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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L @t<%fy@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vv"_u=H  
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, 80&JEtRh  
%W+*)u72(  
!d&K,k  
GO+cCNMa"  
  class filler z6ArSLlZ  
  { EUu"H` E+  
public : +i4S^B/8i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }O<=!^Y;A  
} ; %mt|Dl  
|94"bDL3~  
} R;.~F  
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: 3/@7$nV  
y5RcJM  
*y='0)[BD  
]xCJ3.9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -s,^_p{H  
tl (2=\  
o(u&n3Q'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '_@Y  
5nkx8JJ  
>hJ$~4?  
|K,9EM3  
二. 战前分析 fJH09:@^%  
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。 ltO:./6v  
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 YRfs8I^rg  
u-qg9qXJb  
7(QRG\G#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FL,jlE_  
  /* --------------------------------------------- */ kBS;SDl)  
vector < int *> vp( 10 ); g>1yQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e>#*$4tg  
/* --------------------------------------------- */ mawomna  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2+s_*zM-  
/* --------------------------------------------- */ SWN i@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |ITp$  _S  
  /* --------------------------------------------- */ 4askQV &hj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); " 2Dz5L1v  
/* --------------------------------------------- */ dpDVEEs84  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N&]v\MjI62  
[}9sq+##  
\ ExM.T  
+\fr3@Yc  
看了之后,我们可以思考一些问题: E5~HH($b  
1._1, _2是什么? JN .\{ Y  
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。 +?w 7Nm`  
2._1 = 1是在做什么? *!$4   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 m$ )yd~  
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。 h q6B pE  
X};m\Bz  
r/$+'~apTk  
三. 动工 =!w5%|r.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v~H1Il_+  
mS p -  
*`mPPts}  
zH0%; o}  
template < typename T > [ >O4hifq  
class assignment 9z$]hl  
  { Z3g6 ?2w6  
T value; z\Rs?v"  
public : GpMKOjVm|  
assignment( const T & v) : value(v) {} `MA ee8u'  
template < typename T2 > X/ gIH/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gbsRf&4h  
} ; OL4I}^*,  
! @{rk p  
"w9LQ=mW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vIF=kKl9,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Sf);j0G,D  
)@09Y_9r  
F[<EXLQ  
Y9Q-<~\z  
  class holder SpPG  
  { ,24NMv7  
public : zl F*F8>m  
template < typename T > ([R}s/)$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1+~JGY#   
  { bZHuEh2w  
  return assignment < T > (t); 8c(}*,O/  
} bW(+Aw=O  
} ; ,d(F|5 M:  
M$DJ$G|Z  
{hGr`Rh  
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: +c.A|!-  
l=8)_z;~D  
  static holder _1; 6&M $S$y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *:J#[ET,  
'%_1eaH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q/m))!ikMt  
而不用手动写一个函数对象。 7}OzTup  
%_0,z`f  
k_/hgO  
{_0Efc=7  
四. 问题分析 WMnR+?q  
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。 S+py \z%  
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。 ] e!CH <N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c9-$t d&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rp `JF}~o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?v-IN  
7F;"=DarOE  
五. 问题1:一致性 ]:i :QiYD  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| i>HipD,TD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0#lw?sv  
_QbLg"O  
struct holder mr6/d1af_  
  { 8ar2N)59  
  // .F:qJ6E  
  template < typename T > b#bdz1@s  
T &   operator ()( const T & r) const iDt^4=`  
  { vDZhoD=VR  
  return (T & )r; R$' 4 d  
} m^rgzx19?  
} ; _ I8L#4\(=  
W7>4-gk  
这样的话assignment也必须相应改动: sP$bp Z}  
W.iL!x.B@  
template < typename Left, typename Right > R#i|n< x  
class assignment 0@d)DLM?  
  { xx0s`5  
Left l; [hTGWT3  
Right r; Vo}3E]  
public : |};]^5s9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @P#uH5U  
template < typename T2 > %ANo^~8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .yE!,^j.gB  
} ; AN7WMX  
OLJb8kO  
同时,holder的operator=也需要改动: $C0Nv Jf  
/%C6e )7BL  
template < typename T > _+g5;S5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "'h?O*V]u{  
  { $gT+Ue|7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jXvGL  
} 3p{N7/z(  
)k01K,%#)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;"SnCBt:>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2|@@xF  
})!d4EcZf  
return l(rhs) = r; G3n* bv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /AV [g^x2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c|3%0=,`  
Hy5_iYP5  
template < typename Tp > T0s7aw[zm  
class constant_t %^[45e  
  { sY+U$BYB>  
  const Tp t; Kdh(vNB>  
public : }1]/dCv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :bI4HXT3  
template < typename T > }3:DJ(Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3#huC=zbf  
  { >C y  
  return t; =MDir$1Z  
} ]UKKy2r.  
} ; jT"P$0sJAd  
s^ rO I~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Nv "R'Pps  
下面就可以修改holder的operator=了 fiOc;d8  
8T92;.~(  
template < typename T > | qtdmm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ";}Lf1M9  
  { Vd3'dq8/?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l%\3'N]  
} }uo5rB5D  
s (|T@g  
同时也要修改assignment的operator() kK&tB  
q9.)p  
template < typename T2 > IGv_s+O-*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /]"&E"X"  
现在代码看起来就很一致了。 GY<ErS)2  
Jfa=#`    
六. 问题2:链式操作 2 P+RfE`o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  \o !  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _6"vPN  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Pc >$[kT0  
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。 r) Ts(#Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }Uki)3(  
r|4jR6%<'m  
template < typename T > BM=`zGh"  
struct result_1 `?LQd2p  
  { c_c]0Tm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;tTM3W-h  
} ; 'c5#M,G~  
\eF5* {9  
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: 4"1OtBU3  
D}'g4Ag  
template < typename T > mj5$ 2J  
struct   ref Ol H{!  
  { ;~T)pG8IS  
typedef T & reference; j} XTa[  
} ; Q1EY!AV8  
template < typename T > #%z--xuJL  
struct   ref < T &> #Z<pks2 y  
  { D 7 l&L  
typedef T & reference; L>+g;GJ  
} ; / U1VE|T  
loN!&YceW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (1JZuR<?c  
%HSS x+2oR  
template < typename T > #S2LQ5U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @QI]P{   
  { k1Zu&4C\  
  return l(t) = r(t); Oh6_Bci  
} c'OJodpa  
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。 vR`-iRQ?_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /+4Dq4{ t)  
zrk/}b0j  
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 ^4(CO[|c~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rubqk4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }'$6EgX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GlP [:  
最后的布局是: {:m5<6?x)  
                Add dVc;Tt  
              /   \ q# gZ\V$I  
            Divide   5 oc' #sE  
            /   \ HRIf)n&~f  
          _1     3 *V#v6r7<Y/  
似乎一切都解决了?不。 G}ElQD  
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。 W=M&U  
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。 ^(m`5]qr7J  
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: L(TO5Y]  
:|`' \%zW-  
template < typename Right > YM{Q)115  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;y<)RM  
Right & rt) const 5~k-c Ua  
  { :}x\&]uC#k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B[ae<V0 k  
} Y<TlvB)w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ONJW*!(  
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。 X@Eq5s  
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。 ,{ CgOz+Ul  
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。 VOwt2&mZ  
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。 ?2[=llS4  
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? y2>v'%]2  
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: T~8` {^  
AbUU#C7  
template < class Action > 8OH<ppi  
class picker : public Action L]B]~Tw  
  { fC xN!  
public : T[xGF/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RK(uC-l  
  // all the operator overloaded FW#Lf]FJ  
} ; jjBcoQU$o  
gXI_S9 z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 v}A] R9TY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Y?%MPaN:  
RBr  
template < typename Right > JfKhYRl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z/ T|  
  { _tL+39 u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S;NChu?8  
} WhE5u&`  
OzBo *X/p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `}k!SqG  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <kn#`w1U'  
LW_ Y  
template < typename T >   struct picker_maker 95(c{ l/  
  { GiHJr1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^i&Qr+v  
} ; ;nLQ?eS\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z]$yuM  
  { !? ?Cxs'  
typedef picker < T > result; lnbw-IE!  
} ; V'c9DoSRI\  
Fdd$Bl.&XS  
下面总的结构就有了: OTtSMO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 H(Mlf  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 kr8NKZ/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /r@P\_  
至此链式操作完美实现。 H:U1#bQQ:  
;G!X?(%+  
meR%);\  
七. 问题3 v|_?qBs"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l,h#RTfry  
IOF~V)8k=  
template < typename T1, typename T2 > HG@!J>YaD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uI%h$  
  { Q9K Gf;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R.A}tV=j#  
} !f)'+_d  
R-`{W:S  
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: $f>WR_F  
)U<4ul  
template < typename T1, typename T2 > yN{Ybp  
struct result_2 [KWF7GQi  
  { dge58A)Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QC4_\V>[  
} ; jR@-h"2*A  
1|/2%IDUI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :L:;~tK  
这个差事就留给了holder自己。 v{H23Cfh:  
     i2)SSQ  
(n"M)  
template < int Order > ,~K_rNNZ  
class holder; e hxtNjA  
template <> Yc:b:\0}F6  
class holder < 1 > Q C~~  
  { "4g1I<  
public :  i+(`"8W  
template < typename T > -# <,i '  
  struct result_1 z-7F,$  
  { ]*i>KR@G  
  typedef T & result; VmBLNM?  
} ; i=o>Bl@f  
template < typename T1, typename T2 > HxZ4t  
  struct result_2 <py~(q  
  { 2yq.<Wz<  
  typedef T1 & result; ui9gt"qS`  
} ; e-qr d  
template < typename T > 68I4MZK>4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EXa6"D  
  { !}1n?~]`  
  return (T & )r; 2"<}9A<Xs  
} wk9tJ#}  
template < typename T1, typename T2 > U45/%?kE)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2d.I3z:[  
  { 7 UQD02  
  return (T1 & )r1; `9K'I-hv<8  
} _tjFb_}Q  
} ; 5R"b1  
C dZ;ZR  
template <> &~E=T3  
class holder < 2 > i;|% hDNWA  
  { ACyQsmqm:  
public : ^D.B^BR  
template < typename T > !+>yCy$~_  
  struct result_1 -v jjcyTt  
  { JAB]kNvI  
  typedef T & result; y]?$zbB  
} ; }ZYK3F  
template < typename T1, typename T2 > J8b]*2D  
  struct result_2 E&&80[tN]  
  { Wc,8<Y'   
  typedef T2 & result; >wMsZ+@m  
} ; <5$= Ta  
template < typename T > <NJ7mR}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Do_L  
  { ^f`#8G7(  
  return (T & )r; Rdnd|  
} i"e) LJz  
template < typename T1, typename T2 > ZgXh[UHQy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H}U&=w'  
  { |LNXu  
  return (T2 & )r2; l^Lg"m2  
} zG @!(  
} ; G&uj}rj  
PTePSj1N  
*=2jteG=3.  
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> >。 ZV Gw@3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zkd#vAY(A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _K;rM7  
O-y"]Wrv  
return l(i, j) = r(i, j); ?QuFRl,ZJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xxV{1, H2  
E'r* g{,  
  return ( int & )i; W6_3f-4g  
  return ( int & )j; omRd'\ RO  
最后执行i = j; Q ?Nzt;)!.  
可见,参数被正确的选择了。 iww h,(  
S [u <vHy  
)>[(HxvfJU  
d>AVUf<o~  
T8KhmO  
八. 中期总结 a"&Z!A:Z=  
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: sztnRX_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  Mys;Il "  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L>L4%?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b _u&%  
S3J6P2P  
u8W*_;%:  
$ o t"Du  
`r]Cd {G  
/60[T@Mz  
九. 简化 ;^*^ :L  
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。 g Sa,A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #!hpe^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: }j:ae \(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S"eKiS,z  
  +-*/&|^等 2 G"p:iPp  
2. 返回引用。 ? {&#l2  
  =,各种复合赋值等 m+u>%Ys`  
3. 返回固定类型。 )5&m:R9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sO  
4. 原样返回。 FSBCk  
  operator, J-QQ!qa0  
5. 返回解引用的类型。 e6_.ID'3  
  operator*(单目) 2;&13%@!  
6. 返回地址。 ! \gRXP}  
  operator&(单目) J%A`M\  
7. 下表访问返回类型。 \hq8/6=4s  
  operator[] \u/5&[;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5Px.G*  
  operator<<和operator>> IB?A]oN1{  
z44uhRh  
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。 21WqLgT3 4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z`Q5J9_<cV  
 $}F]pa[  
template < typename Left > g9 yCd(2<5  
struct value_return ^Qr P.l#pZ  
  { P"]+6sm&es  
template < typename T > EjF}yuq[  
  struct result_1 CVUJ(D&Q  
  { 1uH\Bn]p?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I|ULf  
} ; G|MDo|q]  
M\<!m^~  
template < typename T1, typename T2 > u+R?N% EKP  
  struct result_2 2+P3Sii  
  { =L=#PJAPj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '^J/aV  
} ; o|}%pc3  
} ; H@3+K$|v  
#0P<#S^7  
5\'%zZ,l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y-@!, @e  
g764wl  
下面我们来剥离functor中的operator() HcVPJuD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I{AU,  
"TV.$s$.  
return l(t) op r(t) C>u 3n^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PRLV1o1#  
return op l(t) ljis3{kn""  
return op l(t1, t2) bOFLI#p&  
return l(t) op 0 iE).Za0g  
return l(t1, t2) op ;`+RSr^8$  
return l(t)[r(t)] sogbD9Jc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 87Uv+((H  
2%<jYm#'z-  
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: }?~uAU-  
单目: return f(l(t), r(t)); O}`01A!u;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cei U2.:U  
双目: return f(l(t)); Dsua13 hF  
return f(l(t1, t2)); ZB2'm3'bh  
下面就是f的实现,以operator/为例 3D.S[^s*  
}ri*e2y)  
struct meta_divide 2at?9{b  
  { /j)VES  
template < typename T1, typename T2 > WV@Tm$ r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $`Xx5 Ts7  
  { '-S&i{H  
  return t1 / t2; LWL>hd  
} P3yiJ|vP  
} ; StDmJ]  
dbuOiZ  
这个工作可以让宏来做: =5/;h+bk+3  
PHK#b.B>a8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0;H6b=  
template < typename T1, typename T2 > \ t? A4xk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y;Zfz~z  
以后可以直接用 yki k4MeB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^sOm7S{  
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 Fp6Y Y  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {l11WiqQH  
m c+wRx  
GufP[|7b-  
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 R>U<8z"i  
!bcbzg2d&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )ra66E  
class unary_op : public Rettype ,1[??Y  
  { {^kG<v.vV  
    Left l; 0;h1LI)  
public : 3uw7 J5x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /h M>dkwu  
f0`' i[  
template < typename T > s4gNS eA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UvZ@"El  
      { ;a3nH  
      return FuncType::execute(l(t)); ,4Fqvg  
    } pG( knu  
y9L#@   
    template < typename T1, typename T2 > ye|a#a9N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oyt//SE  
      { {~^)-^Wt:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G; [A Q:Iy  
    } UBi4itGD  
} ; $vLV< y07  
,/:a77  
&7T H V  
同样还可以申明一个binary_op fBgKX ?Y  
2E2}|: ||&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rH9}nL  
class binary_op : public Rettype <s >/< kW:  
  { [/Z'OV"tU  
    Left l; `,Nn4  
Right r; kxW>Da<6  
public : !"J#,e|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uK:-g,;  
0c61q Q6  
template < typename T > eM+;x\jo?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -z0{\=@#m  
      { ?a>7=)%AH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @5jG  
    } &7w>K6p  
M6'C3,y0  
    template < typename T1, typename T2 > yJ8}*Gj&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ING_:XpnJ  
      { n]DNxC@b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P"x-7>c>Y  
    } }#G"!/ZA0:  
} ; _Hu2[lV  
R5eB,FN  
-t 6R!ZI  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p,iCM?[|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zf,%BI[Hr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3rdfg  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 UY-IHz;&O-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B`B%:#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Dsj|~J3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~y2)&x  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ES\Q5)t/fo  
下面是修改过的unary_op ]rg+n c3  
bk wa{V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .W :  
class unary_op LBkcs4+  
  { q Iy^N:C2'  
Left l; EotwUT|  
  e?| URW  
public : J`q}Ry;   
Yv>BOK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2]} Uov  
aGe(vQPi9  
template < typename T > q[7d7i/r6  
  struct result_1 `8(h,aj;  
  { hO/5>Zv?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k&A7alw  
} ; nF<y7XkO  
lW$&fuDHF  
template < typename T1, typename T2 > PDt<lJU+X  
  struct result_2 )J+{oB[>b  
  { %A62xnX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #<wpSs  
} ; BY*2yp}7  
rj,K`HD  
template < typename T1, typename T2 > %XI"<Y\yL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wzqb>.   
  { >HPvgR/#BY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {@V3?pG?p  
} }xb_s  
z,bX.*.-  
template < typename T > g. ?*F#2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TH>?Gi) "  
  { +`*qlP;  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7w Q+giu  
} xegQRc  
I/HV;g:#  
} ; K3rBl!7v  
~`2&'8  
u`Z0{d  
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 zr.+'  
好啦,现在才真正完美了。 .%?- As  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ug7`ez4vw  
`z}vONXpAX  
template < typename Right > A U)1vx(\w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LZr0]g{Pu/  
  { 0+}EA[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KQ4kZN  
} Pr5g6I'G   
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。 *p&^!ct  
m_m8c8{Y  
I7dm \|#  
zb;(?!Bd#  
Q(|PZn g  
十. bind =#i4MXRZ{  
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。 2W3NL|P  
先来分析一下一段例子 ~=:2~$gsn  
Qj(vBo?D  
K`QOU-M@}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RpO@pd m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7R9nMGJ@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5: daa  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 YlswSQ  
我们来写个简单的。 c62dorDqy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d>%gW*  
对于函数对象类的版本: oX'0o 'c  
;)(Sdf[P  
template < typename Func > e1 x^PT  
struct functor_trait `^7:7Wr]=  
  { wMb)6YZs  
typedef typename Func::result_type result_type; CmEpir{}(  
} ; ,3Wb4so  
对于无参数函数的版本: L*g. 6+2  
5Vp;dc  
template < typename Ret > lWx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *jk3 \KaoV  
  { &?.n2+T+ =  
typedef Ret result_type; (C daE!I4Q  
} ; Go>wo/Sb  
对于单参数函数的版本: DR:8oo&E  
fdlvn*H  
template < typename Ret, typename V1 > D \N \BD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3k#[(phk  
  { sl/=g   
typedef Ret result_type; z Yw;q3"  
} ; U;xu/xDRi  
对于双参数函数的版本: Y^52~[w~  
q#P$'7"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eV"!/A2:N5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'X =p7 d|'  
  { )~ 0}Et l  
typedef Ret result_type; o:2Q2+d  
} ; ,E\h!/X  
等等。。。 OT%0{2c"]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]N*L7AVl  
E {tx/$f  
template < typename Func > v" }WP34  
struct func_return G&q'#3ieC  
  { +R-h ,$\=7  
template < typename T > wfgqgPo!v  
  struct result_1 Ntb:en!X  
  { pb!V|#u"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qgoJ4Z*  
} ; hd+]Ok7"  
9\HR60V  
template < typename T1, typename T2 > sI_7U^"[  
  struct result_2 eGm:)   
  { ]' Y|N l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /;?M?o"H  
} ; Xka<I3UD5  
} ; U@G"`RYl  
5?WYsj"  
*G9sy_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LL&ud_Y  
7A5p["?Z  
template < typename Func, typename aPicker > U-i.(UyZ  
class binder_1 vT|`%~Be  
  { JB3"EFv  
Func fn; !8sgq{x((  
aPicker pk; HPg3`Ul  
public : 8S\RN&T$  
oM!xz1kVL  
template < typename T > :.k ZR;  
  struct result_1 07V8;A<,  
  { ,7W:fwdR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {( #zcK  
} ; bu>qsU3  
$B;_Jo\|  
template < typename T1, typename T2 > DAfyK?+UL  
  struct result_2 ~9\$5n)a  
  { eG5Y+iL-V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ='Q{R*u  
} ; n]Zk;%yL  
6i.gyD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Lxv6!?v|  
.N,&Uv-  
template < typename T > 3 iRA$C-p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]1D%zKY%$Z  
  { xg<Hxn,<M  
  return fn(pk(t)); 41G5!=i  
} 5G(3vRX|1  
template < typename T1, typename T2 > .%}?b~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7tNc=,x}  
  { rq sdE  
  return fn(pk(t1, t2)); `:e U.  
} -&|: 0#@P  
} ; #sTEQjJ,J  
5 c5oSy+  
pd3,pQ  
一目了然不是么? Y4E/?37j  
最后实现bind $<nCXVqL,  
%@Oma  
& $'z  
template < typename Func, typename aPicker > \8S ~c8Z~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uI~s8{0T6  
  { )[L^Dmd,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0fm*`4Q  
} gn8 |/ev  
5!I4l1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q8D&tJg  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 FdzNE  
W#'c 5:m 4  
十一. phoenix VA] e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lx |5?P  
,E;;wdIt  
for_each(v.begin(), v.end(), )?=YT  
( BHA923p?  
do_ ]5 Qy  
[ b>\?yL/%+?  
  cout << _1 <<   " , " zce`\ /:  
] U!(@q!>G  
.while_( -- _1), \3Pv# )  
cout << var( " \n " ) )w h%|  
) |&3x#1A  
); P`$!@T0=  
JhHWu<  
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: 7 <9yH:1  
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 ^03j8Pc-c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2f>PO +4S{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >&,[H:Z  
,](:<A)W&  
_;1}x%4v  
template < typename Cond, typename Actor > izgp*M,  
class do_while @{hd{>K*  
  { Bc7V)Y K  
Cond cd; ~]HN9R^&  
Actor act; 5| B(\wqG  
public : 5|QzU|gPn  
template < typename T > R=Zn -q  
  struct result_1 7F^#o-@=J  
  { fu[K".  
  typedef int result_type; 5cJ !"  
} ; $e1=xSQp4  
Cx<0 H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l<g5yYyf  
0 B@n{PvR0  
template < typename T > {q%Sx*k9[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \1"'E@+  
  { /E;y,o75  
  do d}'U?6 ob  
    { h `}}  
  act(t); r]@0eb   
  } /ID3s`D)  
  while (cd(t)); Z@a9mFI?  
  return   0 ; sRSz}]  
} o*WY=  
} ; dCyqvg6u  
: _e#  
Byl^?5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?BA]7M(,4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6W[}$#w  
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。 $+JS&k/'m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U>Ld~cw  
下面就是产生这个functor的类: K6/@]y%Wr  
r3E!dTDWq  
G!w"{Bk?9  
template < typename Actor > /1N6X.Zb  
class do_while_actor uvDzKMw~R  
  { &QRE"_g  
Actor act; Q;11N7+  
public : +gd4\ZG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r={c,i  
ho8`sh>N  
template < typename Cond > z]B]QB Y[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hu_ ^OlF  
} ; }%b;vzkG5  
7SDFz}  
&|>S|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \B F*m"lz  
最后,是那个do_ 1"Z@Q`}  
4iA Z+l5&  
'c2W}$q  
class do_while_invoker XU!2YO)t;!  
  { =4V&*go*\  
public : *B`Zq)  
template < typename Actor > gE#>RM5D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j',W 64  
  { glDcUCF3  
  return do_while_actor < Actor > (act); v+p {|X-  
} 0a8/B>  
} do_; {3;AwhN0H  
&'cL%.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vEf4HZ&w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hfpJ+[  
最后来说说怎么处理break和continue XL#[ %X9  
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。 GjoIm?  
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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