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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <hA1[S}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -ghmLMS%t  
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, r`8>@2sW1  
/eI]!a  
=bwuLno>  
"dN4EA&QJ  
  class filler ys#V_ysb  
  { *Mg. * N  
public : *=p[;V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;94e   
} ; )A 6 eD  
|8:IH@K*  
@VVDN  
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: QwaAGUA  
;vDjd2@  
i4XE26B;e  
4EZl (v"f`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^G~C#t^  
},;ymk|g[  
J_H=GHMp}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e~+VN4D&b>  
8FmRD  
AzmISm  
9:\YEs"  
二. 战前分析 PU\?eA  
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。 :qQpBr$  
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 G+$A|'<`z  
13X\PO'9  
l^$8;$Rq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PI5a 'k0F  
  /* --------------------------------------------- */ Y4 <  
vector < int *> vp( 10 ); XC D&Im  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -hpJL\ng  
/* --------------------------------------------- */ P`$"B0B)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;<9dND  
/* --------------------------------------------- */ ~ }g"Fe  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hA0g'X2eC  
  /* --------------------------------------------- */ g+xA0qW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 06dk K )`  
/* --------------------------------------------- */ > kLUQ%zE@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "{&?t}rj+  
j=Co  
< SIe5" {  
!|1GraiS  
看了之后,我们可以思考一些问题: g3`:d)|  
1._1, _2是什么? 4.^1D';(  
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。 D@]*{WO  
2._1 = 1是在做什么? iO 9fg  
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。 fF"\$Ny  
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。 <A_LZi  
$<~o,e-4  
oOU?6nq  
三. 动工 fF\s5f#:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )U~,q>H+ %  
Y~j )B\^{  
'^!1AGF  
a IA9rn  
template < typename T > Eed5sm$H  
class assignment \+STl#3*q  
  { PZDj)x_%B&  
T value; S5W*,?  
public : /;[Zw8K7  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7E-1 #4  
template < typename T2 > S\F;b{S1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e{~3&  
} ; 0rjH`H]M  
UZ`GS$D@  
[YsN c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2[#7YWs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (eOzntp8  
,Qd;t  
4Hk eXS.  
<yxEGjm  
  class holder =xa:>Vh#  
  { qNH= W?T8.  
public : 9qHbV 9,M  
template < typename T > [KT'aGK$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "8'aZ.P  
  { %s^2m"ca}=  
  return assignment < T > (t); ~; emUU  
} \G!TC{6  
} ; "'@iDq%y  
cr&sI=i  
{!$E\e^d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: iEtnwSt  
L ~,x~sLd  
  static holder _1; mX2(SFpJar  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }! jk  
I1IuvH6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jmDQKqEc|l  
而不用手动写一个函数对象。 aWG7k#nE  
'\&t3?;  
Oc51|[ Wj  
W[dK{?RB  
四. 问题分析 y(#Aze{yC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <vP{U  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 LFi8@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F@76V$U.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M_5$y )M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #`1@4,iC  
s bxOnw P\  
五. 问题1:一致性 W!R}eLf@  
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?| ,<pk&54.@'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ] BJ]  
'T8(md299  
struct holder D9cpw0{nc  
  { H\zV/1~Y  
  // .%.bIT  
  template < typename T > ?8g*"& cn  
T &   operator ()( const T & r) const :U,n[.$5'  
  { GkhaB(btk'  
  return (T & )r; oi@/H\7j  
} ^F>C|FJ2  
} ; yc#0c[ZQu  
3rF=u:r7c  
这样的话assignment也必须相应改动: ifA)Ppt<`  
8BL ]]gT-I  
template < typename Left, typename Right > lk$@8h$vS  
class assignment 9K9{$jN~  
  { IfK%i/J  
Left l; ({GN.pC(  
Right r; 3X0"</G6  
public : G,VTFM6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J FYV@%1~  
template < typename T2 > iiWs]5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \c"{V-#o\  
} ; %Km^_JM  
-v '|#q  
同时,holder的operator=也需要改动: G(g.~|=EZ  
yX^/Oc@j  
template < typename T > Rh[%UNl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _y,? Cj=u|  
  { s/;iZiWK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8f\sG:$  
} +A 4};]W|  
c v .R`)l  
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。 6AM-^S@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (1t b  
-HE@wda  
return l(rhs) = r; ^ #6Ei9di  
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。 -^Pn4y]A)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k>2tC<  
=JqKdLH  
template < typename Tp > tX<. Ud  
class constant_t 2MV!@rx  
  { XLog+F$`  
  const Tp t; %^5|3l3y  
public : sPu@t&$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Dd3GdG@*~  
template < typename T > :`pgdn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SuO@LroxTB  
  { 7$z]oVbO'  
  return t; \Ax[/J2aO  
} "kS(b4^  
} ; 8?YWE62  
U{8]TEv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %ut^ O  
下面就可以修改holder的operator=了 NZP>aV-  
~ AU!Gm.  
template < typename T > }i)^?@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %yVboA1  
  { h#Z5vH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .L#xX1qr  
} l8$7N=Y  
bv%A;  
同时也要修改assignment的operator() *0*1.>Vg  
CDNh9`  
template < typename T2 > STr&"9c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zKnHo:SV  
现在代码看起来就很一致了。 c{qoASc?  
x#-+//  
六. 问题2:链式操作 L~WC9xguDl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a*qf\ &Vb|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Hn- k*Y/P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Po ,zTz   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 X; ~3 U 9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y<Z-f.  
gbC!>LV  
template < typename T > H{XD>q.  
struct result_1 6r|BiHP  
  { =GP~h*5es  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &fyT}M A  
} ; xE[CNJ%t^,  
@(~ m.p|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _ ?\4k{ET  
O%>FKU>(?  
template < typename T > qoifzEc`U  
struct   ref ug|'}\LY  
  { f&n6;N  
typedef T & reference; UC u4S >  
} ; /+11`B09  
template < typename T > KMhEU**  
struct   ref < T &> YgeU>I|v  
  { h rksPK"s2  
typedef T & reference; MFHc>O DA  
} ; A.5N<$l  
w b@Zna  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]+OHxCj:  
hj8S".A_  
template < typename T > #fuc`X3:HL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >z,SN  
  { 6F@2:]W  
  return l(t) = r(t); {m<NPtp910  
} EYsf<8cl  
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。 Z7Y+rP[l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U#7moS'r  
hDP&~Mk  
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 M_ GN3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B uv4&.Z}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZjOUk;H?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `;:zZ8*  
最后的布局是: B?-~f^*,jG  
                Add _6"YWR  
              /   \ -f4>4@y  
            Divide   5 t$*V*gK{  
            /   \ E&RiEhuv  
          _1     3 0Xke26ga  
似乎一切都解决了?不。 T VuDK  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 TqZ&X| G  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 DaK2P;WP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: PCx] >&  
|, Lp1  
template < typename Right > cc$L56q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W,g0n=2V  
Right & rt) const #Fl5]> |  
  { *1>zE>nlP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bl >)GX\l  
} NY& |:F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =s\RK   
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。 v4YY6? 4  
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。 kJOSGrg  
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。 5W(S~}  
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。 ToNRY<!  
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? h|DKD.  
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: RyJN=;5p  
PN +<C7/  
template < class Action > fV\ eksBF  
class picker : public Action L, k\`9bQ  
  { gOE3x^X*{  
public : qXb{A*J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xIrRFK9[Q  
  // all the operator overloaded 8%Wg;:DZx  
} ; <]/z45?  
3 E~d  
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。 3XOf-v:~  
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: L'*P;z7<  
l$:.bwXXO  
template < typename Right > H=f'nm]dQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5z$>M3  
  { %U4w@jp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rLy <3  
} 7n_'2qY  
ZgXn8O[a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T9N&Nh7 3  
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。 Ao%;!(\I%  
`2j \(N,  
template < typename T >   struct picker_maker RyxEZ7dC<y  
  { ~MgU"P>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e/h2E dY  
} ; H/eyc`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bay7%[BLB  
  { 1e0O-aT#Q  
typedef picker < T > result; !.(%"  
} ; )RQX1("O  
EK-Qa<[|  
下面总的结构就有了: W/U_:^[-  
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。 <K#]1xCA  
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。 [q MFLY$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v7L} I[f  
至此链式操作完美实现。 K~?M?sa  
[CfA\-gx<f  
=> PBdW  
七. 问题3 T.=du$  
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。 8olR#>  
p PF]&:&-b  
template < typename T1, typename T2 > l9 K 3E<g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <IX)D `mf  
  {  h,D6MP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E2PMcT{)_  
} xyoh B#'W  
0B4&!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: q$;'Fy%oy  
8@S5P$b};  
template < typename T1, typename T2 > xSQ0]vE  
struct result_2 q0}?F  
  { /eoS$q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Mohy;#8Wk  
} ; e' `xU  
d^&F%)AT  
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? ,r,~1oV<"  
这个差事就留给了holder自己。 w(P\+ m<%  
    f> u{e~Q,  
7Y8B \B)w  
template < int Order > owA0I'|V-A  
class holder; {GaQV-t  
template <> $rZ:$d.C  
class holder < 1 > .45XS>=z#  
  { cI5*`LML1  
public : QSn%~o05  
template < typename T > O$><E8q  
  struct result_1 NjTVinz  
  { sH^?v0^a  
  typedef T & result; h-XMr_F  
} ; 2Qoj>Wy{  
template < typename T1, typename T2 > A0NNB%4|/  
  struct result_2 5>XrNc91  
  { &zCqF=/9U  
  typedef T1 & result; 4b"%171  
} ; HzO6hb{jJO  
template < typename T > YzcuS/~x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KAR XC,z  
  { ~dIb>[7wy  
  return (T & )r; (okCZ-_Jn  
} fs]9HK/@\  
template < typename T1, typename T2 > ,tEvz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8Ee bWs*1  
  { brQkVt_)EE  
  return (T1 & )r1; cI)XXb4  
} A2` QlhZ  
} ; bb6 ~H  
;|2h&8yX(/  
template <> sP0pw]!  
class holder < 2 > s[yIvlHw`  
  { u@`)u#  
public : cx]O#b6B.  
template < typename T > ZKG S?z  
  struct result_1 Tl#Jf3XY}  
  { XFeeNcqF  
  typedef T & result; 2p(M`@  
} ; '~-Lxvf'  
template < typename T1, typename T2 > !;SpQ28  
  struct result_2 w"CcWng1  
  { ~3 {C &c  
  typedef T2 & result; \ B~9Ue!  
} ; zS Yh ?NB5  
template < typename T > &FWPb#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _v=@MOI/J  
  { ]Q\Ogfjp  
  return (T & )r; D_6GzgZ  
} Z\=].[,w4  
template < typename T1, typename T2 > ~P*t_cpZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lN,8(n?g  
  { E"Z9 NDgl#  
  return (T2 & )r2; wHW";3w2~  
} %6`{KT?  
} ; r9Ux=W\  
2Yx6.e<  
`_]Z#X&&h  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >'i d/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `Z{kJMS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r)|X?   
 qO  
return l(i, j) = r(i, j); ]P TTI\n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PN{l)&K2.  
u7u8cVF  
  return ( int & )i; l`2X'sw[/  
  return ( int & )j; I/bED~Z:a  
最后执行i = j; ,jBd3GdlZ  
可见,参数被正确的选择了。 QZBXI3%#s  
Sf}>~z2  
|Xblz1>DF  
IMY?L  
]1 #&J(  
八. 中期总结 gmfux b/  
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: \s2hep  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -ob_]CKtJ~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZdEeY|j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u93=>S  
d\`A ^  
%S8e:kc6  
$Yt29AQ  
'Y+AU#1~H  
?lv{;4BC  
九. 简化 &\][:kG;  
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。 07"dU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \5^#5_<  
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: lKs*KwG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v]g/ 5qI&  
  +-*/&|^等 e-4XNL[F  
2. 返回引用。 ~R.8r-kD`  
  =,各种复合赋值等 B&0^3iKFi  
3. 返回固定类型。 m?-3j65z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 05:`(vl  
4. 原样返回。 A~Eu_m  
  operator, c/ wzV  
5. 返回解引用的类型。 UYH;15s  
  operator*(单目) >Fm}s,  
6. 返回地址。 ]RmQ*F-  
  operator&(单目) -6MgC9]  
7. 下表访问返回类型。 4-[L^1%S[  
  operator[] 8WU UE=p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @EzSosmF  
  operator<<和operator>> )t{oyBT  
chsjY]b  
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。 2Z6#3~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lIO.LF3  
58*s\*V` \  
template < typename Left > Qi|jL*mj&  
struct value_return buGW+TrWY  
  { 3%m2$\  
template < typename T > yk Sn=0  
  struct result_1 5O&6 (Gaf  
  { /-<S FT`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^_JD 7-g  
} ; <Mo_GTOC!  
]{V q;  
template < typename T1, typename T2 > ~oI7TP  
  struct result_2 Vb06z3"r  
  { `pF|bZ?v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \pZ,gF;y  
} ; 4EzmH)4G  
} ; #M6@{R2_  
o)'T#uK  
%y33evX/B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s bd;Kn  
*52*IRH  
下面我们来剥离functor中的operator() go/]+vD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5n1;@Vr  
.MuS"R{y  
return l(t) op r(t) !o 2" th  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .Vux~A  
return op l(t) Ev IL[\Dy  
return op l(t1, t2) !<]%V]5[_  
return l(t) op  W-@A  
return l(t1, t2) op !!_K|}QOE  
return l(t)[r(t)] 9@Yk8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S2K_>kvG)~  
^AMcZ6!\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qSj2=dlW  
单目: return f(l(t), r(t)); _*6nTSL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r_T\%  
双目: return f(l(t)); ZAzn-n  
return f(l(t1, t2)); T F&xiL^  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z}.N4 /  
,"  
struct meta_divide jdQ`Y+BC  
  { -,Cx|Nl  
template < typename T1, typename T2 > 9_[TYzpB!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }6.R.*Imz  
  { X>2_G ol!  
  return t1 / t2; B;[{7J]  
} ?ltTJ(Po  
} ; bLGgu#  
r#*kx#"  
这个工作可以让宏来做: l]inG^s  
R9D< lX0%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JPS22i)P  
template < typename T1, typename T2 > \ q5?g/-_0[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tYiK#N7  
以后可以直接用 w"$CV@AJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R6] /g  
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 %5RY Ea  
(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。。。) NY\q  
p!>FPS  
=2pGbD;*  
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 `C`CU?D  
oEU %"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W$ #FM$U  
class unary_op : public Rettype 8AT;9wZqt  
  { Hv(0<k6oH  
    Left l; {S(?E_id5b  
public : q17c)]<"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r]Bwp i%  
:}TT1@  
template < typename T > Oga0CR_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }9t$Cs%  
      { IBb3A  
      return FuncType::execute(l(t)); (%"M% Qko  
    } P0S ;aE  
iU{bPyz ,  
    template < typename T1, typename T2 > 7kO5hlKeo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -}1S6dzr  
      { ;$l!mv 7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L=3^A'|  
    } @26H;  
} ; AZt~ \qf  
2]C`S,)  
m `~/]QQ  
同样还可以申明一个binary_op |/C>xunzz  
-}@3,G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1HL}tG?+#  
class binary_op : public Rettype U|6ME%xm  
  { Sx+.<]t2A  
    Left l; L.>tJ.ID  
Right r; )`yxJ;O@$  
public : ^;n,C+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bEP-I5j1t  
23@e?A=C  
template < typename T > KB <n-'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bx0^?>  
      { qyGVyi3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pL8+gL  
    } YuSe~~F)j  
w' K\}G~  
    template < typename T1, typename T2 > 1uz9zhG><  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kc_QxON4  
      { YOwo\'|=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (o)nN8  
    } n^'ip{  
} ; .5|AX6p+^  
qPuxYU  
]=of=T:  
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 ]H0BUg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o Q I3Yz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sguE{!BO  
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。 +b1(sk=4z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U0t/(Jyg  
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。。。 ?~uTbNR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rcMV YSj0  
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) 1i4KZ"A5+  
下面是修改过的unary_op 0vNEl3f'O  
%@3AA<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >w+WG0Z K  
class unary_op ]S<eO6z  
  { wQWokpP;T7  
Left l; 4_3Jpz*  
  v>YdPQky  
public : ^%-$8sV  
DhV($&*M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} } *|_P  
BusD}9QqB  
template < typename T > Gp'rN}i^  
  struct result_1 :,%~rR  
  { 7kx)/Rw\B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; csz/[*  
} ; HGfV2FtTz  
0RAmwfXm  
template < typename T1, typename T2 > ]]`hnzJX  
  struct result_2 ]?S\So+  
  { z]^&^VFu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a_4Ny  
} ; KRQKL`}}  
4\4onCzuT  
template < typename T1, typename T2 > =:n>yZ3T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z:-a7_   
  { ~Wjm"|c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7tMV*{+Z  
} U(3+*'8r,1  
/+pbO-rW*  
template < typename T > I>o+INb:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d a we!w!  
  { vpcx 1t<  
  return OpClass::execute(lt(t)); rM#jxAb  
} rlk0t159  
no`c[XY  
} ; ty[bIaQi  
?r0#{x~  
-;&aU;k  
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 $D +6=m[  
好啦,现在才真正完美了。 _R<eWp  
现在在picker里面就可以这么添加了: ewg&DBbN"  
L22GOa0  
template < typename Right > Pf;'eOdp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9%WUh-|'p  
  { vJVL%,7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @y3w_;P  
} =fG c?PQ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =k6zUw;5 U  
8-5MGh0L  
MO&QR-OY  
S`gUSYS"w  
'uS!rKkQlu  
十. bind z=:<]j#=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -jnx0{/  
先来分析一下一段例子 |ybW  
n#t{3qzpD  
.ii9-+_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [~9rp]<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '#gd19#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ] C_g: |q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #7I,.DUy[  
我们来写个简单的。 x4fl=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X5UcemO  
对于函数对象类的版本: B?9K!c  
9~98v;Z1  
template < typename Func > #D M%_HXDi  
struct functor_trait {Ak{ ct\t  
  { t=syo->  
typedef typename Func::result_type result_type; [T#5$J  
} ; H_KE^1  
对于无参数函数的版本: R}njFQvS)  
QLrFAV  
template < typename Ret > Wc [@,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4of3#M  
  { Ac;rMwXk#  
typedef Ret result_type; qOYCQ  
} ; R+k-mbvnt  
对于单参数函数的版本: vKN"o* q  
3-#|6khqt  
template < typename Ret, typename V1 > O9*cV3}H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ss63/   
  { O 4@sN=o  
typedef Ret result_type; E;$)Oz  
} ; >y)(M(o  
对于双参数函数的版本: Ug02G  
e\x=4i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *5Upb,* *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x'kwk  
  { N p9N#m?  
typedef Ret result_type; >FED*C4  
} ; ?#?[6t  
等等。。。 w='1uV<6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ktLXL;~X  
LW6&^S?4{  
template < typename Func > =S/$h}Vi  
struct func_return e@'rY#:u  
  { }YJ(|z""  
template < typename T > 3"=% [  
  struct result_1 0jCYOl  
  { &EKP93  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WF\ hXO  
} ; +shT}$cb1  
;@p2s'(  
template < typename T1, typename T2 > `3+yu' Q'  
  struct result_2 G0Zq:kJ  
  { #k2&2W=x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j~,7JJ (y  
} ; CqX2R:#  
} ; 7uG@ hL36  
_"n1"%Ns  
fTiqY72h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $G/h-6+8  
"+3p??h%Rq  
template < typename Func, typename aPicker > }@MOkj  
class binder_1 >!O3 jb k  
  { Nf8."EDUW  
Func fn; YSwAu,$jf  
aPicker pk; !Cxo4Twg  
public : wHm{4  
LX),oR  
template < typename T > jv7-i'I@  
  struct result_1 bK;I:JK3  
  { ^|y6oj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JwWW w1  
} ; *0]E4]ZO  
x&9}] E^<  
template < typename T1, typename T2 > hR,VE'A  
  struct result_2 }Kc[pp|9<  
  { Ug>yTc_(7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z7RGOZQ}G  
} ; T|^rFaA  
jqq96hP,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4 zuM?Dp  
tiG=KHK%o  
template < typename T > wY|&qX,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A6ipA /_  
  { P5s'cPX  
  return fn(pk(t)); .Tr!/mf_  
} ]oB-qfbH  
template < typename T1, typename T2 > 5=%:CN!/@p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ixF '-  
  { +F3@-A  
  return fn(pk(t1, t2)); (t'hWS  
} `|K30hRp:  
} ; JU+Uzp   
vQB;a?)o  
2RXU75VY  
一目了然不是么? C9zQ{G  
最后实现bind  O\y #|=d  
X`bN/sI  
1A\Jh3;Q  
template < typename Func, typename aPicker > i zJa`K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mh`~1aEr  
  { ~]X4ru5,4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L,#ij!txS  
} 4mR{\ d  
5BKga1Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $g&,$7}O_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ut:>'TwG  
lc1?Vd$  
十一. phoenix l/9V59Fv9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *olV Y/'O  
|uo<<-\jTO  
for_each(v.begin(), v.end(), )]x/MC:9r  
( y ,][  
do_ #xL^S9P  
[ >DX\^86x  
  cout << _1 <<   " , " 2eErvfC[  
] YEfa8'7R  
.while_( -- _1), w@&g9e6E  
cout << var( " \n " ) ph\KTLU  
) "@: b'm  
); r.1/ * i  
$s$j</.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: h+EG) <  
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 dqwCyYC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5bU[uT,`6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *L_+rJj,  
Pd-0u> k  
W,&z:z>  
template < typename Cond, typename Actor > 0<f\bY02  
class do_while v+XB$j^H  
  { H]e%8w))0  
Cond cd; sevaNs  
Actor act; uNnx i  
public : L3[r7 b  
template < typename T > [/_M!&zz2  
  struct result_1 H^y%Bi&^  
  { ;/gH6Z?  
  typedef int result_type; FPj j1U`C  
} ; r[; .1,(  
F-i`GMWC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H}m%=?y@  
E}eu]2=nU}  
template < typename T > y9W6e "  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l)y$c}U  
  { t(3<w)r2  
  do dH4wyd`  
    { xXG-yh  
  act(t); a1V+doC  
  } 5IOMc 4v  
  while (cd(t)); 5!WQ  
  return   0 ; Y r3h=XY  
} 9WN 4eC$  
} ; p.{9OrH(4  
 N7%iz+  
,\*PpcU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <>3}<i<[&  
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。 ^Mw>'*5^  
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。 }.md$N_F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 kmHIU}Z  
下面就是产生这个functor的类: Ay?;0w0  
T}DP35dBzE  
Glz)-hjJ:n  
template < typename Actor > 'N1_:$z@(  
class do_while_actor }yM /z  
  { +#qW 0g  
Actor act; 8@`"ZzM  
public : J:6wFmU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k.Tu#7  
 P%#WeQ+  
template < typename Cond > yEYlQ=[#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TR2X' `:O  
} ; CX](^yU_  
IIC1T{D}v  
Jpi\n- d!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "[ f"h  
最后,是那个do_ fq^D<c{3  
nXjf,J-T  
&?~OV:r9  
class do_while_invoker *>otz5]  
  { xw?Mc{w  
public : ?xTM mm  
template < typename Actor > QwaCaYoh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o`B,Pt5vu  
  { ,E&PIbDL1  
  return do_while_actor < Actor > (act); P'Q|0lB  
} S $wx>715  
} do_; `-)!4oJ]  
l=(4o4um  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y+3< ] N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B8Ob~?  
最后来说说怎么处理break和continue }e}J6 [wP  
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。 fiDwa ;,  
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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