U*:  
0jJ28.kOp  
0@e}hv;  
bR8 HGH28  
z2nUul(2  
九. 简化 ;'Vipj   
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。 7~l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;aK !eD$  
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: u388Wj   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gQpD]p%k  
  +-*/&|^等 mA] 84zO  
2. 返回引用。 E%2!C/+B  
  =,各种复合赋值等 >]XaUQ-  
3. 返回固定类型。 71<PEawL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cH*/zNp  
4. 原样返回。 5)>ZO)F&  
  operator, qnk,E-  
5. 返回解引用的类型。 7ru9dg1?  
  operator*(单目) ZaUcP6[h  
6. 返回地址。 E_![`9i  
  operator&(单目) J.e8UQ@=5  
7. 下表访问返回类型。 K'{W9~9Lq  
  operator[] LnI{S{]wDh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~q]|pD"\K|  
  operator<<和operator>> :a f;yu  
"U5Ln2X{J  
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。 hNq8 uyKx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2 ) /k`Na  
leb^,1/D6  
template < typename Left > M8",t{7  
struct value_return 8NAWA3^B  
  { _^xh1=Qr}n  
template < typename T > |p8"9jN@}c  
  struct result_1 {sfmWVp  
  { il>x!)?o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4<3?al&  
} ; wUIsi<Oj  
x,w`OMQ}c  
template < typename T1, typename T2 > \{M rQ2jd  
  struct result_2 srChY&h?<  
  { ll<9f)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f?>-yMR|  
} ; =@1R ozt  
} ; ;*)fO? TG)  
e0|_Z])D  
ZXsY-5$#d-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JW%/^'  
94'k 7_q  
下面我们来剥离functor中的operator() )S wG+k,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V$Xl^#tN  
K5)yM @cq  
return l(t) op r(t) .cH{WZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kuTq8p2E  
return op l(t) Oj4u!SY\j  
return op l(t1, t2) O'!r]0Q  
return l(t) op B::4Qme  
return l(t1, t2) op 0x>/6 <<  
return l(t)[r(t)] V$-~%7@>;9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1|l)gfcP  
2Pem%HE~P  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: oXQ<9t1(  
单目: return f(l(t), r(t)); )4'x7Qg/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~3'OiIw1@  
双目: return f(l(t)); dxkRk#mf:  
return f(l(t1, t2)); sx[&4 k[  
下面就是f的实现,以operator/为例 %eutfM-?6  
2<6`TA*m  
struct meta_divide ax72ehL}  
  { cz7 CrK~5  
template < typename T1, typename T2 > :!+}XT7)/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u^aFj%}]L  
  { U=&^H!LVY  
  return t1 / t2; ]8xc?*i8  
} )D Gz`->  
} ; ==h|+NFa  
~|r'2V*  
这个工作可以让宏来做:  O ':0V  
,TKs/-_?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V>FT~k_"  
template < typename T1, typename T2 > \ d4y9AE@k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n2xLgK=  
以后可以直接用 Ss#@=:"P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |P,zGy  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  /i-xX*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) WNn[L=f  
#hD}S~  
LC,*H0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gnQo1q{ 4  
[5? 4c'Ev  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (xZr ]v ]U  
class unary_op : public Rettype Ge^zX$.'  
  { .pS&0gBo\  
    Left l; O6m.t%*  
public : L25kh}Q#7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `1E|PQbWc  
:mXGIRi  
template < typename T > bH\'uaJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N|!MO{sB  
      { biK)&6|`sa  
      return FuncType::execute(l(t)); ;ZQ- uz  
    } D00G1:Ft(T  
,hpH!J'5f/  
    template < typename T1, typename T2 > e2]4a3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KGV.S  
      { !US8aT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c;:">NR  
    } \)OZUch  
} ; u*t,i`  
NJ;"jQ-  
mR{CVU  
同样还可以申明一个binary_op @4IW=V  
 0dgP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b]!9eV$  
class binary_op : public Rettype fD1?z"lo  
  { ;y>S7n>n:  
    Left l; o"rq/\ovv  
Right r; ~L- 0~  
public : A}t%;V2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NFk}3w:  
+h0PR?  
template < typename T > s kN9O"^A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $> "J"IX  
      { z$JX'(<Z7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +hE',i.  
    } bA}AD`5  
a}:A,t<6  
    template < typename T1, typename T2 > ?e F@Q !h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HXQ e\r  
      { QBy{| sQ`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R/^@cA  
    } e]lJqC  
} ; ' |&>/dyq  
"-w ^D!C  
rRB~=J"  
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 \HAJ\9*w)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1HMUHZT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >\V6+$cNp  
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。 ]UDd :2yt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q[7CPE0n  
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。。。 >(X #<`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H2_/,n  
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) 0,HqE='w  
下面是修改过的unary_op  %BUEX  
_ Yfmxn8V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \gLxC  
class unary_op a:85L!~:l  
  { G6ayMw]OF  
Left l; LO)GTyzvJ  
  {Fbg]'FQ  
public : ]eE 1n2  
kw*)/$5]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pet~[e%!  
JIzY,%`\  
template < typename T > }91*4@B7  
  struct result_1 3gAR4  
  { xq}-m!nX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \[yr=X  
} ; lsk_P&M  
8p&kLo&  
template < typename T1, typename T2 > [F+(^- (  
  struct result_2 Y9F)`1 7  
  { cJCU*(7&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #ZJMlJ:q`"  
} ; $B\ H  
._?V%/  
template < typename T1, typename T2 > *i^`Dw^~y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h4_ b!E@  
  { [)^mBVht  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CEuWw:)  
} (89Ji'dc  
mzX;s&N#  
template < typename T > 'BY-OA#xJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?~J i-{#X  
  { l<(cd,  
  return OpClass::execute(lt(t)); En(7(qP6}  
} B{C_hy-fw  
^T:gb]i'Qa  
} ; ?]c+j1 i  
8V9 [a*9  
\q "N/$5{f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ef=K_, _  
好啦,现在才真正完美了。 4:7mK/Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: {T=52h=e  
fiVHRSX60  
template < typename Right > jfD1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WK0C  
  { 44\cI]!{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /`[!_4i  
} LvcuZZ`1a  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 UZGDdP  
}g|nz8  
5{d\u E%'p  
%d1draL  
 |t))u`~  
十. bind * RWm47  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /)EY2Y'  
先来分析一下一段例子 ](#&.q%5!  
j(eFoZz,  
=>|C~@C?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g JjN<&,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 er2cQS7R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =bLY /  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `S3>3  
我们来写个简单的。  z [C3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1D F/6y  
对于函数对象类的版本: >xqM5#m`E$  
(gwj)?:  
template < typename Func > "0CjP+1k  
struct functor_trait  rkB'Hf  
  { oFDz;6  
typedef typename Func::result_type result_type; \L # INP4~  
} ; S{#cD1>.  
对于无参数函数的版本: maNW{"1  
%g3,qI  
template < typename Ret > DWU`\9xA*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ff e1lw%  
  { !2tW$BP^  
typedef Ret result_type; t\4[``t  
} ; D)Q)NI  
对于单参数函数的版本:  fvEAIs  
}7s>B24J  
template < typename Ret, typename V1 > HfB@vw^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HN6}R|IH  
  { El- ? %  
typedef Ret result_type; F S"eM"z  
} ; wW2d\Zd&  
对于双参数函数的版本: 4/e60jA  
egk7O4zwP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -c%dvck^,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uH@FU60  
  { _Ov;4nt!  
typedef Ret result_type; 445o DkG  
} ; MFt*&%,JX  
等等。。。 ;sPoUn s'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m ee$"Y  
Zg~nlO2  
template < typename Func > *Dmx&F=3,5  
struct func_return yxt[= C  
  { yX!HZu;j  
template < typename T > C&~1M}I  
  struct result_1 =1p8 i  
  {  \ %=9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F {+`uG  
} ; r?/A?DMe  
TUIk$U?/I  
template < typename T1, typename T2 > 1f'Hif*r_X  
  struct result_2 Wg`AZ=t  
  { tK(g-u0N`(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S4^N^lQ]  
} ; 44ed79ly0)  
} ; q.#[TI ^  
ccFn.($p?,  
.w?(NZ2~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SqA J-_~  
h#r^teui)  
template < typename Func, typename aPicker > \2 y5_;O  
class binder_1 kq=V4-a[  
  { FQz?3w&ia  
Func fn; a:, y Z  
aPicker pk; ;`YkMS`=W  
public : <A5]]{9 +  
|RkcDrB~  
template < typename T > Q/ms]Du  
  struct result_1 N6OMY P1  
  { ;Q;[*B=kE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l_tw<`Ep  
} ; %V`F!D<D  
#H?t!DU  
template < typename T1, typename T2 >  +=q)  
  struct result_2 ~[WF_NU1y  
  { b2,mCfLsv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )d\ j I  
} ; xo}b= v  
D]a:@x`+Bz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wxg^Bq)D*R  
dy__e^qi  
template < typename T > rl#vE's6.e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l>gI&1)%  
  { kum#^^4G|  
  return fn(pk(t)); ^N}Wnk7ks'  
} vbx6I>\Y  
template < typename T1, typename T2 > K;hh&sTB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1=sXdcy;  
  { >T2LEW  
  return fn(pk(t1, t2)); fKC3-zm  
} B vo5-P6XY  
} ; >(w2GD?  
`afIYXP  
U[L9*=P;  
一目了然不是么?  VGHWNMT  
最后实现bind s>k Uh  
7|\@zQ h   
`\`>0hlu  
template < typename Func, typename aPicker > Ho DVn/lr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u] :m"L M  
  { }8|[;Qa`y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /={Js*  
} {>LIMG-f  
t^]$!H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '{ I_\~*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8dD2  
<!-sZ_qq  
十一. phoenix W?yd#j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b*a2,MiM  
|Fm6#1A@  
for_each(v.begin(), v.end(), BqDKT  
( dkgSvi :!  
do_ YprH wL  
[ 5uq3\a  
  cout << _1 <<   " , " fO'Wj`&a  
] 0]QRsVz+  
.while_( -- _1), ETp%s{8  
cout << var( " \n " ) y@2epY?{  
) H>9CW<8  
); ^ -FX  
yR{x}DbG  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: b" xmqWa  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Fhv/[j^X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l`kWz5[~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5aad$f  
.=m,hu~  
x!\ONF5$  
template < typename Cond, typename Actor > oH0X<'  
class do_while 43?^7_l-  
  { _&K  
Cond cd; |KB0P@=a  
Actor act; DeR='7n  
public : PH"hn]  
template < typename T > Vpy 2\wZWb  
  struct result_1 DG4 d"Jy  
  { #;n +YM">:  
  typedef int result_type; G?f\>QSZ  
} ; q$1PG+-  
]yjl~3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9/+Nj/  
o6f_l^+H  
template < typename T > ~GE$myUT\p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b jAnaya  
  { ThPE 0V  
  do >!_Xgw  
    { 6wco&7   
  act(t); 98 8]}{w  
  } | mu+9   
  while (cd(t)); gP+fN$5'd  
  return   0 ; eh,~^x5  
} ?#yV3h|Ij  
} ; SIBoCs5  
+T9:Udi  
BpX6aAx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n|GaV  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 TO%dw^{_`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^(viM?*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M#|dIbns H  
下面就是产生这个functor的类: _gKe%J&  
PtqJ*Z  
@EE."T9  
template < typename Actor > -hC,e/+  
class do_while_actor cRX~z  
  { lL]y~u  
Actor act; 4&/j|9=X  
public : ]|<w\\^A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Xl@cHO=i  
AoA!q>  
template < typename Cond > WyP W*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eY{+~|KZ  
} ; e #/E~r&  
.9O$G2'oh  
R |KD&!~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。 9&RFO$WH  
最后,是那个do_ 29XL$v],  
? FfC  
wP"dZagpj  
class do_while_invoker Qr  Wj>uR  
  { "UwH\T4I  
public : czlFr|O;  
template < typename Actor > ,lCgQ0}<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xkOpa,=FI  
  { y4+ ;z2' >  
  return do_while_actor < Actor > (act); RpLE 02U  
} |yo\R{&6  
} do_; V.wqZ {G  
\.mI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <AJ97MLcc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tGB@$UmfU  
最后来说说怎么处理break和continue HHqwq.zIy  
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。 Gycm,Cy  
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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