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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *:_hOOT+[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @<sP1`1  
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, J)[(4R>  
<z4!m/f [(  
WL~`L!_. A  
VEZ/-s/  
  class filler JZ7-? o  
  { s`2o\]  
public : d$Xvax,C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cS[`1y,\3  
} ; vT~a}  
P$QfcJq&c*  
33C#iR1(WJ  
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: &pAT  
8| /YxF<  
}?^G= IP4(  
5-QXvw(TH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ),Rj@52l  
y%y#Pb |  
G7<X l}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PrcM'Q  
_ Owz%  
tpD?-`9o  
XDGZqkt  
二. 战前分析 Bk F[nL*|  
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。 :[&X*bw[  
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 1XKk~G"D  
g/J!U8W"  
{m?x},  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o5R\7}]GE  
  /* --------------------------------------------- */ .,,73"  
vector < int *> vp( 10 ); pf_ /jR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V_kE"W)  
/* --------------------------------------------- */ `4qKQJw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ao!r6:&v$e  
/* --------------------------------------------- */ KPhqD5, (  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G dU W$.  
  /* --------------------------------------------- */ _<7FR:oBZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $%-?S]6)  
/* --------------------------------------------- */ K/-D 5U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $\ '\@3o  
=.c"&,c?L  
:6+~"7T  
&?nF' ;&  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8gNEL+  
1._1, _2是什么? i.]zq  
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。 <GN?J.B  
2._1 = 1是在做什么? Izu.I_$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}Mzm2d#`  
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。 %"zJsYQ!  
JPG!cX%  
O@rb4(  
三. 动工 g OM`I+CwT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A\)X&vR[6  
val<N293L>  
rE:>G]j6  
b*KZe[#M1  
template < typename T > GB3B4)cX4Y  
class assignment ay4xOwcR  
  { dk/*%a +  
T value; G6 5N:  
public : :F=nb+HZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'wrpW#  
template < typename T2 > N~jQ!y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5QJL0fc  
} ; )g _zPt  
zQ}N mlk  
di2=P)3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [Gy'0P(EQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ':]a.yA\1  
K3DJ"NJ<Ji  
TP::y  
+=Wdn)T  
  class holder  u$8MVP  
  { GTl(i*  
public : ZF (=^.gc  
template < typename T > NfF:[qwh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T9-a uK0d  
  { f"N3;,Oc  
  return assignment < T > (t); :OaQq@V  
} WI_mJ/2  
} ; b] ?;R  
L$ Ar]O)  
S=SncMO nE  
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: N06O.bji  
}tO<_f))  
  static holder _1; "IJMvTmj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y/hvH"f  
_C=[bI@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @|%ICG c  
而不用手动写一个函数对象。 _)2TLA n3  
[(EH  
}A/&]1GWk  
<|Eby!KXR  
四. 问题分析 eAKQR  
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。 14!a)Ijl  
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。 M;V#Gm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DeQ'U!?+N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .t[ZXrd| 0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L$c%u  
1'm`SRX#e  
五. 问题1:一致性 B\ >}X_\4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _|wY[YJ[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Tc5OI'-V  
@ZR4%A"X4  
struct holder T xxB0  
  { mW0&uSM D  
  // 4$DliP  
  template < typename T > m3Z}eC8LK  
T &   operator ()( const T & r) const cW\Y?x   
  { C"Q=(3  
  return (T & )r; G|oB'~ {&  
} qs1.@l("  
} ; Z6([/n  
s5aOAyb*w  
这样的话assignment也必须相应改动: _6S b.9m  
gXLZ)>+A+  
template < typename Left, typename Right > :Z]hI+7  
class assignment FoD/Q  
  { cc(r,ij~4  
Left l; D)ne *},  
Right r; fy=C!N&/  
public : b|8>eY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hB$Y4~T%  
template < typename T2 > QD;f~fZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;n7|.O]*  
} ; ivUsMhx>S,  
-,fa{yt-  
同时,holder的operator=也需要改动: FDd>(!>  
ctUF/[_w;  
template < typename T > iraRB~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *[1u[H9Cv  
  { xAd>",=~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p1VahjRE-  
} ) 4L%zl7  
& kjwIg{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Sd<@X@iU8D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q>|[JJ*6_N  
[' OCw {<  
return l(rhs) = r; bu"68A;>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t3#H@0<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,F`KQ )\"  
mQ ^ @ \s  
template < typename Tp > Ij6Wz. *  
class constant_t _[{:!?-?  
  { D"x$^6`c}  
  const Tp t; C/CfjRzd  
public : d7_g u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I~]Q55  
template < typename T > $uFh$f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .KU SNrs'  
  { Ub'%pU  
  return t; 3b?OW7H  
} fr'huvc  
} ; aO^:dl5  
<h@z=ijN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RFn0P)9&  
下面就可以修改holder的operator=了 Bd[L6J)  
i#]aV]IT  
template < typename T > yA?ENAM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D-o7yc"K  
  { GIRSoRVsh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s?@)a,C%k  
} orB8Q\p'  
vlPl(F1  
同时也要修改assignment的operator() ;X$q#qzN#  
R*Xu( 89  
template < typename T2 > `dgM|.w5=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kh<pLI>$h  
现在代码看起来就很一致了。 iBKb/Oi6  
4{*tn"y  
六. 问题2:链式操作 @QVqpE<|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mZbWRqP[|_  
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。 .B 85!lCF  
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。 Vedyy\TU  
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。 83  i1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M q^|M~  
"+n4c'  
template < typename T > SLJ&{`"7  
struct result_1 J7'f@X~nM  
  { ${eY9-r_%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C5PmLiOHY>  
} ; f=:3!k,S  
*t#s$Ga  
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: z;J  
!~WZ_z  
template < typename T > lqF>=15  
struct   ref 9qEOgJ  
  { cST\~SUm  
typedef T & reference; h0|[etaf  
} ; ^\MhT)x  
template < typename T > [eyb7\#   
struct   ref < T &> 6#E7!-u(-  
  { F=srkw:*.  
typedef T & reference; QO2Ut!Y  
} ; X<Z(]`i  
gt/!~f0r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .:8[wI_f  
hcyn  
template < typename T > mf}\s]_c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mbyih+amCr  
  { Je^Y&a~  
  return l(t) = r(t); (k8Z=/N~  
} Ah (iE  
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。 ehE-SrkU'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4`s)ue  
PK+ x6]x  
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 GMdI0jaG#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UT4f (Xo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q[P~L`h S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 80}4/8  
最后的布局是: kbhX?; <`  
                Add VD/&%O8n  
              /   \ Lyr2(^#:  
            Divide   5 G?<pBMy  
            /   \ @bT3'K-4  
          _1     3 ")ED)&e  
似乎一切都解决了?不。 9`BEi(z  
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。 &\k?xN  
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。 %K?iNe  
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: .fEw k  
cz#_<8'N  
template < typename Right > 4 [1k\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '00J~j~  
Right & rt) const #/ +I*B*y  
  { y@3kU*-1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); akC>s8tqlA  
} Y 9i][  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MtUY?O.P2  
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。 n+?-�  
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。 :_Fxy5}  
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。 Hd 0Xx}3&  
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。 Vv7PCaq  
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? |{f~Ks%  
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:  P?J kP  
/PqUXF  
template < class Action > :G 5C ]'t  
class picker : public Action 6R2uWv  
  { 4%7s259%  
public : 4.Z(:g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} sKd)BA0`  
  // all the operator overloaded bnr|Y!T}Bi  
} ; s@~/x5jwCs  
hJ[UB  
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。 6e# wR/  
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: Cw#V`70a  
2r;GcjezH  
template < typename Right > ;Iq5|rzDn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K_#UZA< Y  
  { fhRjYYGI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); + |C=ZU  
} Gw{+xz KJ  
RZh}:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wyw<jH  
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。 tS<h8g_  
XWtiwf'K  
template < typename T >   struct picker_maker nU17L6'$  
  { hVUIBJ/5(-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WNF9#oN|oT  
} ; $XGtS$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0T))>.iu#  
  { <hv7s,i  
typedef picker < T > result; lFf XWNb  
} ; .C= I^  
2-mQt_ i  
下面总的结构就有了: c'0 5{C  
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。 2~FPw{]j  
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。 |I^y0Q:K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y|sma;D  
至此链式操作完美实现。 {mSJUK?TKl  
8lwM{?k$  
%F J#uQXZ  
七. 问题3 fsvYU0L  
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。 %v4ZGtKC@  
Tpzw=bC^  
template < typename T1, typename T2 > Rd%0\ B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 31}W6l88c  
  { 9j#@p   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A[H;WKn0  
} C9jbv/c  
0H[LS  
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: T~J? AKx  
]l[2hy= cV  
template < typename T1, typename T2 > l>7r2;  
struct result_2 l1<?ONB.#  
  { d(S}NH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dJl^ADX[@  
} ; <Wy>^<`  
=i6:puf  
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^ ={}  
这个差事就留给了holder自己。 zu<3^=3  
    lIh[|]  
]y LhJ_^  
template < int Order > 9=$ !gC)  
class holder; bk3Unreh  
template <> )N7n,_#T>  
class holder < 1 > ' msmXX@q  
  { >IY,be6>P  
public : yr{B5z,  
template < typename T > bx>i6 R2  
  struct result_1 HmV /> 9  
  { \ e,?rH  
  typedef T & result; 5@P-g  
} ; ]0/p 7N14  
template < typename T1, typename T2 > ]MAT2$"le  
  struct result_2 A*'V+(  
  { nbxR"UH  
  typedef T1 & result; B*,?C]0{  
} ; y $V[_TN  
template < typename T > 2jA%[L9d^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]US[5)EL-  
  { %;O}FyP  
  return (T & )r; / L~u0 2?  
} }Bff,q  
template < typename T1, typename T2 > U8O(;+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zj%cQkZ  
  { 1S%}xsR0  
  return (T1 & )r1; " s]y!BLk  
} >&Fa(o;*  
} ; Vk7=7%xW  
<4mQ*6  
template <> g:gB`8w?  
class holder < 2 > Kx6y" {me|  
  { R8<eN9bJ9  
public : iV hJH4  
template < typename T > j|K.i/  
  struct result_1 &U &%ka<*  
  { @GG ccF  
  typedef T & result; C5n?0I9  
} ; l4ouZR  
template < typename T1, typename T2 > 0ar=cuDm  
  struct result_2 (ZPXdr  
  { o4)hxs  
  typedef T2 & result; AS;.sjgk  
} ; Z2p> n`D  
template < typename T > +t]Xj1Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3s(Ia^  
  { v8@eW.I1  
  return (T & )r;  @Fx@5e  
} FA$zZs10\  
template < typename T1, typename T2 > EOVZGZF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z $6JpG  
  { RJc%, ]:  
  return (T2 & )r2; dr })-R  
} km\%BD~  
} ; slvq9,  
Oif,|:  
Vxh.<b6&'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7+ XM3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gfo}I2"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'sU)|W(3U  
&" h]y?Q  
return l(i, j) = r(i, j); "mZ.V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s AE9<(g&@  
)=H{5&e#u  
  return ( int & )i; S,vu]?-8  
  return ( int & )j; n Ga1a  
最后执行i = j; T1N H eH>  
可见,参数被正确的选择了。 v>-Y uS  
F?4Sz#  
;^-:b(E  
J22r v(  
'29WscU  
八. 中期总结 ;$!I&<)  
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: +1@AGJU3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =A n`D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NWKi ()nA%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h%1Y6$  
+ld;k/  
Hed$ytMaGz  
OM!=ViN(=  
I; j3*lV_  
^ d\SPZ  
九. 简化 /V^sJ($V$~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "ahvNx;x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Qpu3(`d<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 'ZnIRE,N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -:]@HD:  
  +-*/&|^等 -JTG?JOd]  
2. 返回引用。 #IX&9 aFB}  
  =,各种复合赋值等 MUcN C\`z  
3. 返回固定类型。 7rIlTrG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (cs~@  
4. 原样返回。 K`4GU[ul  
  operator, X8CVY0<o  
5. 返回解引用的类型。 h4 vm{ho  
  operator*(单目) 4e9E' "8%  
6. 返回地址。 b UvK  
  operator&(单目) l)8sw=  
7. 下表访问返回类型。 7/>a:02  
  operator[] A&N*F"q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =kFuJ x)f  
  operator<<和operator>> _T]>/}}p  
Q]\j>>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 IJPgFZ7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: se,Z#H  
)iSy@*nY  
template < typename Left > \dV Too  
struct value_return &jm[4'$ *z  
  { JEHK:1^  
template < typename T > qG9qN.|dC  
  struct result_1 ma]? )1<{  
  { oVkr3K Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p>p'.#M  
} ; gpAHC   
s*JE)  
template < typename T1, typename T2 > K0<yvew  
  struct result_2 kp`0erJqw  
  { #:{6b *}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O5;-Om  
} ; o!Fl]3F  
} ; H#+xKYrp  
tpU D0Z)  
ou6j*eSN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a:u}d7T3e  
]u=Ca#!'  
下面我们来剥离functor中的operator() j9xXKa5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lzfDH =&  
ORH93`  
return l(t) op r(t) oT->^4WY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hW%p#g;  
return op l(t) FpzP #;  
return op l(t1, t2) `Bu9Nq  
return l(t) op D5` (}  
return l(t1, t2) op b1=pO]3u  
return l(t)[r(t)] S=O$JP79  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Wz{%"o  
!$r9C/k  
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: 3bts7<K=  
单目: return f(l(t), r(t)); ^s*\Qw{Ii  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); evOb  
双目: return f(l(t)); 7@P656{  
return f(l(t1, t2)); q6&67u0  
下面就是f的实现,以operator/为例 -eL'KO5'  
/f&By p  
struct meta_divide b *9-}g:  
  { `a'` $'j  
template < typename T1, typename T2 > a#QBy P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {^wdJZ~QLK  
  { XRa#2 1pQ  
  return t1 / t2; T} 8CfG_ j  
} <gcmsiB|  
} ; q?i Cc c  
STB-guia5  
这个工作可以让宏来做: i+AUQ0Zbf6  
V6+Zh>'S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]xrD<  
template < typename T1, typename T2 > \ ~ B]jV$=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V{$Sfmey  
以后可以直接用 0||F`24  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GZ"/k<~0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n?Zf/T  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) gvo?([j-m  
6ZEdihBei  
H:Lt$  
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 xgs@gw7!n0  
4k$0CbHx0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^S=cNSpC  
class unary_op : public Rettype -lnevrl   
  { kp; &cQu!  
    Left l; mt^`1ekoY  
public : >KHp-|0pv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]b )!YPo  
?\M)WDO  
template < typename T > ?OO%5PSen  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g8v[)o(qd  
      { f?5A"-NS  
      return FuncType::execute(l(t)); :ln/`_  
    } NQ{-&#@/v  
f| =# q  
    template < typename T1, typename T2 >  feN!_ -  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E@mkm  
      { o"4E+1qwM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h[,XemwX  
    } F;W'  
} ; AbG&9=Ks  
[tz u;/  
)WclV~  
同样还可以申明一个binary_op W W35&mI)k  
dXDXRY.FMQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?ff [$ab  
class binary_op : public Rettype tbS#^Y  
  { ovSH}h!  
    Left l; ?F25D2[(  
Right r; G4O3h Y.`  
public : &rcdr+'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IOS^|2:,  
K9^"NS3  
template < typename T > ] .`_, IO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~\3l!zIq  
      { eq{ [?/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ys/vI/e\  
    } t)KPp|&  
nqrDT1b**  
    template < typename T1, typename T2 > ePi Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dt0T t  
      { my]P_mE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8'n#O>V@  
    } 0xLkyt0  
} ; ]M uF9={  
GG*BN<(>!  
$Q=$?>4U  
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 x~%\y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yX`J7O{=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \6Xn]S  
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。 TX&[;jsj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! raSF3b/0  
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。。。 75<el.'H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  ]LMiMj  
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) 4_WH 6Z  
下面是修改过的unary_op ?~{r f:Y  
{ qjUI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,=yOek}  
class unary_op 6<#Slw[  
  { *u58l(&`8  
Left l; 4a#B!xW  
  gNG.l  
public : 8 qn{  
87R%ke  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u4@, *tT  
LE<:.?<Z-  
template < typename T > ]Qh[%GD  
  struct result_1 Q=^ktKMeR  
  { ^*HVP*   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {_rZRyr  
} ; u}^a^B$  
@T9m}+fR  
template < typename T1, typename T2 > "0!~g/X`rK  
  struct result_2 7k.d|<mRv  
  { &t[z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -/@|2!d  
} ; od;Bb  
-7&^jP\,  
template < typename T1, typename T2 > s@/B*r9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b5lk0jA  
  { .`:oP&9r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vx({N?  
} 0f_66`  
iK$Vd+Lgc  
template < typename T > 3L'en  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a7ub.9>  
  { AsTMY02|  
  return OpClass::execute(lt(t)); !l sy&6  
}  Oz"@yL}  
e-L5=B  
} ; sURUQ  H  
c#]'#+aH  
2U-#0,ll]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ls8olLM>  
好啦,现在才真正完美了。 e[d7UV[Knn  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z!q2F%02FO  
/vFxVBX  
template < typename Right > 0"wbcAh)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S3%.-)ib  
  { DDqC}l_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S!`4Bl  
} L%c]%3A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9,Crmbw8  
"1gk-  
y9l#;<b  
`dG.L  
UUdu;3E=5  
十. bind C,sD?PcSi+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =]5DYRhX]  
先来分析一下一段例子 rR),~ @]sL  
ZNL;8sI?>  
1j${,>4tQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r{Qs9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U5@TaGbx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D7gX,e  
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。 _D7HQ  
我们来写个简单的。 MA/"UV&M(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eMpEFY  
对于函数对象类的版本: Mc#O+'](f  
vV:M S O'r  
template < typename Func > WwCK  K  
struct functor_trait LX(iuf+l  
  { 4z-,M7iP  
typedef typename Func::result_type result_type; ~u~[E  
} ; s= GOB"G  
对于无参数函数的版本: ^2Fs)19R  
%z!d4J75  
template < typename Ret > \gJapx(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Hb@G*L$  
  { Pi"tQyw39$  
typedef Ret result_type; \@ WsF$  
} ; NbQMWU~7  
对于单参数函数的版本: rH2tC=%  
C>k;MvqO  
template < typename Ret, typename V1 > }jyS\drJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *$4A|EA V  
  { =yhn8t7@]  
typedef Ret result_type; Z)6nu)  
} ; z6L>!=  
对于双参数函数的版本: I 1VEm?CQ  
{g:/ BFLr#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +qSr=Y:+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QU,TAO  
  { t7*H8  
typedef Ret result_type; KHc/x8^9  
} ; Cr V2 V)|G  
等等。。。 \{+nXn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy } {gWTp  
nX.sh  
template < typename Func > faL^=CAe  
struct func_return Z imMjZ%4  
  { $jm>tW&;  
template < typename T > thZ@Br O#  
  struct result_1 C}8e<[} )  
  { 0@mX4.!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1VyO?KX '  
} ; ,T21z}r  
thm3JfQt  
template < typename T1, typename T2 > 1A/c/iC  
  struct result_2 ncw?;  
  { sKB-7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; amk42  
} ; ,TfI  
} ; {,-5k.P[  
M:1F@\<  
sWZtbW;)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jO3u]5}.6  
T>uWf#&pjs  
template < typename Func, typename aPicker > &"j).Ogm4  
class binder_1 %6c*dy  
  { W|-N>,G  
Func fn; )r6SGlE[Y  
aPicker pk; {,  *Y  
public : 4k&O-70y4^  
L ugk`NUvF  
template < typename T > Eztz ~oFo  
  struct result_1 E_gDwWot  
  { LN3dp?;_{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; divZJc  
} ; #u2&8-Gh  
A@  
template < typename T1, typename T2 > WJh;p: q[  
  struct result_2 Ag-?6v  
  { cmGj0YUQ1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ga1gd~a  
} ; #+ lq7HJ1  
Sc"4%L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vL=--#  
6`5 @E\"E  
template < typename T > |`t!aG8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^q N1~v=hS  
  { []N$;~R7  
  return fn(pk(t)); /HJ(Wt q  
} RnBmy^l"  
template < typename T1, typename T2 > Sp$x%p0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; R|#ae@  
  { ]gZ8b- 2O  
  return fn(pk(t1, t2)); DEwtP  
} ?VN]0{JSp  
} ; (#l_YI -  
]E8<;t)#  
6RT0\^X*:  
一目了然不是么? >\oJ&gdc  
最后实现bind I&NpN~AU  
IweK!,:>dN  
$Ex 9  
template < typename Func, typename aPicker > zf;[nz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ONe!'a0  
  { `0G.Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [Fj#7VZK  
} pA,EUh| H  
Qx,$)|_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2=,Sz1`t  
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。 [oN> :  
I7z]%Z  
十一. phoenix W*DIW;8p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZM^;%(  
 T[[  
for_each(v.begin(), v.end(), 8OtUY}R  
( WT!\X["FI$  
do_ |%cO"d^ri  
[ O2/w:zOg'  
  cout << _1 <<   " , " &eS70hq  
] 6'*Uo:]  
.while_( -- _1), |>}0? '/]  
cout << var( " \n " ) WKJL< D ]:  
) 6.7 Kp  
); XQY&4tK  
R6$F<;nw  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;I))gY-n  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor I \%Lb z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dQ|Ht[ s=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t7+Ic  
hYv 6-5_  
<J }9.k  
template < typename Cond, typename Actor > |QTqa~~B  
class do_while 8EEQV}4  
  { IS4K$Ac.  
Cond cd; W#\};P  
Actor act; 4kF .  
public : Yg,lJ!q  
template < typename T > n@,eZ!  
  struct result_1 p{svXP K  
  { W#_gvW  
  typedef int result_type; vMdhNOU  
} ; Lz{T8yvZ  
2&K|~~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Wk6&TrWlY  
k8wi-z[dV  
template < typename T > W (c\$2`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X6*y/KG N  
  { @=#s~ 3  
  do [*ovYpj^  
    { RkP|_Bf8)  
  act(t); |b~g^4  
  } y$9 t!cx  
  while (cd(t)); dB/I2uGl>  
  return   0 ; !3 Z|!JY  
} L\b_,'I  
} ; A'-YwbY  
C{,] 1X6g  
zYF&Dv/u/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )0d".Q|v4  
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。 bK;a V&  
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。 /D]r "-  
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。 :9q^  
下面就是产生这个functor的类: UMW^0>Z!v  
$hp?5K M  
(IHBib "  
template < typename Actor > il%tu<E#J~  
class do_while_actor !;C(pnE  
  { R{A/ +7!  
Actor act; H08YM P>dc  
public : iSLf:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f> [;|r@K  
ayz1i:Q|  
template < typename Cond > N_[ Q.HD"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w/W?/1P>q  
} ; ~EkGG .  
9+Bq00-Z$  
Prx s2 i 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。 kR?n%`&k  
最后,是那个do_ K5rj!*x.o  
XXmu|h  
u N0fWj]  
class do_while_invoker 7:E#c"S q  
  { 6Q.whV%y  
public : [m[~A|S  
template < typename Actor > ?'m5)Z{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x)Kh _G  
  { Tm.w+@  
  return do_while_actor < Actor > (act); TFNU+  
} @_ ZW P  
} do_; l^?A8jG  
R*eM 1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n7.lF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <[l}^`IC^4  
最后来说说怎么处理break和continue ]JuB6o_L  
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。 pFRnPOv  
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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