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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t?c}L7ht  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7O5`v(<9n>  
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, 5U`ZbG  
oF]cTAqhC.  
|re}6#TgcT  
`B/0iA  
  class filler i;/xK=L  
  { >Dw~P OMy  
public : ^3VR-u<O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wh6yPVVF/  
} ; tVuWVJ4M  
_"@CGXu  
;0rGiWC#  
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: 'e)^m}:?D  
j/`94'Y  
dU)]:>Uz  
a"N4~?US  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :bu>],d-8'  
&;yH@@Z  
b[9&l|y^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /X"/ha!=&D  
qfY5Ww$8  
o+w;PP)+=  
Q?b14]6im  
二. 战前分析 Fm\"{)V:b  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2. G=8:l  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 b-ll  
fmqb` %  
v ^[39*8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F{06 _T  
  /* --------------------------------------------- */ sUZX }  
vector < int *> vp( 10 ); [^CV>RuO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !oPq?lW9  
/* --------------------------------------------- */ N`iwC!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5=Xy,hmnC  
/* --------------------------------------------- */ :Z`:nq.a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -fhN"B)  
  /* --------------------------------------------- */ L`f^y;Y.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5oEV-6  
/* --------------------------------------------- */ o#) {1<0vg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }En  
!+>v[(OzM  
qm/Q65>E  
:NJ_n6E  
看了之后,我们可以思考一些问题: pl@O N"=[  
1._1, _2是什么? ,B?~-2cCz  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )?+$x[f!*  
2._1 = 1是在做什么? vgY3L  
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。 Z;9>S=w!  
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。 )?_#gLrE6  
;!:U((wv  
:w}{$v}#D;  
三. 动工 T134ZXqqz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ojYbR<jn9  
'z76 Sa  
sn7AR88M;  
|*Z$E$k:  
template < typename T > Lg8nj< TF  
class assignment *I}`dC[  
  { CYOI.#m2  
T value; db'/`JeK b  
public : afjtn_IB  
assignment( const T & v) : value(v) {} !.2<| 24  
template < typename T2 > 8.F~k~srA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *6HTV0jv  
} ; COH<Tj  
J>fQNW!{  
mF` B#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UOQEk22  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c/c$D;T  
}Zl&]e  
21k5I #U  
r0p w_j  
  class holder YK|bXSA[  
  { [MuEoWrq(}  
public : ),%6V5a+E  
template < typename T > wFG3KzEq ~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DNGvpKY@  
  { +`3!I  
  return assignment < T > (t); V_plq6z  
} + QQS={  
} ; fw ,\DFHO  
Aw&tP[N[  
d,Y_GCZ7|W  
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: WJI[9@^I~  
y% :4b@<  
  static holder _1; l5L.5 $N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E=){K  
UH3sH t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pp9Zb.D\  
而不用手动写一个函数对象。 mPq$?gdp  
wAnb Di{W  
=8U&[F  
Q:J^"  
四. 问题分析 >X*Mio8P#  
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。 sz9L8f2  
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。 CI3XzH\IX*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z7 E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bWOS `5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 re> rr4@  
DTWD |M  
五. 问题1:一致性 _X@v/sAy  
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?| /x3/Ubmz~x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l<M'=-Y  
hYawU@R  
struct holder Ef<b~E@  
  { KK@.~'d  
  // N!*_La=TuH  
  template < typename T > g-Pwp[!qkf  
T &   operator ()( const T & r) const b!M"VDjQ  
  { OyqNLR  
  return (T & )r; fu~ +8CE.  
} a# c6[!   
} ; ^ns@O+Fk  
mrX^2SR  
这样的话assignment也必须相应改动: EbqcV\Kb  
aL\nT XakX  
template < typename Left, typename Right > j <o3JV  
class assignment !UFfsNiXZ  
  { 8Jz:^k:  
Left l; :O5og[;b  
Right r; ZyEHzM{$  
public : 5xii(\lC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D%JlbH8  
template < typename T2 > 52o x`t|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "s\L~R.&  
} ; t(="h6i  
aF7nvu*N  
同时,holder的operator=也需要改动: ak:c rrkx  
7'OtruJ   
template < typename T >  ,m,)I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2B,] -Mu)  
  { dx ;k`r$w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;'-olW~  
} D-,L&R!`  
xU%w=0z <  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 E= `6-H{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dg^L=  
je]}R>[r5  
return l(rhs) = r; iDf,e Kk$'  
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。 )#LpCM,a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5Ba[k[b^  
Xt#1Qs  
template < typename Tp > H{t_xL)k.  
class constant_t f-r] |k  
  { t=xOQ 8  
  const Tp t; 8/K!SpM*d  
public : *28pRvY:b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q:$Zy  
template < typename T > $Y 7c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {W##^L~  
  { &.Zb,r$Y  
  return t; 8Dvazg}4  
} @u1zB:  
} ; /<rt1&0  
h&kZjQ&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GIAc?;zY  
下面就可以修改holder的operator=了 BATG FS&  
O iFS}p  
template < typename T > =~+DUMBT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A=kH%0s2p@  
  { hS9;k9w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9aJ%`i  
} +kFxi2L6  
,6r{VLN  
同时也要修改assignment的operator() B*E2.\~  
cCR+D.F  
template < typename T2 > mXXt'_"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k#5}\w!  
现在代码看起来就很一致了。 c5mZG7-  
~(]0k.\  
六. 问题2:链式操作 #Z5}2soA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2ZQ}7`Y  
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。 C{d7J'Avk  
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。 JCW\ *R  
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。 kHqztg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~/_SMPLo  
pa{re,O"e  
template < typename T > KWWa&[ev)  
struct result_1 1nu^F,M  
  { }@r{?8Ru  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ve 4u +0  
} ; mLL340c#\  
1LJUr"6]  
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: >fIk;6<{  
mJM _2Ab  
template < typename T > B7z -7&TE  
struct   ref ,()0' h}n  
  { y1/o^d+@  
typedef T & reference; b?eu jxqg  
} ; _ A 0w[n  
template < typename T > r$wxk 4%Rz  
struct   ref < T &> ~gu3g^<0v  
  { TB;o~>9U  
typedef T & reference; !`7B^RZ  
} ; 'fL"txW  
5MSB dO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ce6__f 5?  
FW.$5*f='  
template < typename T > EJ`T$JD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x=#VX\5k:  
  { D?Ux[Ozb  
  return l(t) = r(t); $O^v]>h  
} ./$cMaDJ  
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。 &  =/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C XHy.&Vt  
*x) 8fAr  
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 TW^/sx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^S6u<,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PpsIhMq@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xB !6_VlB  
最后的布局是: wK}\_2?  
                Add UswZG^Wh  
              /   \ tBct  
            Divide   5 t R6 +G  
            /   \ 'u` .P:u?  
          _1     3 {%#)5l)  
似乎一切都解决了?不。 "4%"&2L  
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。 PoIl>c1MS  
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。 1$*%"5a  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: b2@VxdFN  
NuU9~gSQ  
template < typename Right > X(7qZ P~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 98.>e  
Right & rt) const KeNL0_ Pw  
  { sFBneBub  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1[ ]&(Pa  
} 0D8K=h&e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #b7$TV  
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。 wR{'y)$  
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。 wW"z  
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。 ,<:!NF9  
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。 W14 Vm(`N  
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? ( 9]_ HW[  
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: &5 L<i3BX  
cv/_ r#vN  
template < class Action > ^V %rag  
class picker : public Action Wpc|`e<  
  { _{|D  
public : 2On_'^O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fQP{|+4  
  // all the operator overloaded RyRpl*^  
} ; Pm$q]A~  
t^ZV|s 1  
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。 }y%oT P&  
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: [{r}u  
ai*f F  
template < typename Right > i>[_r,-\[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u=YX9Mo!  
  { vF?5].T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [ 4;Ii  
} qp}Ma8+  
dik9 >*"|o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ` \A(9u*  
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。 a {ab*tM  
srV.)Ur  
template < typename T >   struct picker_maker .IJ_jt-^d  
  { <x\7L2#p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1jX3ey~  
} ; 6; Y0a4Ax  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S\CRG>  
  { KLX/O1B  
typedef picker < T > result; Skz|*n|eY  
} ; ~y$ !48o  
Er k?}E  
下面总的结构就有了: 0<TD/1wN  
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。 F} d  
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。 QORN9SY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?:Y#Tbi3  
至此链式操作完美实现。 S!{t6'8K  
Jl "mL  
n8hRaNHl2  
七. 问题3 Zatf9yGD  
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。 qT/Do?Y  
?b!Fa  
template < typename T1, typename T2 > 0q rqg]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y4IGDY*  
  { JH7Ad (:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ez{MU@Fk  
} ql<rU@  
L>Mpi$L  
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: C%~a`e|/Y  
N0>0z]4;q  
template < typename T1, typename T2 > [Ei1~n)o  
struct result_2 $F.kK%-*  
  { GTv#nnC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L^^4=ao0  
} ; Kq.:G%  
-VZRujl  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? [j4v]PE  
这个差事就留给了holder自己。 Eq:2k)BE  
    kbPE "urR  
7a=S  
template < int Order > c)&>$S8*  
class holder; `Bn=?9  
template <> RwVaZJe)l  
class holder < 1 > 1oKfy>ie  
  { :SV>+EDY   
public : RmI1`  
template < typename T > {7Mj P+\  
  struct result_1 !,Zp? g)  
  { ^h &I H|  
  typedef T & result; C>Is1i^9  
} ; %c)[ kAU!  
template < typename T1, typename T2 > saD-D2oj  
  struct result_2 pb0E@C/R  
  { -|Kzo_" v5  
  typedef T1 & result; 8q)=  
} ; -A-tuyIsh"  
template < typename T > ?GBkqQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z2"? &pKV  
  { U1_&gy @y  
  return (T & )r; 6x=YQwn~  
} \C 5%\4  
template < typename T1, typename T2 > dd|W@Xp -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Iak0 [6Ey  
  { F\ctuaLC  
  return (T1 & )r1; 8e0."o.6  
} -=698h*  
} ; htP|3B  
1nPZ<^A&@  
template <> w{ `|N$  
class holder < 2 > ^nVl (^{  
  { _GqS&JHSf  
public : n-QJ;37\  
template < typename T > 0|D&"/.R#!  
  struct result_1 V[a[i>,Z  
  { >"3>fche  
  typedef T & result; 9SMiJad<  
} ; F^!mI7Z|(2  
template < typename T1, typename T2 > mKq"3 4F  
  struct result_2 M`D$!BJr  
  { UK*qKj. )  
  typedef T2 & result; 2q} ..  
} ; HEA eo!  
template < typename T > >5T_g2pkv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9j*0D("  
  { N~ANjn/wL  
  return (T & )r; +\#Fd  
} &@3m -Z  
template < typename T1, typename T2 > z&4~x!-_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fRTo.u  
  { Mp\<cE  
  return (T2 & )r2; 6aOp[-Le  
} z1,tJH0  
} ; 1px\K8  
nws"RcP+Z  
bXM/2Z?6  
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> >。 }jF+`!*!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j;K#]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -Cid3~mX3  
+Zk,2ri  
return l(i, j) = r(i, j); ep(g`e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U\+&cob.  
/vE]2Io  
  return ( int & )i; =7 ,Kf} 6  
  return ( int & )j; L(&}Wv  
最后执行i = j; oQ+61!5>  
可见,参数被正确的选择了。 L4f7s7rJ  
o07IcIo  
pw'wWZE'  
YnV/M,U  
gdj^df+2F  
八. 中期总结 +?`b=6e(`  
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: :u%$0p>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >CgO<\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \|Dei);k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GO5~!g  
_>bRv+RVR  
TA}UY7v  
EEf ]u7  
,yLw$-  
iz}sM>^  
九. 简化 Qu{c B^Ga*  
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。 +_HdX w#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k4KHS<n0  
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: C>|@& o1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7y*ZXT]f  
  +-*/&|^等 k3@HI|  
2. 返回引用。 VGH/X.NJ  
  =,各种复合赋值等 <rK=9"$y(t  
3. 返回固定类型。 fAj2LAK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >HkhAJhW  
4. 原样返回。 M:ai<TZ]  
  operator, m$y]Lf  
5. 返回解引用的类型。 p {%t q$}.  
  operator*(单目) rPq<Xb\  
6. 返回地址。 #w3ru6*W  
  operator&(单目) VTe.M[:  
7. 下表访问返回类型。 :X .,  
  operator[] nJ3vi}`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 OKwOugi0  
  operator<<和operator>> 0|)19LR  
oJaAM|7uv  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V"d=.Hb>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |9NIGg'n  
&+nRIv S_`  
template < typename Left > J l7z|QS  
struct value_return H)JS0 G0  
  { =L 0fZf  
template < typename T > fU*C/ d3  
  struct result_1 ,9/5T:2  
  { Ex($  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6GOcI#C9C  
} ; +?N}Y{Y&  
Ht=$] Px  
template < typename T1, typename T2 > J^H =i)A  
  struct result_2 IKf`[_,t]  
  { |PM m?2^R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j.c8}r&  
} ; L]zNf71RD  
} ; a20w,  
4'At.<]jL  
q9}2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait shi Hy*(v  
LC'F<MpM  
下面我们来剥离functor中的operator() \K`jCsT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XNmQ?`.2'  
!7` [i  
return l(t) op r(t) _p4}<pG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8j\d~Lw=  
return op l(t)  ?f2G?Y  
return op l(t1, t2) lIDl1Z@Z  
return l(t) op QN 0rE @a  
return l(t1, t2) op SgSk !lj  
return l(t)[r(t)] x1DVD!0~{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _.f@Y`4d  
Hcl"T1N*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: o`U|`4,  
单目: return f(l(t), r(t)); F_PTMl=Q|J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p5SX1PPQ  
双目: return f(l(t));  1KJZWZy  
return f(l(t1, t2)); c/$*%J<  
下面就是f的实现,以operator/为例 Gc5VQ^]  
IvSn>o  
struct meta_divide eti9nPjG  
  { ]%XK)[:5_=  
template < typename T1, typename T2 > y\_wWE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -lp"#^ ;  
  { :J%'=_I&H  
  return t1 / t2; 6:RMU  
} b{HhS6<K?  
} ; i ^S2%qz  
y*KC*/'"  
这个工作可以让宏来做: BHiOQ0Fs  
;tN4HiN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %AgA -pBp  
template < typename T1, typename T2 > \ $eCGez<E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z_)`g`($  
以后可以直接用 00,9azs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BQU/QoDY  
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 pDhY%w#  
(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。。。) lu3.KOD/  
V* Qe5j9  
$F1_^A[  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8|vld3;  
ruHrv"29  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .WO/=# O  
class unary_op : public Rettype qhwoV4@f  
  { kC|Tubs(  
    Left l; f#mx:Q.7I  
public : a8NVLD>7}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^+a  
gD5P!}s[u0  
template < typename T > {|p"; uJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B$DZ]/<  
      { ^hysCc  
      return FuncType::execute(l(t)); 7AeP Gr  
    } o#dcD?^  
~1d!hq?/q  
    template < typename T1, typename T2 > GMT or  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AI R{s7N  
      { 8vO;IK]9b^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -Qg,99M  
    } wzxdVn 'S  
} ; E4i@|jE~)  
rV U:VL`2  
9C?cm:  
同样还可以申明一个binary_op FRS28D  
/THNP 8.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6ZTaQPtm  
class binary_op : public Rettype Zr9d&|$  
  { vh{9'vd3el  
    Left l; %2zas(b9j  
Right r; (qj,GmcS  
public : Dx0O'uwR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} - &NQ\W  
86#-q7aX  
template < typename T > $ {@q?iol  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const km}MqBQl  
      { fK);!Hh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w=5   
    } 4y1>  
e|~C?Ow'J  
    template < typename T1, typename T2 > QK'`=MU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "]w!`^'_  
      { ?Oqzd$-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |""=)-5N  
    } ?'Oj=k"c7  
} ; QjqBO+  
ki`8(u6l  
H)`@2~Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6#O#T;f)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /'mrDb_ip  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =9fEv,Jk  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 SF"#\{cjj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CQ$::;  
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。。。 /M]eZ~QKD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sK`< kbj  
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) >eRZ+|k?N  
下面是修改过的unary_op "0b?+ 3_{G  
e& p_f<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @~s~/[  
class unary_op -E}>h[;qZ  
  { w LpkUa  
Left l; }$<^wt  
  v7L"`  
public : rNZO.qij z  
Q g$($   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} { v,{x1  
K]ca4Z  
template < typename T > bI#<Ee0nJ  
  struct result_1 5Yn{?r\#F  
  { W  _J&M4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ) b/n)%6  
} ; 0~qf-x  
B~WK)UR  
template < typename T1, typename T2 > wKGo gf[(%  
  struct result_2 'YBi5_  
  { |PI)A`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (*MNox?w  
} ; "havi,m  
ob)Q,;8R  
template < typename T1, typename T2 > "/Om}*VhD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {K<uM'ww>  
  { {>wI8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m"<4\;GK  
} 1B6C<cL:sU  
KUF$h Er  
template < typename T > d3Y(SPO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .N/GfR`0/<  
  { | O57N'/  
  return OpClass::execute(lt(t)); /8=:qIJYA  
} m5)EQE}gPp  
3R'.}^RN  
} ; B*y;>q "{U  
zIP[R):3&U  
P87ld._  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "\4]X"3<+  
好啦,现在才真正完美了。 `'kc|!%MUq  
现在在picker里面就可以这么添加了: G4O,^ v;Q  
C/CN '  
template < typename Right > kxygf9I!;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qx Wgt(Os  
  { IY V-*/ |  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3\7'm]  
} >vHH  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。  qe[  
xy$vYDAFw  
]}p2Tp;1  
RV( w%g  
%I_&Ehu  
十. bind G XarUjs  
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。 Yr5iZ~V$  
先来分析一下一段例子 {EOn r1  
C5>{Q:.`e'  
XI]OA7Zis  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {-o7w0d_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D}mo\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F='Xj@&O  
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。 ;&K3 [;a  
我们来写个简单的。 #D= tX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P\,F1N_?r  
对于函数对象类的版本: v$[ @]`  
ooomi"u  
template < typename Func > Km[]^;6  
struct functor_trait Y=5!QLV4  
  { ;:AG2zE!  
typedef typename Func::result_type result_type; / c +,  
} ; N{ : [/  
对于无参数函数的版本: #:]vUQ  
 yQ<6p3  
template < typename Ret > _2]e1_=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F<h&3  
  { 2~#ZO?jE6  
typedef Ret result_type; ]&&I|K_  
} ; 8o!  
对于单参数函数的版本: )WaX2uDA?  
_u#/u2<  
template < typename Ret, typename V1 > Qe7" Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <dq,y>  
  { $/4Wod*l  
typedef Ret result_type; h |s*i  
} ; R'vdk<  
对于双参数函数的版本: 3js)niT9u  
E^oEG4 X@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3Qqnw{*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -X`~;=m>U  
  { gcX5Q^`a=  
typedef Ret result_type; TvQWdX=  
} ; p3V9ikyy  
等等。。。 A28ZSL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j'G"ZPw1  
{fAh@:{@  
template < typename Func > (jp1; #P!  
struct func_return xnl<<}4pJ  
  { {;]uL`abi?  
template < typename T > :`{9x%o;  
  struct result_1 tfi2y]{A  
  { B(S5+Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mJwv&E  
} ; #B}BI8o (  
p +u{W"I`  
template < typename T1, typename T2 > vN{vJlpY  
  struct result_2 ] +}:VaeA  
  { VFe-#"0ZO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {Uik|  
} ; Gh>"s#+  
} ; ;yRwoTc)Y  
.a 'ETNY:>  
_DNkdS [[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `l HKQwu  
@)aXNQY  
template < typename Func, typename aPicker > (Q}PeKM?jq  
class binder_1 /.pa ??u  
  { ^% ~Et>C  
Func fn; 3&.TU5]`-  
aPicker pk; FiV^n6-F`  
public : e1f^:C  
uKLOh<oio  
template < typename T > V/QTYy1  
  struct result_1 p[ks} mca@  
  { rC=p;BC@dD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;cS~d(%  
} ; G:E+s(x  
 @oe3i  
template < typename T1, typename T2 > "cnG/{($*  
  struct result_2 NTpz)R  
  { EGQ1l i'B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d&GKfF  
} ;  y)N.LS  
asm[-IB2u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \GjXsR*b5  
/u" cl2|  
template < typename T > ~NNaLl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2:smt)f  
  { pl1EJ <  
  return fn(pk(t)); Z'*G'/*  
} M]8eW  
template < typename T1, typename T2 > |-SI(Khjk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )w }*PL  
  { e3HF"v]2!  
  return fn(pk(t1, t2)); pAPQi|CN  
} ZI#SYEF6  
} ; 4fU5RB7%  
1s^$oi}  
kVB}r.NHP  
一目了然不是么? _js2^<7v}  
最后实现bind MkluK=$  
_umO)]Si  
2vk8+LA(6  
template < typename Func, typename aPicker >  d'**wh,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h0y\,iWXb  
  { S`'uUvAA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ggxrj'r  
} %8z+R m,Ot  
37ri b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8V53+]c$Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 skmDsZzw  
P /f ~  
十一. phoenix h!JjN$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E| 8s2t  
I'6 ed`|  
for_each(v.begin(), v.end(), \nWzn4f  
( ]aL  [  
do_ #!<+:y'S?  
[ %r}KvJgd  
  cout << _1 <<   " , " V, "AG  
] ]UpHD.Of[t  
.while_( -- _1), 1W6n[Xg  
cout << var( " \n " ) &H p\("  
) 9X^-)G>  
); J^<j=a|D  
|)>GeE  
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: ><Mbea=U+  
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 q4IjCu+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )}zA,FOA*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Qbe{/  
0ghwFo  
WLj_Zo*^x  
template < typename Cond, typename Actor > 'Rar>oU  
class do_while H'0J1\ h  
  { JOE{&^j  
Cond cd; &caO*R<#J}  
Actor act; \:f}X?:  
public : 5]2!B b6>  
template < typename T > n(F<  
  struct result_1 ve_4@J)  
  { ht[TMdV  
  typedef int result_type; ,_X,V!  
} ; \gPNHL*  
OM"T)4z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b} q(YgH<  
V.OoZGE>]  
template < typename T > Nr*ibtz|D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , K"2tb  
  { c9_4 ohB  
  do d+$[EDix  
    { =4%WOI  
  act(t); Pq_ApUZa  
  } ^ _#gIT\  
  while (cd(t)); S+\Mt+o  
  return   0 ; YJtOdgG|q  
} jWb\"0)  
} ; %/,Uk+3p  
y^Xxa'y  
$K>d\{@+7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -iZjs  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 J~ gkGso  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |GLn 9vw7S  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 eB1eUK>  
下面就是产生这个functor的类: zj$Z%|@$  
a0v1LT6  
=<tJAoVV  
template < typename Actor > -:1Gr8  
class do_while_actor w]}cB+C+l#  
  { JeSkNs|vB  
Actor act; 5;KT-(q~  
public : ;lPhSkD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "r `6c0Z  
-B++V  
template < typename Cond > Z;> aW;Wt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BDm H^`V  
} ; u/{_0-+P  
U=*q;$L#  
zw;(:fgY#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M`g Kt (3  
最后,是那个do_ ,;- cz-,  
Z~R/ p;@  
ki/Lf4  
class do_while_invoker XzRWY\x  
  { ovRCF(Og,  
public : <k8rSx n{  
template < typename Actor > ]KII?{ <k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xVmUmftD  
  { u*YuU%H=  
  return do_while_actor < Actor > (act); L bK1CGyA  
} K {N;k-  
} do_; hQRc,d6x5  
r?{LQWP>e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ri.|EmH2:D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KHC(MdZ  
最后来说说怎么处理break和continue KQy\l+\gM  
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。 :.o0<  
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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