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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hynX5,p;.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [@RJ2q$  
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, ]u\K}n6[q  
7=e!k-G  
14LOeo5O  
FR%u1fi  
  class filler Frxim  
  { Aqp$JM >  
public : &y~EEh|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} djGzJLH  
} ; s'Op|`&X  
{TV6eV  
\8 ~`NF  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h%0hryGB  
4IEF{"c_8  
6L\?+=X  
]EhU8bZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H7=[sL^  
qwz_.=5E6  
vi :IO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O F|3y~z  
p~h)@  
 <m7T`5+  
R,'` A.Kk  
二. 战前分析 NDt +m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ecjjCt2S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \4B2%H  
FSp57W$  
fQtV-\Bc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5*#!w1X  
  /* --------------------------------------------- */ $cUTe  
vector < int *> vp( 10 ); 7j <:hF~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6,D)o/_  
/* --------------------------------------------- */ 4jyDM68i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O_n) 2t(c?  
/* --------------------------------------------- */ /%'>?8/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w&F/P]1  
  /* --------------------------------------------- */ -5_[m@Vr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .@(+.G  
/* --------------------------------------------- */ y_mD9bgW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [nBdq"K  
/M.@dW7 w  
pjh o#yP  
0VOj,)K=  
看了之后,我们可以思考一些问题: H+VKWGmfG  
1._1, _2是什么? Ki"o0u  
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。 <o\2-fWvY  
2._1 = 1是在做什么? <Fc @T4Q,  
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。 svBT~P0x  
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=]>TeqG0  
&;D(VdSr9  
w,'"2^Cwy  
三. 动工 %kcyE<c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w=r3QKm#K  
AhjUFz  
U!0 Qf7D  
5tIM@,.I/  
template < typename T > ) Apg  
class assignment ~;pv &s5}  
  { c2,1d`  
T value; :n4X>YL)  
public : gx*rxid  
assignment( const T & v) : value(v) {} |] <eJ|\=  
template < typename T2 > ?&H1C4   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2!Mwui;%  
} ; $SP*hkU  
1b6o x6  
5g{L -8XwI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7,\Uk|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X C jYm  
OYWW<N+R2  
| Q Y_ci  
q=M\#MlL0'  
  class holder BZXP%{njS  
  { 1D,$Az~.  
public : X>n\@rTo  
template < typename T > gZ5E%']sT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2 us-s  
  { cR0RJ$[d  
  return assignment < T > (t); o4)^U t+  
} Pgy&/-u  
} ; G%a8'3d,  
g[rxK n\Z  
1I?D$I>CV  
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: zS@"ITy  
RaK fYLw  
  static holder _1; o8:K6y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YH VJg?H3  
h\ (z!7t*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RP 2MtP"M  
而不用手动写一个函数对象。 idm!6]  
}`oe<|  
[e2sUO0~r  
iY=M67V  
四. 问题分析 p0KkPE">p4  
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。 >uok\sX  
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。 nt,tM/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k)W8%=R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uC3o@qGW<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `"0#lZ`n  
E^.y$d~dS  
五. 问题1:一致性 't$(Ruw  
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?| f\Bd lOJ>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U9D4bn D  
ZQT14.$L  
struct holder P@Wi^svj  
  { 1cE3uA7  
  // x1m J&D  
  template < typename T > EDR;" G(N  
T &   operator ()( const T & r) const %}+!%A.3  
  { ,}!OJyT  
  return (T & )r; mPNT*pAO  
} }5H3DavW  
} ; G: FP9  
Le9^,B@Pb  
这样的话assignment也必须相应改动: aU]A#g   
c9\jELO  
template < typename Left, typename Right > ~X^L3=!vf  
class assignment A KO#$OJE  
  { T}(J`{ 9i  
Left l; <|~8Ezd  
Right r; 7|6uY  
public : rn l~i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }&d@6m]  
template < typename T2 > Kk2PWJ7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R07Kure  
} ; '>AOJ aA  
]/!#:  
同时,holder的operator=也需要改动: _94|^   
3^l@!Qw  
template < typename T > ^)&d7cSc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i]8HzKuiW  
  { *<n]"-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +Zu*9&Cx  
} SwV{t}I  
cq`v8  
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。 V`Z-m-V~1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >3V{I'^^-  
Ml1sE,BT  
return l(rhs) = r; M]YK]VyG  
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。 m72r6Yq2@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3z9}cOFq]z  
v*'dA^Q  
template < typename Tp > Al="ss&2  
class constant_t Tj}H3/2  
  { ~"89NVk"  
  const Tp t; dieGLA<5_X  
public : =Jfo=`da  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N;e d_!  
template < typename T > o 5dPE{f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _,:gSDW|  
  { RnV )*  
  return t; p9k' .H^:_  
} ~G.'pyW  
} ; uh'{+E;=  
Lu!o!>b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UU')V  
下面就可以修改holder的operator=了 G9ku(2cq  
 L5/J  
template < typename T > T)J=lw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F)'kN2  
  { iIFM 5CT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L=4%MyZ.e  
} T9.3  
zKB$n.H  
同时也要修改assignment的operator() [%'yHb~<  
hw/ :  
template < typename T2 > - Te+{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F)_zR  
现在代码看起来就很一致了。 ZYr6Wn  
 ,83%18b  
六. 问题2:链式操作 4lMf'V7*l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nv!If$d  
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。 rEEoR'c6  
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。 gE$D#PZa  
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。 ^ Q]I)U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LUSBRr8  
KITC,@xE_O  
template < typename T > 8D3|}z?  
struct result_1 yf7p,_E/  
  { ,@1rP55  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lezX-5Z  
} ; 6U|An*  
h= tzG KI  
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: jroR 2*  
a=n* }.  
template < typename T > )5n*4A  
struct   ref (JV [7u -  
  { aX CVC<l  
typedef T & reference; >@?!-Fy5  
} ; +/+:D9j ,  
template < typename T > WbF[4 x  
struct   ref < T &>  !4Q0   
  { 8SH&b8k<<  
typedef T & reference; })~M}d2LXB  
} ; r"HQ>Wn  
NVyel*QE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eO7 )LM4  
O^/z7,  
template < typename T > C8dC_9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G,o5JL"t  
  { );*:Uz sC_  
  return l(t) = r(t); \N3A2L)l  
} >+}yI}W;e  
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。 mO#62e4C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +UvT;"  
ZQ@ Ul  
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 $)or{Z$&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^HiI   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o/dj1a~U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  ylTX  
最后的布局是: -!Ov{GHr0  
                Add 7bk=D~/nSg  
              /   \ GN0s`'#"3%  
            Divide   5 yyZs[5Q  
            /   \ /Py1Q  
          _1     3 PvHX#wJ  
似乎一切都解决了?不。 W=-:<3XL  
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。 gXy'@ !  
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。 I 0vJJP#  
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: d@b" ~r}  
p)&Yr  
template < typename Right > 5EX Ghc'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b+/z,c6w  
Right & rt) const yq6Gyoi<  
  { q0sdL86  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PS:"mP7n  
} Ea<kc[Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y'&rSHI"  
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。 FTJvkcc?m  
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。 ;N(9nX}%)  
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。 _48@o^{  
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。 c9/&A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |#i|BVnoE  
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: xq@_' 3X  
br3r!Vuz/-  
template < class Action > :P/0"  
class picker : public Action BJ*8mKi h  
  { ^l8&y;-T  
public : n=iL6Yu(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v\ <4y P  
  // all the operator overloaded -hU1wX%U  
} ; 4 Q<c I2|  
U32&"&";c  
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。 VKb=)v[K  
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: :jHDeF.A  
:k/Z|  
template < typename Right > han S8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bAwFC2jO[  
  { (dnaT-M3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?#0m[k&`  
} aH'=k?Of;  
EC8Fapy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }}X<e  
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。 ^&!iqK2o  
/r?EY&9G  
template < typename T >   struct picker_maker w:3CWF4q]  
  { MZWicfUy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c[zGWF#1>  
} ; I7]qTS[vg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LUKt!I0l  
  { <(tnClAn  
typedef picker < T > result; e13' dCG  
} ; m#|h22^H  
VlFhfOR6t  
下面总的结构就有了: OhiY <  
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。 qBF}-N_  
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。 )u>/:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "NvB@>S  
至此链式操作完美实现。 fqm-?vy}  
zW:r7 P.  
:Oh*Q(>  
七. 问题3 E5Zxp3N  
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。 <d~IdK'\x  
(_nU}<y_i  
template < typename T1, typename T2 > Xmv^O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EY}*}-3  
  { uZXG"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /L; c -^  
} u!TMt8+c  
xz*MFoE  
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: /|WBk}  
Xu%8Q?]  
template < typename T1, typename T2 > !)HB+yr  
struct result_2 60X))MyN  
  { WKB K)=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W0\ n?$ZC~  
} ; 4;)aGN{e  
fp2uk3Bm[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? f"aqg/l  
这个差事就留给了holder自己。 @,;VMO  
    T u7}*vsR  
.2x`Fj;o1  
template < int Order > !~-@p?kW/  
class holder; !CUX13/0  
template <> l5<&pb#b  
class holder < 1 > UhbGU G  
  { ^ Q  
public : 1+9}Xnxb  
template < typename T > 8^5@J) R8  
  struct result_1  ;GZ/V;S  
  { *DuP~8  
  typedef T & result; ftccga  
} ; |`Q2K9'4bL  
template < typename T1, typename T2 > gh<2i\})'  
  struct result_2 W3y9>]{x^  
  { =S<E[D{V`  
  typedef T1 & result; `Oe"s_O#  
} ; {8w,{p`  
template < typename T > ~vw$Rnotz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [KNA5(Y0  
  { W+ v#m>G  
  return (T & )r; {"hyr/SKd  
} j7 \y1$w  
template < typename T1, typename T2 > s/0~!0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2'7)D}p  
  { UsnIx54D3  
  return (T1 & )r1; !H4C5wDu  
} bI+ TFOP  
} ; bxvpj  
uTRFeO>  
template <> 8w9?n3z=}  
class holder < 2 > L /V;;  
  { jI45X22j  
public : `+5,=S  
template < typename T > rk< 3QXv  
  struct result_1 yN9setw*,M  
  { %Z { 7*jtE  
  typedef T & result; ;]Ko7M(4  
} ; !"s~dL,7  
template < typename T1, typename T2 > }= (|3 \v  
  struct result_2 ~zyD=jx P9  
  { #GIjU1-  
  typedef T2 & result; SoNT12>  
} ; ]C5/-J,F  
template < typename T > }J(o!2.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lJdwbuB6  
  { JXk<t5@D  
  return (T & )r; _OvIi~KW+  
} OG{vap)  
template < typename T1, typename T2 > TmUN@h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }D*5PV%d  
  { 1D2Yued  
  return (T2 & )r2; gYW  
} 7cly{U"  
} ; 3#~w#Q0%  
SEsLJ?Dv0  
"Is0:au+?}  
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> >。 k/.a yLq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d D;r35h=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .;jp2^  
F9 2et<y.  
return l(i, j) = r(i, j); Q}kXxud  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w0Y V87  
92 =huV  
  return ( int & )i; fSw6nEXn  
  return ( int & )j; ~v^I*/uY  
最后执行i = j; ?@5#p*u0  
可见,参数被正确的选择了。 >SaT?k1E  
l@<yC-Xd  
~WX40z  
UwVc!Lys  
* $v`5rP  
八. 中期总结 <v[UYvZvY  
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: W B7gY\Y&M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :Kx6|83  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :JfT&YYi"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3FhkK/@  
Oj0,Urs7  
N]7#Q.(~  
O+*<^*YyD  
\p{$9e;8yT  
~-K<gT/  
九. 简化 ~pve;(e=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 HG:9yP<,o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `cn}}1Lg]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )R5=GHmL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iK=SK3)vR  
  +-*/&|^等 vu=`s|R  
2. 返回引用。 U[WR?J4~LX  
  =,各种复合赋值等 :+$/B N:iO  
3. 返回固定类型。 0="U'|J_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /Lt Lu  
4. 原样返回。 k(%h{0'  
  operator, o}VW%G"  
5. 返回解引用的类型。 5.X`[/]<r  
  operator*(单目) Hsvu&>[`S  
6. 返回地址。 d|RDx;r l8  
  operator&(单目) 8V(-S,  
7. 下表访问返回类型。 ebmU~6v k  
  operator[]  SE D_^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ED=P  6u  
  operator<<和operator>> L"ob ))GF  
ra>jVE0 `  
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。 #Ss lH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8zWKKcf7t  
m* JbZT  
template < typename Left > XX;MoE~MM  
struct value_return n1 kh8,  
  { {Bm7'%i  
template < typename T > OF/DI)j3  
  struct result_1 6O# xV:Uc<  
  { >+ E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $ ";NS6 1  
} ; "j] r   
[7*$Sd  
template < typename T1, typename T2 > 6}S1um4 F  
  struct result_2 1 wB2:o<  
  { 0 $_0T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (cLcY%$  
} ; Bgy?k K2[  
} ; ts=KAdcJ  
MTUJsH\  
?)i`)mu'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D8,V'n>L  
IolKe:'>@  
下面我们来剥离functor中的operator() $(JB"%S8c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Wi3St`$  
nW7Ew<`Q  
return l(t) op r(t) y4Fuh nb>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n\G88)Dv`V  
return op l(t) <oP"kh<D4  
return op l(t1, t2) 6-vQQ-\  
return l(t) op q/l@J3p[qm  
return l(t1, t2) op bX*c-r:  
return l(t)[r(t)] sUEvL( %nY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $`O%bsjX  
0CFON2I  
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: lhRo+X#G  
单目: return f(l(t), r(t));  Lkl+f~m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sx|)GTJJ|-  
双目: return f(l(t)); ZB@Bj>,b p  
return f(l(t1, t2)); u#sbr8Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 1j":j%9M  
Pe<}kS m4  
struct meta_divide w +~,Mv\  
  { ~+r"% KnG  
template < typename T1, typename T2 > `PVr;&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dX8N7{"[  
  { G<f"_NT  
  return t1 / t2; 1deNrmp%  
} qJ8@A}}8  
} ; %e,X7W`'2  
6}aH>(3!A  
这个工作可以让宏来做: ;[}<xw3):  
eO?.8OM-a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5^W},:3R  
template < typename T1, typename T2 > \ f#3U,n8:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +_h1JE_}D  
以后可以直接用 ; M%n=+[O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1s@%q <  
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 se:lKZZ]  
(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。。。) ` e~nn  
wf[B-2q)  
Mc #w:UH[  
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 ,b/qcu_|-  
NrrnG]#p1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f6d:5 X_  
class unary_op : public Rettype o;D[ F  
  { Np?%pB!Q  
    Left l; 9N kr=/I"P  
public : LQs>[3rK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5u=(zg  
lNw8eT~2  
template < typename T > zYW+Goz/C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rnV\O L  
      { =ZaTD-%id  
      return FuncType::execute(l(t)); l(CMP!mY  
    } 3TDjWW;#~  
OE=]/([  
    template < typename T1, typename T2 > TrBBV]4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~H)s>6>#v  
      { @},25"x)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /I>o6CI  
    }  3~mi  
} ; F/ODV=J-  
? !dy  
c[I4'x  
同样还可以申明一个binary_op !M&Qca2  
}eO{+{D +  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o JLpFL  
class binary_op : public Rettype P!apAr  
  { mT7B#^H  
    Left l; (pl|RmmDz  
Right r; /2n-q_  
public : ky^p\dMh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  )Uk!;b  
(zO)J`z>  
template < typename T > d\_$Nb*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Br,^4w[Hq  
      { Nzo;j0 [  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YA:7^-Bv  
    } B3j   
c89+}]mGq  
    template < typename T1, typename T2 > X(`wj~45VX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4NY}=e5  
      { jOYa}jm?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =u5a'bp0;;  
    } nF Mc'm  
} ; /5l"rni   
{c;][>l  
<yw6Om:n<  
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 E=-ed9({:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3($cBC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V?.')?'V  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 AO R{Xm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]r^/:M  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  MYD`P2F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Zt;dPYq>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3u)NkS=  
下面是修改过的unary_op w=ib@_:f  
N5yt'.d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TQ{rg2_T  
class unary_op Em%0C@C  
  { n7J6YtUwP  
Left l; f6I$d<  
  bp>-{Nv  
public : . paA0j  
m>H+noc^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :?2@qWaL  
zA ; 7Nv$3  
template < typename T > {Tps3{|wt  
  struct result_1 &y7<h>z  
  { Q1b<=,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *&=sL  
} ; ou{}\^DgQ  
[1LlzCAFBw  
template < typename T1, typename T2 > /S9(rI<'  
  struct result_2 )V6Bzn}9  
  { -E$(<Pow~\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sU|\? pJ  
} ; *N C9S,eSP  
1(q &(p  
template < typename T1, typename T2 > iF_#cmSy$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `GBa3  
  { Q{:5gh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DL t"cAW  
} (}#8$ )  
b-`=^ny)K  
template < typename T > ]gw[ ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c SV`?[a  
  { Wq+a5[3"  
  return OpClass::execute(lt(t)); e #5LBSP  
} ~YH'&L.O  
yMd<<:Ap  
} ; 9tMaOm  
=hP7 Hea(N  
~ \{a<-R  
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 B%.vEk)*  
好啦,现在才真正完美了。 R [[ #r5q  
现在在picker里面就可以这么添加了:  v<_wf  
Ik\n/EE  
template < typename Right > X%Lhu6F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oy _DYop  
  { ^D%hKIT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); NKSK+ll2  
} VqIzDs  
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。 UGb<&)  
}MiEbLduN  
oOAn 5t@  
TdCC,/c 3  
R^ln-H;  
十. bind vg"$&YX9"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %$*WdK#  
先来分析一下一段例子 #H5i$ o  
:;g7T-_q  
vT&) 5nN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Rt9S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `q$a p$?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YjR`}rdwo  
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。 =-m"y~{>3  
我们来写个简单的。 ;k=&ZV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )ZQ>h{}D  
对于函数对象类的版本: WSKubn?7B  
mH,L,3R;R  
template < typename Func > z|k0${iu#  
struct functor_trait v\3 \n3[u  
  { _X6@.sM/2  
typedef typename Func::result_type result_type; 1zP)~p3a  
} ; ^aONuG9  
对于无参数函数的版本: hRFm]q  
k0(_0o  
template < typename Ret > QB"Tlw(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \+T U{vr  
  { K-2oSS56  
typedef Ret result_type; )s~szmJoVD  
} ; ,s~d39{  
对于单参数函数的版本: ^Mmsja5K  
q(9S4F   
template < typename Ret, typename V1 > '~\\:37+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q|7$SS6$  
  { !SPu9:  
typedef Ret result_type; @r*w 84  
} ; ;xQNa}"V  
对于双参数函数的版本: UID0|+%Y  
Py~1xf/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @d1YN]ede  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E rrs6  
  { -FGM>~x  
typedef Ret result_type; =MjkD)l  
} ; g@2f& m  
等等。。。 }Sr=|j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ak"W/"2:  
dI?x&#(vw  
template < typename Func > }`uFLBG3  
struct func_return uefrE53  
  { i1 >oRT{Z  
template < typename T > )C>8B`^S  
  struct result_1 BA6(Owb  
  { %5 ovW<E:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]J^/`gc  
} ; + usB$=kJ  
{XEX0|TZ  
template < typename T1, typename T2 > PSHzB! H=n  
  struct result_2 ,.z?=]'en  
  { TFG0~"4Cz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~Z:)Y*  
} ; -~Chf4?<4  
} ; L-DL)8;`  
1}Th@Vq  
' >k1h.i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,v#O{ma  
`>Ms7G9S~e  
template < typename Func, typename aPicker > `rest_vu  
class binder_1 hYbaVE  
  { f=IF_|@^S  
Func fn; HJ_8 `( '  
aPicker pk; ~5>k_\ G8  
public : ]NyN@9u@(  
v|R#[vtFd  
template < typename T > :X}fXgeL  
  struct result_1 \OwCZ!`7i  
  { mEg3.|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  OK(xG3T  
} ; S1o[)q   
~~3*o  
template < typename T1, typename T2 > 6F_:,b^  
  struct result_2 UCo`l~K)qg  
  { M=54xTh0Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; > zfFvx_q  
} ; FA{'Ki`  
AAF']z<4_"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3Mq%3jX  
&S39SV  
template < typename T > .cz7jD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 84 <zTmm  
  { x^Zm:Jrw~  
  return fn(pk(t)); (QS 0  
} x~ID[  
template < typename T1, typename T2 > b%].D(qBy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = \M6s  
  { 3X#Cep20a  
  return fn(pk(t1, t2)); QJSi|&Rx&?  
} j8+>E ?nm  
} ; %<|cWYM="z  
6OR)97  
B r6tgoA  
一目了然不是么? LK<ZF=z]Z  
最后实现bind C@g/{?\  
uANpqT}!  
qIxe)+.  
template < typename Func, typename aPicker >  &\ K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5cb8=W -  
  { -b)3+#f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,/"0tP&_;  
} a1EQ.u  
to?={@$]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @O|`r(le  
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。 jW{bP_,"  
<B'PB"R3y  
十一. phoenix rP#&WSLVj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =7EkN% V:{  
z'*{V\  
for_each(v.begin(), v.end(), j Y(|z*|  
( o*3\xg  
do_ yH9&HFDp  
[ X<H{  
  cout << _1 <<   " , " @k\,XV`T~t  
] *J{E1])<a  
.while_( -- _1), (C.aQ)|T  
cout << var( " \n " ) Y?-Ef sK  
) a`zHx3Yg  
); 1Beh&pl^  
7eW6$$ju,N  
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: mC3:P5/c  
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 h+S]C#X,}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ND/oKM+?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YxGqQO36  
)@<HG$#  
_w2KUvG-8  
template < typename Cond, typename Actor > Oc-ia)v1G  
class do_while ZZ/k7(8  
  { qTN30(x2  
Cond cd; AmQsay#I_  
Actor act; ?O"zp65d(  
public : IJC]Al,df  
template < typename T > ["e;8H[K)%  
  struct result_1 %-B wK  
  { "rVM23@ tq  
  typedef int result_type; g?K? Fn.}  
} ; ":qS9vW  
V{ ~~8b1E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CnabD{uTf  
iKg75%;t  
template < typename T > s{yJ:WncI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R<Z^L~)  
  { |.1qy,|!X  
  do F|ETug n  
    { .W!tveX8-  
  act(t); ?ouV  
  } 4Z*|Dsw  
  while (cd(t)); fucUwf\_  
  return   0 ; N g58/}zO  
} ;5<P|:^  
} ; q#;BhPc  
f.@Xjf  
2bWUa~%B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >OT \~C  
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。 &kb\,mQ  
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。 mRCHrw?WG  
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。 O'fk&&l  
下面就是产生这个functor的类: >W'j9+Va  
d&hD[v  
y $:yz;  
template < typename Actor > ,aI,2U91  
class do_while_actor iu +3,]7Fm  
  { 5!~!j "q  
Actor act; u2 7S %2P  
public : LaDY`u0G%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |Td_S|:d  
3 :UA<&=s  
template < typename Cond > VO9XkA7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Yr+d1(  
} ; [G\o+D?2  
N?$7 Z v[G  
Rxx>{+f4M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i!L;? `F{  
最后,是那个do_ 3g;T?E  
H"O$&  
!Vb,zQ  
class do_while_invoker ^PC\E}  
  { @m?{80;uQ  
public : dN<5JQql  
template < typename Actor > @LcT-3u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9Fk4|+OJ  
  { K}Na3}m  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y xJ`-6  
} {EL'd!v7e  
} do_; W<Z$YWr  
'6X%=f'^b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K@6`-|I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .liyC~YW  
最后来说说怎么处理break和continue OTE<x"=h  
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。 iD<6t_8),  
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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