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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _rs!6tp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  9<[RXY  
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, pK *-In  
Iy|]U&`  
.yi.GRk  
xE;fM\7pu  
  class filler o0s+ roiD  
  { LL9Mty,  
public : ]wa?~;1^&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8-juzL}  
} ; =kZPd>&L  
go2:D#mf  
0 "pm7  
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: b0LQ$XM>8  
rx_'(  
N[aK#o,  
{x2N~1!E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [_-CO }>  
vj?9X5A_  
HEjV7g0E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D\j1`  
dHf_&X2A  
rS(693kb  
nF A7@hsm  
二. 战前分析 \e'>$8%T  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 SAThY$)6  
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 f} } Bb8  
"St,4 b  
_QY0j%W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8"8sI  
  /* --------------------------------------------- */ x*BfRj  
vector < int *> vp( 10 ); S 5m1~fz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u"pn'H  
/* --------------------------------------------- */  `9S<E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vhWj_\m  
/* --------------------------------------------- */ I+`~6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Cd|V<BB9  
  /* --------------------------------------------- */  @tDVW *!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9J% dd0  
/* --------------------------------------------- */ :8Q6=K87  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "vU:qwm  
@f*/V e0.  
5IdmKP|  
nV:.-JR  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3eI:$1"Q  
1._1, _2是什么? l4;/[Q>Z  
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。 sHQe0"Eo  
2._1 = 1是在做什么? {hg,F?p '  
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。 ]>R`]U9*O  
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。 u^ngD64  
]7dm`XV  
u@|GQXC  
三. 动工 m&2< ?a}l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Sw'DS  
$`l- cSH;  
Q$kSK+ q!  
,"j |0Q  
template < typename T > VEb}KFyP  
class assignment CCl*v  
  { t&0n"4$d'  
T value; A[oi?.D  
public : 5f}63as  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3.R?=npA  
template < typename T2 > NwT3e&u%|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oh& P Q{  
} ; S'6(&"XC H  
lpSM p  
UnW,|n8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \8_&@uLm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dx Mz!  
~(I\O?k>H  
LAMTf"a  
6wnfAli.  
  class holder *]x]U >EF  
  { *(o~pxFTR  
public : pw- C=MY]  
template < typename T > mKxQ U0`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s{IycTbz  
  { U&`M G1uHe  
  return assignment < T > (t); EkOBI[`  
} v C><N  
} ; 93o}vy->  
Eer rIV  
#1V vK  
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: #{ `(;83  
']}ZI 8  
  static holder _1; ]'T-6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =GnDiI  
p1G!-\l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zbi[r  
而不用手动写一个函数对象。 )ALf!E%{  
4V<s"  
iSIj ?.  
]_F%{8|  
四. 问题分析 <K4'|HU/  
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。 L6 hTz'  
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。 193Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7CM<"pV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Bv!j.$0d{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }@a_x,O/x}  
":eHR}Hzx  
五. 问题1:一致性 u]"oGJj1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ur*1I/v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jk 9K>4W  
B{c,/{=O  
struct holder 3{]i|1&j  
  { `4w0 *;k;  
  // >,32~C  
  template < typename T > 3Yg/-=U(  
T &   operator ()( const T & r) const ^aXyho  
  { F!'b_ gmz  
  return (T & )r; KQQR"[z&V  
} 1 ljgq]($  
} ; HtmJIH:  
[<f\+g2ct  
这样的话assignment也必须相应改动: a.wRJ  
mY;Y$fz;xL  
template < typename Left, typename Right > b_\aSEaTT  
class assignment (j}"1  
  { K~v"%sG{`  
Left l; 9s5CqB  
Right r; .T4"+FTzP  
public : VEo>uR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R}>Gk  
template < typename T2 > ;se-IDN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N7}.9%EV  
} ; N<Ti]G  
!t~S.`vF  
同时,holder的operator=也需要改动: 3vNoD  
|2{y'?,  
template < typename T > Mq6.!j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .CrahV1G  
  { '$q'Wl)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8Ay#6o  
} !Edc]rg7  
pmIQD"  
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。 FeLWQn/aV6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9(ANhG  
_%z)Y=Q  
return l(rhs) = r; wgzjuTqwBF  
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。 Dr,{V6^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fgt/A#`fz  
v[35C]gS  
template < typename Tp > u|O5ZV-cd  
class constant_t )k <ON~x  
  { ak0KrVF  
  const Tp t; ,R ]]]7)+  
public : URX>(Y}g9^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MDl  
template < typename T > rkG*0#k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SDDs}mV  
  { 8WfF: R;  
  return t; 5pE[}@-c9  
} T3%yV*F,  
} ; ?Z*LTsPr  
y{U'\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "7Zb)Ocb  
下面就可以修改holder的operator=了 ;:8_H0X'K  
'hf-)\Ylf  
template < typename T > yi r#G""7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r3_@ L>;  
  { %L<VnY#%u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Wi hQj  
} qRTxg%  
)MmMs"Um  
同时也要修改assignment的operator() ^xu`NE8;  
W&TPrB  
template < typename T2 > 0[);v/@Ho  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s|%mGt &L  
现在代码看起来就很一致了。 b3<<4Vf  
g9'50<|J  
六. 问题2:链式操作 K?(ls$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E;| q  
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。 kO~xE-(=  
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。 n M,m#"AI  
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。 2 os&d|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r >u0Y  
P_,f  
template < typename T > ) ?+-Z2BwA  
struct result_1 OT{qb!eYI  
  { .e"De-u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b4S7 Q"g  
} ; ) m%ghpX  
J$j&j`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !gW$A-XD  
pj?+cy v~  
template < typename T > Z\6azhbI}  
struct   ref (ZT*EFhb(  
  { S-Ryt>G  
typedef T & reference; Bx j6/a7Xd  
} ; 573wK~9oMh  
template < typename T > Q?I)1][ !"  
struct   ref < T &> B`iQN7fd  
  { %n=!H  
typedef T & reference; Ep.,2H  
} ; 'nBJ[$2^  
IP-CN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _ZC4O&fL  
D0~WK stl  
template < typename T > ?b^VEp.;}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m:/nw,  
  { It(8s)5  
  return l(t) = r(t); )PB&w%J  
} {KdC5 1"Nv  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4/~8zvz&3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LV4 x9?&  
rm1R^ n  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 I8 8y9sW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0r_8/|N#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^$`xUKp`pn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;!Ojb  
最后的布局是: T,`'qZ>  
                Add MDGcK/$')f  
              /   \ --Dw8FR9  
            Divide   5 0A9x9l9Wd  
            /   \ rRYP~ $c  
          _1     3 (GMKIw2  
似乎一切都解决了?不。 ~ AS2$  
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。 n<"?+bz"<  
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。 %0Ulh6g;Dt  
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: Yw\} '7  
?G* XZ0u~  
template < typename Right > I&q:w\\z8|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *~lD;{2  
Right & rt) const ;]i&AAbj  
  { RR75ke[Hs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pIC CjA?3@  
} ryW1OV6?_0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V%<<Udu<  
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。 fP&F$"o8  
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。 ^ Gq2"rDM  
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。 jt S+y)2  
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。 i"F'n0*L  
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? +r2E5s   
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: f8lBxK  
HP3~.1Sp  
template < class Action > E@JxY  
class picker : public Action $io-<Z#Q  
  { TEh]-x`  
public : LCyci1\@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -l`@pklQ  
  // all the operator overloaded 6IctW5b  
} ; QKwWX_3%Z]  
a_`E'BkgU  
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{\tQ->(2  
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: ]i8K )/  
>|o-&dk  
template < typename Right >  --Dw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $P866F  
  { 7B"J x^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /A9Mv%zjk  
} nbMH:UY,J  
Jk}L+X vv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P qagep d  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 69dFd!G\  
[{}9"zB$x0  
template < typename T >   struct picker_maker h| !B;D  
  { oeDsJ6;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r{YyKSL1*K  
} ; L`R,4mI.W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CbQ@l@d]  
  { [YHvyfk~_  
typedef picker < T > result; zv@'x nY]  
} ; ojs&W]r0Z  
i\3BA"ZX  
下面总的结构就有了: -102W{V/T  
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。 <^~Xnstl  
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。 j+Y4>fL$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Gqk"%irZ  
至此链式操作完美实现。 HAf.LdnzS  
![7v_l\Q  
}(a y(  
七. 问题3 Te[[xhTyw  
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。 j /)cdP  
pEH[fA]  
template < typename T1, typename T2 > >u*woNw(XM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d=oOMXYa   
  { I%e7:cs>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JV36@DVQ  
} c5;YKON  
<j ;HRm  
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: nKu`Ta*fX  
,H22;UV9  
template < typename T1, typename T2 > vEtogkFA"  
struct result_2 thipfS  
  { %f6l"~y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K[~Wj8W0  
} ; g#9w5Q  
-fL|e/   
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? J:?t.c~$o  
这个差事就留给了holder自己。 ^nbze  
    s.=)p"pTd  
Kzo{L  
template < int Order > :{_Or'L  
class holder; q E$ .a[  
template <> "'t<R}t!A  
class holder < 1 > ^ b-H  
  { {@Diig  
public : :]y;t/   
template < typename T > Se0/ysVB  
  struct result_1 _N/]&|.. !  
  { Xuh_bW&zF  
  typedef T & result; :Jhx4/10  
} ; k`oXo%  
template < typename T1, typename T2 > B|:{.U@ne  
  struct result_2 i$"FUC~'  
  { & \<RVE  
  typedef T1 & result; B susXW$  
} ;  o<Y|N   
template < typename T > +bdkqdB9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )@R:$l86  
  { }^`{YD  
  return (T & )r; Gk[P-%%b /  
} 3-o ]H'6  
template < typename T1, typename T2 > Cf`UMQ a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \M>AN Z}  
  { Q.z2 (&  
  return (T1 & )r1; }[LK/@h  
} KO)<Zh  
} ; wf|CE410  
,Yi =s;E  
template <> I=(O,*+PQ  
class holder < 2 > :6HMb^4  
  { -)y"EJ(N  
public : ;Jx ^  
template < typename T > OR?8F5o?p  
  struct result_1 ]\#RsVX  
  { ni~45WX3  
  typedef T & result; oC4rL\d{  
} ; (/k,q  
template < typename T1, typename T2 > GExG1n-  
  struct result_2 5Qy,P kje  
  { f1=8I_>=  
  typedef T2 & result; uUc[s"\  
} ; -F8%U:2a  
template < typename T > 3g-}k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tCc}}2bC&  
  { h$ZF[Xbfe  
  return (T & )r; _^P>@ ^  
} + s[(CI.b  
template < typename T1, typename T2 > /)oxuk&}c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DU 8)c$  
  { g^0  
  return (T2 & )r2; Z :Kob b  
} zEO 9TuBO  
} ; Ho \+xX  
/ /wmJ |  
xHD!8 B)  
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> >。 .zegG=q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *Gu=O|Mm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l@j!j]nE  
k?J}-+Bm[|  
return l(i, j) = r(i, j); D(h|r^5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2B!nLL Cp+  
>`oO(d}n[0  
  return ( int & )i; w~Y#[GW  
  return ( int & )j; ^' [|  
最后执行i = j; Q7}w Y  
可见,参数被正确的选择了。 !. 0W?6yo  
X(WG:FP27  
6?,r d   
~)ByARao=  
rzl2Oj"4  
八. 中期总结 rtzxMCSEU  
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: Pv0+`>):  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [,1j(s`N5  
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} ;uH,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ait/|a  
QkF-}P%  
0j_!)B  
'fVk1Qj^  
SR43#!99Q  
<?Lj!JGX  
九. 简化 UyF]gO  
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。 ]\_4r)cN<n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .0a$E`V=D  
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: DH 9?~|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D2?7=5DgS  
  +-*/&|^等 wwp vmb  
2. 返回引用。 9]7^/g*!  
  =,各种复合赋值等 SQz>e  
3. 返回固定类型。 ]I}' [D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L3kms6ch  
4. 原样返回。 5,mb]v0k  
  operator, 5k\61(*s  
5. 返回解引用的类型。 kwyvd`J8  
  operator*(单目) 9JUlu  
6. 返回地址。 /\=g;o'  
  operator&(单目) _Y~+ #Vc  
7. 下表访问返回类型。 .79'c%3}  
  operator[] }2h~o~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YE^|G,]  
  operator<<和operator>> Ybok[5  
6~2!ZU  
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。 $Z;0/\r%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EL+}ab2S  
rsc8lSjH  
template < typename Left > )?_c7 R  
struct value_return W}Z|v M$  
  { s+(8KYTs`  
template < typename T > VTV-$Du[}  
  struct result_1 H~$a6T"&  
  { XGO_n{ x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n\P{Mc  
} ;  oR5`-  
U~T/f-CT  
template < typename T1, typename T2 > ,m:MI/ )p  
  struct result_2 {WC{T2:8  
  { SYC_=X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; + 1cK (Si  
} ; $)\ocsO  
} ; -Ol/r=/&  
TSD7.t)^  
$MP'j9-S?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :Tjo+vw7$H  
xl<Cstr  
下面我们来剥离functor中的operator() "4ovMan  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N 2x\O~7  
-ff*,b$Q/  
return l(t) op r(t) #PFf`7b,z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) un..UU4  
return op l(t) mT)iN`$Y@  
return op l(t1, t2) C$?dkmIt  
return l(t) op /gPn2e;  
return l(t1, t2) op 3 D+dM0wM  
return l(t)[r(t)] >S!QvyM(V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^Ji5)c  
,c7 8O8|  
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: rt."P20T  
单目: return f(l(t), r(t)); $_<,bC1[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NB>fr#pb  
双目: return f(l(t)); )TP7gLv=b  
return f(l(t1, t2)); +=:CW'B5  
下面就是f的实现,以operator/为例 a|66[  
9?]4s-~  
struct meta_divide n32BHOVE  
  { L.erP* w  
template < typename T1, typename T2 > 'GNT'y_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [S*bN!t  
  { d7l0;yR&+  
  return t1 / t2; :;]6\/ky  
} IF@)L>-%  
} ; Rb\\6 BU0  
(uRAK  
这个工作可以让宏来做: {HQ?  
NPKRX Li%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U?H!:?,C  
template < typename T1, typename T2 > \ Dmn6{jy P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CB6<Vng}C  
以后可以直接用 e >MC 3D`5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -4"E]f  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 A-4\;[P\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &|55:Y87  
y<.1+TG  
Ga$+x++'*  
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 Xgc@cwd  
>Ei_##  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CYs:P8^  
class unary_op : public Rettype $c[8-=  
  { <{7B ^'  
    Left l; A=E1S{C  
public : "M1[@xog  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @/XA*9]l  
?r#e  
template < typename T > De\&r~bTW9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tec CU[O  
      { E_7N^htv  
      return FuncType::execute(l(t)); PJS\> N&u  
    } =K}5 fe  
IIs'm!"Y>  
    template < typename T1, typename T2 > WHMt$W}%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g!cTG-bh>J  
      { X.bNU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -AJe\ J 2  
    } 591Syyy  
} ; "{j4?3f)  
$#8dtF  
.[ NB"\<q  
同样还可以申明一个binary_op R/xeC [r  
MAQkk%6[g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E"nIC,VZ  
class binary_op : public Rettype `(.K|l}  
  { PiP\T.XANa  
    Left l; y2 yW91B,  
Right r; OT&J OTk\  
public : hK&jo(V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9v8{JaI3  
TE3A(N'  
template < typename T > -y)ij``VY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v&D^N9hy9  
      { tc.R(F96  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5ZSV)$t  
    } f3[gA Y  
D:/^TEib  
    template < typename T1, typename T2 > 00[Uk'Q*5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n0:'h}^  
      { a2SMNC]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xJ:15eDC  
    } LaG./+IP  
} ; pMe'fC~*  
MOKg[ j  
0V@u]  
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 -O:+?gG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ux2(Oph  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #;# V1  
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。 4 >at# Zc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yF0\$%H>$  
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。。。 D4$;jz,,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,|<2wn#q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4RGEg;]S  
下面是修改过的unary_op yO; r]`j0  
Az8>^|@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PV<=wc^  
class unary_op QX1QYwcmG  
  { s{4|eYR  
Left l; # y%Q{  
  %O#)=M~  
public : YIvJN  
oJA%t-&%R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PbvRh~n  
iC10|0%{  
template < typename T > 7Ps I'1v  
  struct result_1 ^2rNty,nH  
  { s`B]+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !`LaX!bmp  
} ; ouL/tt_~  
L}T:Y).  
template < typename T1, typename T2 > 7O^ySy"l  
  struct result_2 -,C">T%\  
  { D6=Z%h\*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L0H;y6&  
} ; F[BJhN*]a  
4 |9M8ocR  
template < typename T1, typename T2 > [*GIR0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .$pW?C 3e  
  { yV,ki^^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {4SwCN /  
} $6e&sDJ  
tpOMKh.`  
template < typename T > h,o/(GNnW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j6]+ fo&3  
  { +P:xB0Tm D  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?-1r$z  
} KHV5V3q4  
KCu@5`p  
} ; ,K'>s<}  
VJmX@zX9  
>77N5 >]e  
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 Y_tLSOD#/  
好啦,现在才真正完美了。 veIR)i@dx  
现在在picker里面就可以这么添加了: |\;oFuCv##  
Ir'(GB  
template < typename Right > D/uGL t~D(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v10p]=HmO  
  { _:DnF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,#:*dl  
} 6;6a.iZ  
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。 qk VGa%^  
7N9~nEU  
#-*7<wN   
sLrSi  
Z M_ 6A1  
十. bind t[*;v  
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。 o8Vtxnkg  
先来分析一下一段例子 u>SGa @R)  
exT O#*o  
G347&F)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BB@I|)9O(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k`FCyO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 feU]a5%XZ  
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。 H<T9$7Yr%r  
我们来写个简单的。 29]-s Utqv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3 r4QB  
对于函数对象类的版本: k]?M^jrm  
)NAC9:8!  
template < typename Func > GG%X1c8K  
struct functor_trait {uH 4j4)2  
  { hp=TWt~  
typedef typename Func::result_type result_type; =.NZ {G  
} ; Au3> =x`  
对于无参数函数的版本: 9DcUx-   
3yg22y &l  
template < typename Ret > O92a*)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jm9J-%?  
  { ] AkHNgW  
typedef Ret result_type; 3 d $  
} ; _%^t[4)q  
对于单参数函数的版本: \)Jv4U\;  
&* GwA  
template < typename Ret, typename V1 > {];4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oz $T.  
  { juOOD   
typedef Ret result_type; 7LMad%  
} ; tKg\qbY&  
对于双参数函数的版本: b*$/(2"m  
~3-2Iu^F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6!P];3&o\A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Cx$C+  
  { v\7k  
typedef Ret result_type; s 33< }O0  
} ; rK&ofc]f$  
等等。。。 $jMU| {  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eBiP\  
l*]9   
template < typename Func > 18JhC*in  
struct func_return 0_b7*\xc  
  { ;4. D%  
template < typename T > <K4`GT"n  
  struct result_1 rx`G* k{X  
  { L-ans2?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6ExUNp @U>  
} ; :(tSL{FO  
q)JG_Y.p  
template < typename T1, typename T2 > K^z-G=|N  
  struct result_2 qT]Bl+h2  
  { fq-$u;~h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 63:0Vt>hZ^  
} ; !g:UkU\J  
} ; mw}obblR  
JHpoW}7QB  
pL`snVz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dLOUL9hf  
N{Og; roGD  
template < typename Func, typename aPicker > - bL 7M5  
class binder_1 +o&E)S}wP  
  { VU,\OOp  
Func fn; W}B 4^l  
aPicker pk; MU5@(s3B?  
public : H -('!^  
R<W#.mpo6  
template < typename T > L'=e /&  
  struct result_1 Fs_,RXW"  
  { 7kpCBLM(}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8>q:Q<BB2  
} ; ]PdpC"  
Ycb<'M*jE  
template < typename T1, typename T2 > TSu^.K  
  struct result_2 w7\:S>;(O"  
  { y$@d%U*rW^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u:H@]z(x  
} ; ]RHR>=;  
PHRc*G{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A(AyLxB47*  
n0:+D R  
template < typename T > Zrfp4SlZZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 20gPx;  
  { &H\$O.?f  
  return fn(pk(t)); [o&Vr\.$  
} A?Jm59{w  
template < typename T1, typename T2 > b7fP)nb695  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u#=Yv |9  
  { E&0A W{  
  return fn(pk(t1, t2)); K8*QS_*  
} &|<~J (L;  
} ; .UbmU^y|  
vj0`[X   
j}8IT  
一目了然不是么? :K{`0U&l5  
最后实现bind xXO& -v{  
8 g'9( )&  
2a*1q#MpAt  
template < typename Func, typename aPicker > :0ND0A{K:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @Zd+XWFw  
  { }4xxge?r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); THQ W8 V  
} oMda)5 &  
{B|U8j[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S4<@ji  
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。 | (P%<  
P,AS`=z  
十一. phoenix 9\TvX!)h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tjkY[  
*sf9(%j  
for_each(v.begin(), v.end(), ] d| -r:4  
( :YjOv  
do_ Tp~yn  
[ ]>E9v&X0  
  cout << _1 <<   " , " eG # (9  
] M "p6xp/  
.while_( -- _1), 3hR7 . /  
cout << var( " \n " ) Bt,qG1>$-  
) dv4)fG]W;_  
); Jf`;F :  
M4M 4*o  
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: f4s[R0l  
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 x[nv+n ,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [.<nt:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $Z 10Zf=  
`6j?2plZ  
3f's>+,#%  
template < typename Cond, typename Actor > /@FB;`'  
class do_while 5`oor86  
  { W_8 FzXA  
Cond cd; =YA%= d_  
Actor act; SiojOH  
public : i#lvt#2J0  
template < typename T > w;H  
  struct result_1 wO} 3i6  
  { c%pW'UE&  
  typedef int result_type; C Cq<y  
} ; K1O/>dN_\O  
9YHSL[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SfJ/(q  
k;zb q  
template < typename T > 0x# 6L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $$ _ uQf  
  { hl}#bZ8]  
  do KtEM H  
    { /G[y 24 Q  
  act(t); pRc(>P3;  
  } WbH/K]/1)h  
  while (cd(t)); !::k\}DS  
  return   0 ; pY=?r{@  
} spO?5#  
} ; o~P8=1t   
b{s E#m%r  
1:YDN.*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s>~&: GUwR  
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。 9[T#uh!DC  
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。 JPQ02&e  
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。 Xki/5roCQ|  
下面就是产生这个functor的类: >;xEzc!W3*  
"G6d'xkP  
|&n dQ(!l  
template < typename Actor > AaTtY d  
class do_while_actor O-T/H-J`  
  { qx0o,oZN!  
Actor act; V<4)'UI?k9  
public : fbuop&FN+q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r@%32h  
:Yz.Bfli  
template < typename Cond > }T,E$vsx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $<s@S;Ri  
} ; )CR8-z1`  
3%EwA\V(  
aqzvT5*8%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iT^lk'?{O  
最后,是那个do_ P#ru-0DD  
-m'a%aog  
?U-p jjM  
class do_while_invoker '[-H].-!   
  { #i2q}/w5`C  
public : _IlL'c5  
template < typename Actor > M!X@-t#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s vo^#V~h'  
  { ;prp6(c  
  return do_while_actor < Actor > (act); -IX;r1UD  
} MeplM$9  
} do_; {{EQM +  
q6_1`Ew  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #UWQ (+F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6@F Z,e  
最后来说说怎么处理break和continue 3"L$*toRA  
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。 Jb tbW &EH  
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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