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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Kw efs;<E?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &]e'KdXF  
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, "?ucO4d  
!;i`PPRwk  
Ox&P}P0f  
8+a4>8[M  
  class filler Ghx3EVqnx"  
  { E^ P,*s  
public : q|o}+Vr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DoJ\ q+  
} ; J&[@}$N  
,0*&OXt  
t2F _uCr  
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: k2c}3 MeP  
6x h:/j3  
xy5lE+E_U  
,&j hlZ i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a`&f  
96 q_ K84K  
0E,8R{e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0 fF(Z0R,  
Pz>s6 [ob  
!c}O5TI|#  
Hyb3 ;yQ  
二. 战前分析 iVp,e  
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。 z.$4!$q  
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 ,k{#S?:b  
(i34sqV$m  
WG N=Y~E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d F9!G;V  
  /* --------------------------------------------- */ CdasP9"1  
vector < int *> vp( 10 ); P<l&0dPO8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t]y D-3'l&  
/* --------------------------------------------- */ {5%5}[/x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %\D)u8}  
/* --------------------------------------------- */  ud xZ0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?no fUD.  
  /* --------------------------------------------- */ ? WF/|/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]+|~cRQ9I  
/* --------------------------------------------- */ Y ;u<GOe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4wID]bKM  
5mJJU  
GNXHM*~  
6l5:1|8b,!  
看了之后,我们可以思考一些问题: As3.Q(#Z  
1._1, _2是什么? LQ(yScA@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [s"O mAy4  
2._1 = 1是在做什么? 4{hps.$?~  
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。 X%Z{K-  
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。 @y='^DQ*  
9:ze{ c $  
LQtj~c>X-|  
三. 动工 b7 NM#Hb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &y3OR1_Sm*  
0~ZFv Wv  
X 9p.gXF  
9z}uc@#D=m  
template < typename T > M)eO6oX|  
class assignment jX3,c%aQ5e  
  { *of3:w  
T value; JRSSn]pw  
public : 19O,a#{KHf  
assignment( const T & v) : value(v) {} $^OvhnL/  
template < typename T2 > =+U `-J} g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ue4Vcf  
} ; 0J?~N`#O|  
Y' %^NP}o  
 Fy`(BF\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iz8Bf;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~i~7 n a|  
E=e*VEjy  
l^|UCgRn  
] 8Q4BW  
  class holder k 8UO9r[  
  { 1u: gFUb  
public : |+iws8xK?  
template < typename T > txiP!+3OWB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5&v~i\Q  
  { 7NDr1Z#B6V  
  return assignment < T > (t); 3gv|9T  
} ]z l [H7  
} ; 9cf:pXMi  
@!`Xl*l  
}dp=?AFg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2.%.Z_k)  
^C_#<m_k  
  static holder _1; ppZDGpp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H *[_cqnv  
IB[)TZ2m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H*[ M\gN$  
而不用手动写一个函数对象。 p?B=1vn-2  
8-BflejX  
l-SAC3qhG  
ft$RSb#  
四. 问题分析 a"FCZ.O1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BReJ!|{m}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4:|S` jm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D@Vt^_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >sK!F$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f>W -  
U-IpH+E  
五. 问题1:一致性 kL$!E9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| B?4boF?~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xL{a  
>N]7IU[-  
struct holder yp$_/p O=2  
  { )xbHCoU,  
  // MrDc$p W G  
  template < typename T > AQ_|:  
T &   operator ()( const T & r) const 73xAG1D$r  
  { G*-b}f  
  return (T & )r; c&AygqN  
} (CsD*U`h  
} ; qMLD)rL  
dR"@`  
这样的话assignment也必须相应改动: d5oIH  
'=Rs/EDME  
template < typename Left, typename Right > z"0I>gl  
class assignment 8Le||)y,\  
  { (>r[- Bft  
Left l; Cq%IE^g<  
Right r; )rekY;  
public : D|Q#gcWpo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,6om\9.E@  
template < typename T2 > 3wC' r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :.$3vaZ@  
} ; }[ 4r4 1[  
m^b Nuo  
同时,holder的operator=也需要改动: VzY8rI  
K?BOvDW"`  
template < typename T > B]uc<`f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CE/Xfh'44  
  { mT.u0KUIy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [/e<l&y  
} 1IZ3=6  
MBqt&_?K  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 JwAYG5W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f}x.jxY?  
H^s<{E0<  
return l(rhs) = r; n p\TlUc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 paKSr|O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k} |   
#MRMNL@   
template < typename Tp > cNM3I,o7  
class constant_t T[j#M+p  
  { ZuS0DPS`L  
  const Tp t; #6+@M  
public : b/C`J p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ><gG8MH0'  
template < typename T > pKit~A,Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bT^I"  
  { %?p1d!  
  return t; yuat" Pg  
} R}q>O5O  
} ; r\/9X}y4z  
UFp,a0|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oxz OA  
下面就可以修改holder的operator=了 A'jP7 P  
joiL{  
template < typename T > 2oNk 93D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wid;8%m  
  { %F-ZN^R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !V i@1E  
} SjwyLc  
cp#JBH O  
同时也要修改assignment的operator() A?-oL='  
yIDD@j=l  
template < typename T2 > \}p6v}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ( 5tvfz%  
现在代码看起来就很一致了。 G0^2Wk[  
6~1|qEe6I  
六. 问题2:链式操作 o1FF"tLkN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y0'Rmk,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  PYM(Xz$  
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。 vK _?<>  
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。 h-Fn?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >(?9?  
mR}6r2O2\Q  
template < typename T > DGAX3N;r6{  
struct result_1 c6X}2a'  
  { l zYnw)Pv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6P5Ih  
} ; ?34 e-  
iVy7elT;R  
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: V`bi&1?6\  
5A sP5  
template < typename T > ,!7 H]4Qx  
struct   ref 1e&QSzL  
  { $`z)~6'  
typedef T & reference; (UU(:/  
} ; iy14mh\ ~  
template < typename T > ?i06f,-  
struct   ref < T &> `eIenA  
  { rmE"rf  
typedef T & reference; @> E2?CV  
} ; 2ioQb`=  
QrYpZZ;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o[cV1G  
Y0_),OaY  
template < typename T > )FpZPdN+h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V{^!BBQ  
  { V??dYB(  
  return l(t) = r(t); Kd=%tNp  
} ? P( ZA  
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。 l)!n/x_ !  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8erSt!oM  
>|twyb  
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 " QWq_R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )tl.s)"N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +TQ47Z c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hA33K #bC  
最后的布局是: *g[^.Sg  
                Add /Rg*~Ers *  
              /   \ )w0AC"2O~  
            Divide   5 ?84 s4BpV1  
            /   \ ,ztI,1"k  
          _1     3 ?ON-+u  
似乎一切都解决了?不。 !-,t'GF(  
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。 Fv Jd8kV  
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。 Vv8jEZ8  
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: DM}YJ  
8[J}CdS  
template < typename Right > /ig:9R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Um: Hrjw  
Right & rt) const dO4{|(z  
  { AiK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jSwf*u  
}  \o/n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uU:CR>=AKW  
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。 <oo  
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。 '*?WU_L(g  
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。 -*m+(7G\  
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。 FxVZ[R  
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? kn>$lTHQ  
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: 'ul~7h;n  
uvV;Mlo]  
template < class Action > v0YG,)_  
class picker : public Action R8T] 2?Q1  
  { '*k'i;2/1  
public : tWoh''@#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mGGsB5#w>  
  // all the operator overloaded T9u<p=p  
} ; QNxl/y\l0  
$.GOZqMs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <]b7ZF]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: a)#1{JaoY  
k}0^&Quc4  
template < typename Right > R hvfC5Hq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "B8"_D&  
  { Ns[ym>x#2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S}ECW,K  
} ]f_6 '|5 A  
9> g,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W"k8KODOY  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kJ-*fe'S  
8WXJ.  
template < typename T >   struct picker_maker [w&$|h:;  
  { +C(/ Lyo}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EB_NK  
} ; d R]Q$CJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o`q_wdy?  
  { YcN!T"w J@  
typedef picker < T > result; '^FGc  
} ; #~.w&~ :  
!Wy[).ZAf  
下面总的结构就有了: O=dJi9;`#_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 A6pjRxg  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 y:v xE8$Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DANw1 _X\  
至此链式操作完美实现。 )h8\u_U  
QtJg ^2@  
*s>BG1$<  
七. 问题3 't9hXzAfW  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D.1J_Y=9  
{!K-E9_,S  
template < typename T1, typename T2 >  HC a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wu4NLgkE  
  { p!<$vE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~~6^Sh60g  
} .^m>AKC0cX  
ryc& n5  
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: "n=vN<8(o  
YNBHBK4;  
template < typename T1, typename T2 > ,s_T pq  
struct result_2 OHflIeq#@  
  { $Tb G+Eb8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a<A+4uXyD  
} ; Ii^5\v|C  
%O<%UmR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8B#GbS K  
这个差事就留给了holder自己。 M!tXN&V]  
    A?oXqb  
@mBX~ ?=Z3  
template < int Order > ??i4z[0M  
class holder; Izv+i*(dl  
template <> 0^8)jpL$<9  
class holder < 1 > W.1As{  
  { C^z\([k0er  
public : *k1<: @%e  
template < typename T > a!mf;m  
  struct result_1 A;O~#Chvd  
  { iK IOh('G  
  typedef T & result; 03iv3/{H  
} ; Z xb_K  
template < typename T1, typename T2 > fI7j):h;  
  struct result_2 |P.6<  
  { .<K iMh  
  typedef T1 & result; 3tmdi3s  
} ; #%FN>v3e  
template < typename T > 3w!c`;c%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /2RajsK  
  { )Y8",Ig  
  return (T & )r; ZJjTzEV%^B  
} hHPs&EA.p  
template < typename T1, typename T2 > q,3;m[cA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xwH?0/  
  { $7'g Rb4  
  return (T1 & )r1; {q3H5csFq  
} wM _ 6{  
} ; @Fpb-Qd"  
-.|4Y#b:&  
template <> \Fe_rh  
class holder < 2 > :Yj) CGl$  
  { \i[BP  
public : \bx~*FaX  
template < typename T > 3s>'hn  
  struct result_1 "z*:'8;E  
  { ?~QIALA  
  typedef T & result; q,2]5 '  
} ; .Xdj(_&  
template < typename T1, typename T2 > s ncIqsZ  
  struct result_2 jkF8\dR  
  { cFagz* !  
  typedef T2 & result; '>v^6i S  
} ; =U. b% uC  
template < typename T > (LtkA|:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bhs(Qzx  
  { &|<xqt  
  return (T & )r; >l+EJ3W  
} ,b$2=JO'f  
template < typename T1, typename T2 > T`9-VX;`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CZEW-PIhj  
  { ItX5JV)  
  return (T2 & )r2; (#oycj^<  
} ;_:Ool,  
} ; a0*2) uL}  
[Lp,Hqi5  
^MmC$U^n  
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> >。 %Z8vdU#l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M]-VHI[&W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K{l5m{:%  
S }>n1F_  
return l(i, j) = r(i, j); {NCF6M k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `E\imL  
|7^^*UzSK:  
  return ( int & )i; UHGcnz<  
  return ( int & )j; Y&2aO1  
最后执行i = j; ba@=^Fa;  
可见,参数被正确的选择了。 L;QY<b  
G5tday~3  
!?[oIQ)h  
U4Nh  
AA:no=  
八. 中期总结 7);:ZpDv%L  
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: )nu~9km3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <TNk?df7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^\:2}4Uj_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jvzBh-!  
)uLr?$qe  
9B +wYJp  
+/?iCmW  
s~},y]YV  
oY`qInM_  
九. 简化 CT d|`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &gc `<kLu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hFvi 5I-b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @rb l^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \Z/k;=Sla  
  +-*/&|^等 ZB5?!.ND  
2. 返回引用。 MF[z -7  
  =,各种复合赋值等 j K8'T_Pah  
3. 返回固定类型。 P.sgRsL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k:#6^!b1  
4. 原样返回。 l oqvi  
  operator, 0W>9'Rw  
5. 返回解引用的类型。 MjaUdfx  
  operator*(单目) D*vm cSf  
6. 返回地址。 ^^(<c,NX#M  
  operator&(单目) ;5 <-)  
7. 下表访问返回类型。 tLcEl'Eo  
  operator[] uG>nV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gUB{Bh($Y  
  operator<<和operator>> K%}}fw2RMN  
Y(GN4@`S  
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。 |xr32g s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i9UI,b%X  
' eO/PnYW  
template < typename Left > CsSp=(  
struct value_return -cNx1et  
  { gY`Nr!O  
template < typename T > he )ulB  
  struct result_1 !;>(i e\  
  { {aN(d3c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )%du@a8  
} ; #1$}S=8*f  
r9ke,7?  
template < typename T1, typename T2 > .V%*{eHLL  
  struct result_2 >kdM:MK  
  { OR+A_:c.D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C]`eH *z~8  
} ; 9u wL{P&  
} ; U |F>W~%  
SZVV40w  
"E*8h/4u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  }sMW3'V  
i#,1i VSG  
下面我们来剥离functor中的operator() Q2C)tVK+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0^]t"z5f0  
w1B<0'#  
return l(t) op r(t) FsCwF&/q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~uPk  
return op l(t) >zL |8f  
return op l(t1, t2) 7unA"9=[4V  
return l(t) op \iMyo  
return l(t1, t2) op E!aq?`-'!  
return l(t)[r(t)] F(CRq`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xaXV ^ZM3  
MWq$AK]  
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: Vdvx"s[`m  
单目: return f(l(t), r(t)); |l90g|isJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sa] mm/ G  
双目: return f(l(t)); &]nd!N  
return f(l(t1, t2)); oA3d^%(c  
下面就是f的实现,以operator/为例 Mr6E/7g%  
C<he4n.  
struct meta_divide r#xk`a  
  { ?^3B3qqh9  
template < typename T1, typename T2 > 'TEyP56  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R}J-nJlb  
  { h3J*1  
  return t1 / t2; Zd>ZY,-5  
} MOV =n75  
} ; >.Q0 Tx!P  
?~qC,N[  
这个工作可以让宏来做: rh$1-Y  
\ j]~>9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v+tO$QZ`  
template < typename T1, typename T2 > \ ^\YQ_/\~L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~t9$IB  
以后可以直接用 y<r44a_!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) onzA7Gre  
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 q[boWW  
(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。。。) ZA.fa0n  
z\[(g  
`2x34  
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 h Z#\t  
-]&<Sr-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0=m&^Jpp  
class unary_op : public Rettype fI[dhd6  
  { A*Q[k 9B  
    Left l; -HTL5  
public : zjoo{IH}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,#%SK;1<  
#5d8?n  
template < typename T > &5/JfNe3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wU0K3qZL  
      { Ak|b0l>^  
      return FuncType::execute(l(t)); UQdyv(jXq  
    } Bi_J5 If  
^4hc+sh0D  
    template < typename T1, typename T2 > ,'-?:`hP'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dKe@JQ+-z  
      { j@g!R!7)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l-=e62I{=|  
    } rHo6iJj  
} ; cX"G7Bh  
ZW2s[p r  
[5LMt*Y  
同样还可以申明一个binary_op aZ/yCS7  
*C/KM;&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5|m9:Hv[#  
class binary_op : public Rettype J]]\&MtaO  
  { #]5)]LF1q  
    Left l; S W-0h4  
Right r; ;Yu>82o.:  
public : -~0'a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /p[y1  
Ris-tdg  
template < typename T > @ YrGyq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @_uFX!;  
      { I,z"_[^G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x[a'(5PwY  
    } DUPmq!A  
|>[X<>m  
    template < typename T1, typename T2 > ^X(_zinN"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " #J}A0  
      { s3y}Yg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;lkf+,;  
    } tpd|y|  
} ; zPA>af~Ej  
X~#@rg!"  
.1%i`+uZ  
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 ~vkud+r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s!=!A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @]yQJuXA&Z  
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。 V?o&])?[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fVv$K&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @)06\ h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2@4MC`&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) hkL w&;WJr  
下面是修改过的unary_op (''$' 5~  
bwT"$Ee  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 79y'Ja+`j  
class unary_op CcbWW4 )  
  { o(BYT9|.kw  
Left l; s@R3#"I  
  pq@$&G  
public : HL|0d }  
s-y'<(ll  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fdvi}SS8  
 ; \Y-  
template < typename T > mq>*W' M  
  struct result_1 Pau&4h0  
  { ok8JnQC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6eVe}V4W  
} ; `7+tPbjs  
V:$[~)k8  
template < typename T1, typename T2 > t"4Rn<-  
  struct result_2 8'>.#vyMGv  
  { xy2eJJq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hnlU,p&y3  
} ; "Vs Nyy  
|J @|  
template < typename T1, typename T2 > ]g>T9,)l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +G>aj '\M|  
  { v #zfs'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >7eu'  
} ?d,acm  
=W97|BIW,  
template < typename T > N$L&|4r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !: `Ra  
  { a'(lVZA;  
  return OpClass::execute(lt(t)); fte!Ll'  
} \L&qfMjW"Z  
ZfF`kD\  
} ; rl_1),J\qG  
+X4ttv  
#0#V$AA>  
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 M}{n6T6B  
好啦,现在才真正完美了。 4?* `:  
现在在picker里面就可以这么添加了: t2`X!`  
!^Qb[ev  
template < typename Right > |O #wdnYW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !)=#p9  
  { ,DW0A//  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S<)RVm,!e  
} $]`'Mi  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~%::r_hQ  
:5n"N5Go  
+$Ddd`J'  
oC;l5v<  
UwzE'#Q-  
十. bind X_EC:GU  
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。 =[43y%   
先来分析一下一段例子 FeincZ!M  
>(YPkmH  
~Y}Z4" o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mw%[qeL V  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5Od(J5`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '8((;N|I^  
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。 }*{\)7g  
我们来写个简单的。 UeC%Wa<[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +5seT}h  
对于函数对象类的版本: MWp\D#H  
*U5> j#,  
template < typename Func > p3'mJ3MA  
struct functor_trait \3@2rW"5  
  { Z{|.xgsY  
typedef typename Func::result_type result_type; N1B$G  
} ; [0%Gu 5_\  
对于无参数函数的版本: p'9 V. _h  
3IRRFIiO  
template < typename Ret > cC(ubUR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B "s8i{Vm  
  { @[Jt~v  
typedef Ret result_type; u"CIPc{Sr  
} ; 4YB7og%P  
对于单参数函数的版本: 2TevdyI  
kcZ;SYosj  
template < typename Ret, typename V1 > ^FyvaO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R*c0NJF  
  { IQIb\OUo!v  
typedef Ret result_type; :pV("tHE  
} ; PK|`}z9  
对于双参数函数的版本: Z-;uzx  
n?ZH2dI \0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :[ZC-hc\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |rms[1<_  
  { #uDBF  
typedef Ret result_type; D;T r  
} ; FZ'>LZ  
等等。。。 PY3Vu]zD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \c@qtIc  
cq+M *1;  
template < typename Func > |SXMu_w  
struct func_return [laL6  
  { WRU@i;l  
template < typename T > ~QQ23k&  
  struct result_1 1rzq$,O  
  {  PtVNG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h0EGhJs  
} ; m6ZbYF-7W  
ZJJl944  
template < typename T1, typename T2 > ,uD*FSp>  
  struct result_2   } k%\  
  { ~IN$hKg^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yP=isi#dDY  
} ; qytGs@p_  
} ; a\ 2Myj  
E'kQ  
z$im4'\c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u=UM^C!  
KzH}5:qI  
template < typename Func, typename aPicker > RX<^MzCDV  
class binder_1 JNz"lTt>[g  
  { {II7%\ya  
Func fn; YF[!Hpzq  
aPicker pk; b<H6 D}  
public : jU9zCMyNF  
}_D5, k  
template < typename T > Iy 8E$B;  
  struct result_1 )PZ}^Fa  
  {  f"=4,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =)UiI3xHk  
} ; XU })3]/  
:DF4g=  
template < typename T1, typename T2 > 7!840 :a?+  
  struct result_2 D8Waf  
  { 6+d"3-R.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d/99!+r  
} ; ;[\2/$-  
J5_ qqD)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &CP@] pi9L  
.g`*cDW^=  
template < typename T > :phD?\!w8t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n^(yW  
  { Vv"wf;#  
  return fn(pk(t)); I4p= ?Ds  
} Z*Hxrw\!0  
template < typename T1, typename T2 > S2GBX1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .aH?H]^  
  { OcS`Fxs  
  return fn(pk(t1, t2)); ->25$5#  
} KI QBY!N+  
} ; x$b[m 20  
5J#g JFA  
nv[Sb%/  
一目了然不是么? ,* vnt6C*  
最后实现bind (cew:z H  
Q7aDl8Lxn  
%v)'`|i  
template < typename Func, typename aPicker > M&T/vByTn_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d/zX%  
  { F`}w0=-*(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 78BuD[<X-  
} 2o5< nGn  
?4?jG3p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Mz. &d:  
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。 fJ lN'F7  
)Ua2x@j'C@  
十一. phoenix z4+6k-#):  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p00Bgo  
M !XFb  
for_each(v.begin(), v.end(), 10a*7 L  
( %~VIxY|d  
do_ @I.O T  
[ CN>};>WlG  
  cout << _1 <<   " , " hLD;U J?S  
] r.5Js*VX!  
.while_( -- _1),  Kj|F  
cout << var( " \n " ) <%f%e4 [  
) &Gwh<%=U  
); l"!;Vkg.5  
<RsKV$Je I  
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: 3n)iTSU3  
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 E1v<-UPbA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =w?cp}HW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g]Ny?61  
 o%4+I>  
ul&7hHp_u%  
template < typename Cond, typename Actor > P(+ar#,G  
class do_while x=+I8Q4:  
  { K'/x9.'%  
Cond cd; F5q1VEe  
Actor act; \> dG'  
public : o=2`N2AL  
template < typename T > *,*5sV  
  struct result_1 $iJ #%&D  
  { r+Cha%&D  
  typedef int result_type; LtIZgOd<  
} ; m:7bynT{  
6FFv+{ 2^@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9h=WWu',  
F RUt}*  
template < typename T > Dv{AZyqe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P#1y  
  { 'Em($A (  
  do Di=6.gm[<  
    { O]!DNN  
  act(t); DcDGrRuh  
  } Gukq}ZQd  
  while (cd(t)); %LW~oI.  
  return   0 ; ? D'-{/<4  
} V-u\TiL  
} ; 4f-C]N=  
@"2-tn@q_  
9 9-\cQv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LEa:{s<:  
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。 NtL?cWct  
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。 ^i 7a2< z  
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。 `Yve  
下面就是产生这个functor的类: '|r !yAO6  
' ]Y:gmM"  
<(%uOo$  
template < typename Actor > xGPv3TLH^  
class do_while_actor Wd<}|?R  
  { 9V!K. _Cb  
Actor act; ,%<77LE  
public : M#|xj <p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _<Tz 1>j=  
Rznr 9L  
template < typename Cond > AkC\CdmA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pDfF'jt9  
} ; 4TV9t"Dk+c  
=T6\kz9)`  
"0mR*{nF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c+VUk*c3  
最后,是那个do_ qQryv_QP  
Jy$-)  
b5C #xxIO  
class do_while_invoker ibL;99#  
  { T]k@g_  
public : r|8..Ll  
template < typename Actor > lPP7w`[PA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ok\UIi~  
  { GM~jR-FZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); ::w%rv  
} kY&j~R[C  
} do_; :l{-UkbB  
W=+ag<@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SM?<woY=*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d7Z\  
最后来说说怎么处理break和continue u]-$]zIH  
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。 mmti3Y  
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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