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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =F}e>D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2=l !b/m  
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, oWUDTio#[  
{m%X\s;ni  
XP-4=0zd  
"ci<W_lx  
  class filler 'Kj8X{BSFb  
  { S[ ,r .+  
public : C&'Y@GE5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {XNu4d9w(  
} ; 8Cr?0Z  
jTx,5s-  
[Pt5c6L:  
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: V-w[\u  
ynN[N(m#  
1xo<V5  
prY9SQd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]X)EO49  
^$y_~z3o#7  
BE }qwP^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lA<IcW  
W$Bx?}x($  
P( W8XC  
o;JBe"1  
二. 战前分析 I -obfyije  
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。 jjm-%W@  
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 u[oYVpe)IG  
&7X0 ;<  
>:`Y]6z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q=9S?p M  
  /* --------------------------------------------- */ .0q %A1H  
vector < int *> vp( 10 ); y*6r&989  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :LFw J  
/* --------------------------------------------- */ |C S[>0mV!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <u"#Jw/VP  
/* --------------------------------------------- */ yREO;m|o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n6nwda  
  /* --------------------------------------------- */ c"J(? 1O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %;PPu$8K9  
/* --------------------------------------------- */ W3K"5E0ck  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YAZ=-@]`\  
R#bg{|  
o=_4v ^  
<..%@]+  
看了之后,我们可以思考一些问题: f|FQd3o)  
1._1, _2是什么? _wf"E(c3D  
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。 9bXU!l[  
2._1 = 1是在做什么? }~-)31e'`  
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。  \'"q6y  
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。 -zz9k=q  
][bz5aV  
_ #l b\  
三. 动工 );;UNO21+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z-H Kdv!d  
u6jJf@!ws  
(s{%XB:K  
s:cS 9A8  
template < typename T > 0tB9X9:,  
class assignment Zk}e?Grc  
  { ?#D@e5Wf  
T value; Z#;ieI\  
public : $X~=M_ W  
assignment( const T & v) : value(v) {} =W !m`  
template < typename T2 > lLtC9:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^O\tN\g;c  
} ; aM.l+D P  
foE2rV/Y  
:yk Z7X&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =OO_TPEZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kZGhE2np  
/IV:JVT  
x)vYc36H  
,bmTB ZV  
  class holder a$t [}D2  
  { _I|wp<R  
public : S_2I8G^A  
template < typename T > e@^}y4 C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uNhAfZ  
  { -3_kS/  
  return assignment < T > (t); eB$v'9S8/  
} .FHOOw1r=  
} ; ",8h>eEWK  
#0Oqw=F  
 V|?  
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: F<-Pbtw  
n7<<}wcV  
  static holder _1; "TjR]jnV(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /'VCJjzZ  
ocgbBE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~T4 =Id  
而不用手动写一个函数对象。 Z/x<U.B  
*bRH,u  
o~>p=5t  
{/0,lic  
四. 问题分析 <O\z`aA'q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 FT (EH  
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。 [V jd )%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vlj|[joXw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4?yc/F=kI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;-]f4O8  
^2^ptQj  
五. 问题1:一致性 B4|% E$1+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| U;V. +onv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [sKdIw_  
#{ Uk4  
struct holder Q}fAAZ&7h  
  { q}\\p  
  // GF/p|I D  
  template < typename T > UN>hJN;c  
T &   operator ()( const T & r) const zRE7 w:  
  { Zp__  
  return (T & )r; acGmRP9g  
} wH${q@z_  
} ; 06Hn:IT18  
3&?Tc|F+  
这样的话assignment也必须相应改动: y:|7.f  
Bxa],inuZ  
template < typename Left, typename Right > ?4lAL  
class assignment *10e)rzM  
  { SV\x2^Ea0  
Left l; s` 9zW,  
Right r; *!s4#|h  
public : z ~VA#8>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -O_UpjR;  
template < typename T2 > !w)Mm P Xb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "!Qhk3*  
} ; mML^kgy\N  
U<6k!Y9ny  
同时,holder的operator=也需要改动: dl":?D4H  
'g=yJ  
template < typename T > RD_;us@&&*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -dvDAs{X  
  { QOF;j#H^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M3t_!HP}!  
} f`IgfJN  
"rKIXy  
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。 !<YRocQY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 quKD\hL$  
uRL3v01?H0  
return l(rhs) = r; AV2q*  
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。 5r+0^UAO:J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y?5yzD:  
VUnEI oKM  
template < typename Tp > e:,.-Kvzp`  
class constant_t x1}q!)e  
  { q;>BltU  
  const Tp t; d#b{4zF"  
public :  q?^0 o\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q!H 3JL  
template < typename T > #/tdZ0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fF d9D=EW.  
  { j qdI=!H  
  return t; ?\O+#U%W  
} y\S7oD(OR  
} ; 5~44R@`  
)Xh_q3=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5PPy+36<~  
下面就可以修改holder的operator=了 eY(usK  
KOmP-q=6  
template < typename T > ,X$Avdc2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6Ss{+MF|v  
  { }agl:~C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g-:)} 8d6  
} kK1qFe?]  
~NcJLU!au  
同时也要修改assignment的operator() NuooA  
c df ll+  
template < typename T2 > xBZ9|2Y s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F d\XDc[g  
现在代码看起来就很一致了。 NF1D8uI  
GVfu_z?  
六. 问题2:链式操作 - dOT/%Ux  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L$Leo6<3a  
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。 ]8_h9ziz  
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。 z67=v9+7  
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。 fhY[I0;}$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3H%HJS  
_5K_YhT  
template < typename T > k,@J&   
struct result_1 ={b ]  
  { O\LW 8\M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =k*0O_  
} ; &S3W/lQs  
|O)deiJRy  
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: "~(&5M\8`  
<bx9;1C>zd  
template < typename T > <?zTnue  
struct   ref h/fCCfO,  
  { kr*c?^b  
typedef T & reference; _ <;Q=?'*  
} ; vaf9b}FL  
template < typename T > YT5>pM-%  
struct   ref < T &> 4'd{H Rs  
  { #LN I&5  
typedef T & reference; \i,cL)HM  
} ; rq1kj 8%2  
&V?q d{39  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ij #a  
1:Yt2]  
template < typename T > !1RV[b.8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p\{+l;`  
  { X]yERaJ,i  
  return l(t) = r(t); 87K)qsv8  
} ZmULy;{<)  
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。 `Q&] dE=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &1p8#i  
bNROXiX  
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 ,OKM\N ,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yo*iv+l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /,Rca1W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nFfCw%T?  
最后的布局是: }91mQ`3  
                Add Qsntf.fT  
              /   \ P*PL6UQ  
            Divide   5 f^)uK+:.  
            /   \ +2zuIW.  
          _1     3 Ib2@Wi   
似乎一切都解决了?不。 KCk?)Qv  
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。 S(J\<)b  
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。 mei_aN7zW  
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: RGO:p]t|  
A&P1M6Of  
template < typename Right > U  R@BSK'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r}\h\ {  
Right & rt) const Is@a,k  
  { &'7"i~pC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~+#--BhV  
} ?*'$(}r3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,8I AhQa  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qP"JNswI_  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 4*vas]  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 be:phS4vz  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -L9R&r#_e  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8'lhp2#h  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: DLYZsWA,  
n r>{ uTa  
template < class Action > @LKG\zYBu  
class picker : public Action _g 4 /%  
  {  <8)s  
public : F36ViN\b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yb{Q,Dz  
  // all the operator overloaded I/Jp,~JT*  
} ; r%l%yCH  
mY`]33??v  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 HqdJdWl#"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: {(OIu]:  
e5ru:#P.p  
template < typename Right > *>'2$me=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cHL]y0>  
  { sJb)HQ,7x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DAnb.0  
} [tqO}D  
jRG\C=&(x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $W$# CTM  
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。 ZB[(Tv1  
T@|l@xm~L  
template < typename T >   struct picker_maker ;:Z=%R$wJ  
  { ^ L ^F=qx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ao":9r[V  
} ; )M'UASB;8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~" 0@u  
  { -2& i)S0R  
typedef picker < T > result; mhk/>+hF  
} ; 3fxNV<  
_E6} XNS  
下面总的结构就有了: o}=.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ufCqvv>'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 u:k:C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Mjj}E >&  
至此链式操作完美实现。 `x} Dk<HF  
3}4p_}f/[4  
zq;DIWPIoJ  
七. 问题3 &G/|lv>j  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 u<]mv  
XocsSs  
template < typename T1, typename T2 > f>r3$WKj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rer|k<k;]G  
  { voV:H[RD9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -+}5ma  
} &$c5~9p\B  
o-~~,n\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: nMG rG  
|rFR8srPG  
template < typename T1, typename T2 > -2\ZzK0tM  
struct result_2 /zG +]  
  { gcg>Gjp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YZGS-+  
} ; 2L2 VVO  
1n'$Ji7  
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? # SQvXMT  
这个差事就留给了holder自己。 {y-2  
    1TNz&=e  
tqf&N0*  
template < int Order > i-,D_   
class holder; d=XpO*v,[  
template <> dC` tN5  
class holder < 1 > _1sMYhI  
  { L)F1NuR  
public : 'j,oIqx  
template < typename T > +2DE/wE]e+  
  struct result_1 BWUt{,?KU  
  { j1YH9T#|D  
  typedef T & result; a@#Q:O)4  
} ; ]U,CKJF%/  
template < typename T1, typename T2 > x _==Ss  
  struct result_2 )nwZ/&@  
  { qL| 5-(P  
  typedef T1 & result; B6bOEPQ  
} ; H`m:X,6}  
template < typename T > oYz!O]j;a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tAqA^f*{  
  { x(PKFn  
  return (T & )r; 3ai (x1%  
} QCOLC2I  
template < typename T1, typename T2 > ja[OcR-tX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vkr`17`G  
  { '{[!j6wt\  
  return (T1 & )r1; y"^yYO  
} Di*]ab  
} ; |gnAqkW0  
u#`+[AC`  
template <> ljPq2v ]  
class holder < 2 > 6&89~W{  
  { 3;*z3;#}  
public : ?7 #7:  
template < typename T > 6b?`:$Cw3)  
  struct result_1 <EMkD1e  
  { ]9jZndgC  
  typedef T & result; __!m*!sd  
} ; Y@Y`gF6F  
template < typename T1, typename T2 > Ic'Q5kfM  
  struct result_2 R]u (l+`  
  { }^"0T-ua  
  typedef T2 & result; P##Z[$IJ3  
} ; {odA[H  
template < typename T > D?e"U_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &p5&=zV}  
  { |;P^clS3  
  return (T & )r; {Eu'v$c!  
} .o}%~g<d  
template < typename T1, typename T2 > flG=9~qcGQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A 4j<\xL  
  { vMhYpt?7\  
  return (T2 & )r2; bGN 54{f  
} cw;co@!$  
} ; `<^*jB@P  
Z,WubX<  
P@gt di(Q  
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> >。 o/cr{>"N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jYWw.g<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vM`7s[oAK  
'M8aW!~  
return l(i, j) = r(i, j); 1Bg_FPu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EKuSnlTXba  
_gW{gLYyJ  
  return ( int & )i; h4(JUio  
  return ( int & )j; p<KIF>rf|  
最后执行i = j; -`7$Qu 2  
可见,参数被正确的选择了。 zDDK  
rB%y6P B  
3OP.12^  
JrDHRIkgm  
0|XKd24BN  
八. 中期总结 +TN^NE  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5 y   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +tt9R_S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -U -P}6^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5ZK&fKeCF  
jl}$HEI5m}  
3qi_]*dD  
b,@aqu  
sDC*J \X  
B +Aj*\Y.  
九. 简化 S~)w\(r  
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。 m`6VKp{YD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *C6D3y  
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: oM,- VUr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8IGt4UF&?  
  +-*/&|^等 bik*ZC?E  
2. 返回引用。 7I}P*%(f  
  =,各种复合赋值等 &yIGr` ;  
3. 返回固定类型。 !tNd\ }@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zO~9zlik  
4. 原样返回。 ?j{C*|yHO  
  operator, j~`\XX{>  
5. 返回解引用的类型。 WeMAe w/d  
  operator*(单目) :243H  
6. 返回地址。 `rb>K  
  operator&(单目) 0$HmY2 Men  
7. 下表访问返回类型。 B4g8 ~f  
  operator[] \9:wfLF8!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GABQUmtH  
  operator<<和operator>> YF[f Z  
O1P=#l iYX  
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。 >#(n"RCHf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $t/rOo9cV  
S%mfs!E>  
template < typename Left > nFM@@oA  
struct value_return '#\1uXM1U?  
  { @ -:]P8  
template < typename T > ^,8R,S\} $  
  struct result_1 T!2=*~A  
  { }#`:Qb \U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @jy41eIo  
} ; OB-Q /?0  
o[\HOe~;  
template < typename T1, typename T2 > G64Fx*`  
  struct result_2 kH948<fk3  
  { @T-p2#&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1X1 N tS @  
} ; ZcE_f>KV  
} ; ,h]o>  
`#mK*Buem}  
&1|?BZv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !Ng=Yk>3  
Ms^dRe)  
下面我们来剥离functor中的operator() TbvtqM 0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B4Y(?JTx  
Q \hY7Xq'  
return l(t) op r(t) P9Q~r<7n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v-b0\_  
return op l(t) B%s7bS  
return op l(t1, t2) ]< l6s  
return l(t) op &a0r%L()X  
return l(t1, t2) op IM@tN L  
return l(t)[r(t)] ,:Z^$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b*kfWG-6t  
LNYKm~c N  
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: */qtzt  
单目: return f(l(t), r(t)); ~uWOdm-"[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A7_4 .VH  
双目: return f(l(t)); %r\n%$@_  
return f(l(t1, t2)); =T?}Nt  
下面就是f的实现,以operator/为例 -fI`3#  
b}^S.;vNj  
struct meta_divide F9"w6;hh  
  { #N(= 3Cj  
template < typename T1, typename T2 >  uF|3/x=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LkruL_E>  
  { =ac_,]z  
  return t1 / t2; p9!"O  
} f"[J "j8  
} ; 7cP@jj  
tc ;'oMUP  
这个工作可以让宏来做: pIV-kI:w  
a]17qMl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z /KK)u(q  
template < typename T1, typename T2 > \ Ks^6.)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]B"'}%>ez  
以后可以直接用 t.8 GT&p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GG064zPq7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mYN7kYR}<`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N[]Hc  
hd\gH^wk  
:K`ESq!8u  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >WJf=F`_H  
;h6v@)#GX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q\Q{sv_  
class unary_op : public Rettype _R'Fco  
  { /tV/85r  
    Left l; O<PO^pi  
public : KH)D 08  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hgeg@RP Q  
=L%DX#8  
template < typename T > =ph&sn$;L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nk=JBIsKv  
      { WARb"8Kg  
      return FuncType::execute(l(t)); ZUz ^!d  
    } m }a|FS  
f.aSKQD  
    template < typename T1, typename T2 > XBd>tdEP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8h3=b[  
      { [Vd[-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $vHU$lZ/W  
    } U4m9e|/H;z  
} ; lzw3=H  
&PkLp4mQ  
}kw/W#)J  
同样还可以申明一个binary_op A+y  
IG(?xf\C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /9o!*K  
class binary_op : public Rettype jV.g}F+1m  
  { u` oq(?|  
    Left l; -.g|l\  
Right r; W_m"ySQs  
public : Hzrtlet  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fLV"T_rk  
y=In?QN{6*  
template < typename T > z0|&W&&D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k >t )g-,2  
      { kYzC#.|1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8ElKD{.BU8  
    } pO8ePc@=D  
h~C.VJWl  
    template < typename T1, typename T2 > J_>w3uY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -n'F v@U  
      { C3G)'\yL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hp{OL<2M  
    }  8q1wHZ  
} ; Wrrcx(  
:4^\3~i1X  
P2nft2/eu?  
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 Ed9Z9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }I@L}f5N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )DYI .  
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。 "t^URp3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k`GA\&zt  
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。。。 J9K3s_SN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FgLrb#  
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) _EF&A-kX|u  
下面是修改过的unary_op Oy 2+b1{  
j5 g# M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > + >cBVx6  
class unary_op N}\[Gr  
  { q>w)"Dd  
Left l; cBo{/Tn:  
  }K8/-d6  
public : e" ]2=5g  
%cE 2s`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^<LY4^  
R\XKMF3mN3  
template < typename T > e^ lWR]v  
  struct result_1 ]v#r4Ert  
  { c1%H4j4/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CRbdAqofV  
} ; fX jG5Tv  
w '3#&k+  
template < typename T1, typename T2 > gKOOHUCb  
  struct result_2 ,;M4jc {  
  { !"+'A)Nve  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LN_xq&.  
} ; F@R1:M9*  
3s"0SLS4  
template < typename T1, typename T2 > PvGDTYcKp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jvun?J m  
  { tDr#H!2 3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K-&V,MI  
} JWA@+u*k  
`# sTmC)  
template < typename T > F4Y @ B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %T7nO%p  
  { 5s{ABJ\@V  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0euuT@_$  
} )"+(butI&  
!?^b[ nC%  
} ; 2>*%q%81  
e[Abp~@M1  
D~o$GW%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug N41R  
好啦,现在才真正完美了。 <L&m4O#|  
现在在picker里面就可以这么添加了: y<b{Ji e  
,RN:^5 p  
template < typename Right > "QvmqI>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QMEcQV>  
  { (|wz7 AY2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7}jWBK  
} ! ZU2{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 c$wsH25KH8  
 r[?1  
h[Gg}N!  
b,KcBQ.  
* !^<m0  
十. bind X*,Kb(3   
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。 =!m}xdTP  
先来分析一下一段例子 c^`]`xiX  
%7O?JI [  
uIU5.\"s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ki>~H!zB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xnE|Umz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HNL42\Kz!  
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。 f{0F|w< gf  
我们来写个简单的。 1,5E `J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h=_mNG>R)  
对于函数对象类的版本: @(C1_  
GElvz'S~  
template < typename Func > UU8pz{/  
struct functor_trait U?.9D  
  { ^fz+41lE\  
typedef typename Func::result_type result_type; L],f3<  
} ; S(:l+JP  
对于无参数函数的版本: t20PP4FWM  
>[6{LAe~hp  
template < typename Ret > ?bw4~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hVUP4 A  
  { `-3o+ID\  
typedef Ret result_type; -X+H2G  
} ; wb Iq&>p  
对于单参数函数的版本: kF>o.uSV  
xooY' El*#  
template < typename Ret, typename V1 > yUPIY:0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jjM{]  
  { aTBR|U S  
typedef Ret result_type; ,C {*s$  
} ; q64k7<C,  
对于双参数函数的版本: 16SOIT  
/s];{m|>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >&!RWH9*q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vy,&N^P  
  { $)H@|< K  
typedef Ret result_type; dJ?XPo"Cm=  
} ; y< C<_2  
等等。。。 cQ:"-!ff  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <W]g2>9o9  
]; %0qb  
template < typename Func > Tlj:%yK2  
struct func_return fm~kM J  
  { 7RDDdF E!  
template < typename T > eiJ2NwR\w  
  struct result_1 wM_c48|d  
  { N8`?t5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z0De!?ALV\  
} ; 2DD:~Tbi  
7hy&-<  
template < typename T1, typename T2 > rxO2QQ%V  
  struct result_2 _Jv 9F8v  
  { &Z?ut *%S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6oSQQhge  
} ; h d~$WV0#  
} ; m5G\}8|  
2 &Nb  
$BmmNn#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -*2Mf Mh  
&_5tqh  
template < typename Func, typename aPicker > -CH`>  
class binder_1 n41@iK2l  
  { wW?,;B'74  
Func fn; XBQ\_2>  
aPicker pk; #"fJa:IYG7  
public : ob_I]~^I?|  
/=uMk]h  
template < typename T > Vx_rc%'  
  struct result_1 f.GETw  
  { a{Esw`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;IK[Y{W/  
} ; Jx#k,Z4  
0ult7s}  
template < typename T1, typename T2 > /J)l/oI  
  struct result_2 Jw~( G9G  
  { ``ekR6[8c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *Ywpz^2?:  
} ; T!W~n ZC  
sS TPMh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} aAu>Tn86D.  
-yDs< Xl  
template < typename T > r3rxC&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yk2!8  
  { 97!>%d[0  
  return fn(pk(t)); U }Hwto`R  
} x]5@>5  
template < typename T1, typename T2 > ]\RRqLDzkg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FZiW|G  
  { A|}l)!%  
  return fn(pk(t1, t2)); '2zL.:~  
} x( mE<UQN  
} ; *]JdHO  
7t9c7HLuj/  
gqib:q ;r  
一目了然不是么? W\f9jfD  
最后实现bind avp; *G }  
dMx4ykrR  
4;`Bj:.  
template < typename Func, typename aPicker > j\RpO'+}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pag63njg?  
  { a'\By?V]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ')S;[=v  
} vFrt|JC_{  
acd:r%y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1r r@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mmw^{MK!  
Q '(ihUq*k  
十一. phoenix +&KQ28r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *s}|Hy  
o  A* G  
for_each(v.begin(), v.end(), g=}v>[k E  
( J` { 6l  
do_ [=*E+Oc  
[ Bqws!RM'&@  
  cout << _1 <<   " , " rg(lCL&:S  
] Uh.Zi3X6}6  
.while_( -- _1), !k$}Kj)I  
cout << var( " \n " ) vtJV"h?e"3  
) N12:{U  
); bt+,0\Vg5  
_ nT{g  
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: 3-40'$lE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +w| 9x.&W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V's:>;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XC15K@K  
VVWM9x  
q&'Lbxc>c  
template < typename Cond, typename Actor > /.5;in  
class do_while k6IG+:s  
  {  V[pvJ(  
Cond cd; A CNfS9M_w  
Actor act; 2=PBxDs;  
public : ghk5rl$   
template < typename T > RK9>dkW  
  struct result_1 O}Ui`eWU  
  { [_y@M ]  
  typedef int result_type; ]6tkEyuq  
} ; t qOi x/  
Ccfwax+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~!%0Z9>ap  
iZ[tHw||  
template < typename T > Q"a2.9Eo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UkR3}{i  
  { guN4-gGDr<  
  do 9CUimZ  
    { #:3r4J%+~  
  act(t); %IpSK 0<Sp  
  } <2  
  while (cd(t)); ?BCy J  
  return   0 ; MBk"KF  
} #`GbHxd  
} ; }wt%1v-10U  
>e5zrgV  
o}8{Bh^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r -f  
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。 0rMqWP  
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。 .")b?#K  
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。 PB~_I=  
下面就是产生这个functor的类: &yH#s 8^8  
nR5bs;gk"  
]>:^d%n,}  
template < typename Actor > ;np_%?is  
class do_while_actor L9IGK<  
  { [j6~}zu@  
Actor act; ||TtNH  
public : [h}K$q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vW.%[]  
{ctwo X[;  
template < typename Cond > .+#Lx;})  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F1|zXg)  
} ; Ph7pd  
KS!yT_O  
ui.'^F<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;?9A(q_Z  
最后,是那个do_ 7#4%\f+'t  
"!&B4  
0*(K DDv  
class do_while_invoker @vH2Vydu  
  { #0MK(Ut/  
public : `6 Y33bQ  
template < typename Actor > xcSR{IZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >7-y#SkXdo  
  { SR*Gqx  
  return do_while_actor < Actor > (act); QJ4AL3 ^6  
} HY;oy(  
} do_; 6c\DJD  
:zL393(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hjY0w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x72G^`Wv  
最后来说说怎么处理break和continue ?M&4pO&Y  
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。 nlfPg-78B+  
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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