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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Pa\"l'!>^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _';oT*#  
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, rIZ^ix-N  
dhmZ3~cW>  
5AO' IhpL  
V /,F6  
  class filler u40<>A  
  { *Bm _  
public : t7qY!S (  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8UN7(J  
} ; I`FqZw  
QcG-/_,'}  
}2~$"L,_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *B1%-  
0GP\*Y8  
"jMSF@lr  
qA5PIEvdq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ij9ezNZT=  
%[H|3  
a\?-uJ+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4-veO3&.h  
b1ma(8{{{  
3"y,Ut KGa  
wj#A#[e  
二. 战前分析 S[5e,E w  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `hE@S |4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^ woCwW8n  
tunjV1 ,]  
wwD?i.3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P\2UIAPa\b  
  /* --------------------------------------------- */ IIIP<nyc  
vector < int *> vp( 10 ); =E10j.r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {m7>9{`  
/* --------------------------------------------- */ "`&1"*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9s@$P7N5B  
/* --------------------------------------------- */ 78-D/WY/X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6y+}=)J  
  /* --------------------------------------------- */ ]3bXJE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W$ag |WV  
/* --------------------------------------------- */ &R;Cm]jt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K \_JG $(9  
+_ZXzzcO<  
8|Vm6*TY&p  
^L"ENsOs  
看了之后,我们可以思考一些问题: s(MLBV5)w  
1._1, _2是什么? 3}9c0%}F  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1O@ D  
2._1 = 1是在做什么? 6A,-?W'\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 sbV {RSl  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 l0-zu6i w  
mel(C1b"j/  
}6!*H!  
三. 动工 40)Ti  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  4fa2_  
Qy_! +q  
S<bsrS*$  
;j^C35  
template < typename T > vm Y*K  
class assignment 1NQstmd{  
  { bfl%yGkd/|  
T value; Hm*?<o9mxC  
public : O[O[E}8#  
assignment( const T & v) : value(v) {} i]M:ntB"  
template < typename T2 > * j]"I=D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X[r\ Qa  
} ; m6 @,J?X  
z6>Rv9f  
Dj(!i1eQNZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t0-)\kXcA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AIX?840V  
"{"745H5  
$>=?'wr  
CZ4Nw]dtR  
  class holder fA{t\  
  { .tH[A[/1 a  
public : Tj v)jD  
template < typename T > ]mSkjKw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b]cnTR2E  
  { Z/~7N9?m(  
  return assignment < T > (t); # )]L3H<  
} yON";|*\m  
} ; T>qI,BEY  
}G53"  
B9i< ="=p  
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: ,ctm;T1H+  
|E5\_Z  
  static holder _1; !aQQq[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,wPvv(b]a  
ZtPnHs.x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uk=f /nT  
而不用手动写一个函数对象。 Zm+QhnY|  
iz @LS  
O/1:2G/`  
`_Fxb@"R  
四. 问题分析 k^C^.[?  
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。 ?4A$9H  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 bHf> EU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~H1 ZQ[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MR`lF-|a|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5%1a!M M M  
}I>h<O  
五. 问题1:一致性 b^q8s4(   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| i}E&mv'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +fRABY5C  
Wi%e9r{hU  
struct holder rS&"UH?c7  
  { Wt 1]9{$  
  // |(77ao3  
  template < typename T > Iq["(!7E5  
T &   operator ()( const T & r) const SL ) ope  
  { i4s_:%+  
  return (T & )r; H2 Gj(Nc-  
} |Ta-D++]'  
} ; :Cdqj0O3u  
}K'gjs/N;  
这样的话assignment也必须相应改动: A8oTcX_  
D8*t zu-  
template < typename Left, typename Right > K2 b\9}  
class assignment J_eu(d[9  
  { On*pI37(\  
Left l; kX)QHNzP  
Right r; .mwB'Ll  
public : +]dh`8*8>1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H&_drxUq;L  
template < typename T2 > G%FLt[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S\"#E:A  
} ; ]21`x  
DqN<bu2  
同时,holder的operator=也需要改动: " .<>(bE  
`%ulorS  
template < typename T > ^sqTgrG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u}Q cyG^  
  { U"L 7G$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MR3\7D+9y  
} Y6:b  
\qZ>WCp>r  
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。 J{qsCJiB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T:!f_mu|  
Sk7sxy<F'  
return l(rhs) = r; $/#F9>eZ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2m{d>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -50Qy[0."  
sEzl4I  
template < typename Tp > Fz.Ij'8.H  
class constant_t Da-U@e!  
  { V ah&)&n  
  const Tp t; -,a@bF:  
public : 1<;RI?R[9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T]UrKj/iF  
template < typename T > ,+GS.]8<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j{&$_  
  { f~t5[D(\Q,  
  return t; tTE]j-uT  
} $eiW2@  
} ; yE{\]j| Zf  
OuMj%I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dC(5I{I|  
下面就可以修改holder的operator=了 =)YDjd_=z  
FaQz03N\  
template < typename T > z0T9tN!(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E]dc4US  
  { qe2@bG%2+F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /CXQ&nwY9=  
} <IO@Qj1*  
S;iJQS   
同时也要修改assignment的operator() 0`KR8# A@  
)o`[wq  
template < typename T2 > ~i UG24v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UZRN4tru6  
现在代码看起来就很一致了。 z2~\ b3G  
?<efKs  
六. 问题2:链式操作 -Dy":/Bk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +F]=Z  
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。 >qS2ha  
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。 y&L Lx[8 ^  
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。 Fk`|?pQm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a3J' c  
`MC5_SG 1  
template < typename T > 3<O=,F  
struct result_1 jp880}  
  { Rrw6\iO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8DkZ @}  
} ; %;,4qB  
hV}C.- 6h  
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: ;Iax \rQ  
aIo%~w  
template < typename T > WP5Vev9*+  
struct   ref #`@5`;U>#  
  { . L9n  
typedef T & reference; hdDL92JVg  
} ; QB"+B]rV  
template < typename T > sL], @z8<k  
struct   ref < T &> ]jSRO30H3<  
  { :"'*1S*  
typedef T & reference; $6]1T>  
} ; Q9k;PJ`@  
E<'V6T9bi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #_Z)2ESX  
^G14Z5.  
template < typename T > %^l&:\ hy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1EWskmp  
  { } 8[  
  return l(t) = r(t); j [4l'8Ek  
} v;#0h7qd  
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。 rN'8,CV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4mvnFY}   
#<d'=R[ AK  
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 ]JQ}9"p=5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v >cPr(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L),r\#Y(v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "u)Le6.  
最后的布局是: \$!D^%~;  
                Add @$1jp4c   
              /   \ G^:?)WRG  
            Divide   5 afE8Kqa:H  
            /   \ {Ga=; 0  
          _1     3 nd"$gi  
似乎一切都解决了?不。 VNwOD-b/]  
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。 P6A##z  
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。 ?Kg_bvoR  
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: SN]Na<P  
)JhB!P(  
template < typename Right > R-tZC9 @  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y1B' _s  
Right & rt) const U$WGe >,  
  {  S8O,{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %WPy c%I  
} ;Kh?iq n^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qfqL"G  
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。 n7.85p@ua  
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。 vs@u*4.Ut<  
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。 <8^ws90Y  
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。 qW S"I+o,S  
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? : . PRM+  
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: [WI'oy  
Bh7hF?c Sj  
template < class Action > ccT <UIpq  
class picker : public Action y"k %Wa`*  
  { yIg^iZD  
public : [#%@,C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u/ri {neP{  
  // all the operator overloaded 6!H,(Z]j  
} ; ?kS#g  
`A<2wd;  
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。 X6=o vm  
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: LTuT"}dT[  
% CQv&d2  
template < typename Right > {s{+MbD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vy-q<6T}:p  
  { sl:1P^b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K^P&3H*(/n  
} :i|Bz6Ht4  
<fHN^O0TS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LtPaTe  
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。 Hc-up.?v'v  
yq[. WPve  
template < typename T >   struct picker_maker lYmxd8  
  { :<HLw.4O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;]k\F  
} ; (gIFuOGi>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;rV+eb)I  
  { .>S1do+  
typedef picker < T > result; Awr(}){  
} ; @"H7Q1Hg!*  
7~);,#[ky  
下面总的结构就有了: Eqi;m,)  
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。 pG22Nx  
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。 JvNd'u)Z<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3p]\l ]=  
至此链式操作完美实现。 /qFY $vj  
7=s0Pm  
#CcEI  
七. 问题3 r;p@T8k  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Gl"hn  
(M<l}pl)  
template < typename T1, typename T2 > P=7X+}@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^^< C9  
  { yYrFk^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ibx\k  
} uN1VkmtDO  
y}?PyPz  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  ^Vf@J  
{R"mvB`  
template < typename T1, typename T2 > {`-AIlH(  
struct result_2 Hp5.F>-  
  { -2'+GO7G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CR;E*I${  
} ; nw#AKtd@x  
Nw(hN+_u  
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? Qg0%r bE  
这个差事就留给了holder自己。 (" +clb`  
    {,1>(  
2vhP'?;K  
template < int Order > HD3WsIim*  
class holder; Z!*6;[]SfG  
template <> ~NLthZ (O  
class holder < 1 > ?zfm"o  
  { &PMfAo^  
public : gk;hpO  
template < typename T > QO>';ul5  
  struct result_1 7]ySj<1  
  { aX*9T8H/  
  typedef T & result; @pH6FXVGzt  
} ; ]z#)XW3#i  
template < typename T1, typename T2 > Fnay{F8z  
  struct result_2 )l/ .<`|  
  { 5>UQ3hWo  
  typedef T1 & result; %Y"pVBc  
} ; ?uU_N$x  
template < typename T > $zF%F.rln  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %dzO*/8cWo  
  { ]{|lGtK %  
  return (T & )r; Q [C26U  
} $$EEhy  
template < typename T1, typename T2 > |'I>Ojm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o+)y!  
  { L=fy!R  
  return (T1 & )r1; 1yqsE`4f  
} TL)7X.1'L  
} ; k~3\0man  
 <4< y  
template <> PKC0Dt;F.  
class holder < 2 > VMe  
  { 5g O9 <  
public : 0*+EYnu+  
template < typename T > ,k*%=TF7N  
  struct result_1 FBvh7D.hV  
  {  \S1W,H|  
  typedef T & result; sKJr34  
} ; 0-;>O|U3  
template < typename T1, typename T2 > =vvd)og  
  struct result_2 lrL:G[rt  
  { nkTdn  
  typedef T2 & result; gsUF\4A(J  
} ; !YI<A\P  
template < typename T > o!U(=:*b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UFu0{rY_  
  { r=SC bv  
  return (T & )r; q2'}S A/  
} !^s -~`'\~  
template < typename T1, typename T2 > cP\z*\dS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !Q5,Zhgr  
  { hc3tzB  
  return (T2 & )r2; <&2<>*/.y  
} "6U@e0ht  
} ; <QC7HR  
uPapINj  
sINf/mv+  
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> >。 LI&E.(:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D~Ef%!&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KUK.;gG*Z  
`& h-+  
return l(i, j) = r(i, j); e+F $fQt>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [\Nmm4  
4]$OO'  
  return ( int & )i; K=E+QvSG  
  return ( int & )j; gat;Er  
最后执行i = j; VH<d[Mj  
可见,参数被正确的选择了。 WPAUY<6f  
-iY-rzW  
`#wEa'v6  
q@O  
s6Dkh}:d  
八. 中期总结 (5,x5l]-N  
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: (6NDY5h~=n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S'W,AkT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d*VvQU8C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ryw%0H18  
!#WQ8s!?o  
JM?__b7g2  
GQk/ G0*&  
mpCu,l+lo  
]7>#YKH.  
九. 简化 l6 }+,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。 sD2,!/'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v\MQ?VC  
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: :uB?h1|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b 9"t%R9/Q  
  +-*/&|^等 UN F\k1[  
2. 返回引用。 ^Ifm1$X}  
  =,各种复合赋值等 U<Qi`uoj!  
3. 返回固定类型。 +N7<[hE;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lJ]QAO  
4. 原样返回。 r<Z.J/a  
  operator, CTKw2`5u  
5. 返回解引用的类型。 'q_Z dw%  
  operator*(单目) 0Zp5y@ V8  
6. 返回地址。 US3)+6  
  operator&(单目) 9I2&Vx=DSt  
7. 下表访问返回类型。 0#Pa;(  
  operator[] .VNz( s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 , V,Q(!$F  
  operator<<和operator>> TBQ68o  
::'Y07  
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。 ~piE$"]&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HeO&p@  
RticGQy&5  
template < typename Left > 5h^BXX|Y*  
struct value_return K(lSR  
  { Ejr'Yzl3_  
template < typename T > /kK!xe  
  struct result_1 q~5zv4NX  
  { bZ:+q1 D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *PV7s  
} ; (V&d:tW  
9}a$0H h  
template < typename T1, typename T2 > ]\A=[T^  
  struct result_2 zVf79UrK  
  { On~KTt3Mp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I{>Z0+  
} ; :_:)S  
} ; %72(gR2Wa2  
8>LDo"<  
3**t'iWQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G 4~@  
VF";p^  
下面我们来剥离functor中的operator() L(cKyg[R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RSbq<f>BFo  
|<,0*2  
return l(t) op r(t) 8> $=p4bf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (n: A` ]  
return op l(t) XNfl  
return op l(t1, t2) lF.kAEC  
return l(t) op V!Sm,S(  
return l(t1, t2) op 3{t[>O;  
return l(t)[r(t)] ^'M^0'_"v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,dK)I1"C  
@RszPH1B  
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: H25Qx;(dTk  
单目: return f(l(t), r(t)); CueC![pj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w xte  
双目: return f(l(t)); 7B\NP`l  
return f(l(t1, t2)); 0gW{6BtPWm  
下面就是f的实现,以operator/为例 3h>L0  
H~vrCi~t"  
struct meta_divide Sw"h!\c`  
  {  $RRX-  
template < typename T1, typename T2 > }N(gP_?n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f(blqO.@l  
  { %xG<hNw/  
  return t1 / t2; nh5=0{va|L  
} _izjvg  
} ; g] }!  
0%[IG$u)|  
这个工作可以让宏来做: kh=<M{-t  
kRwUR34yc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hDSf>X_*_G  
template < typename T1, typename T2 > \ Cd=$XJ-b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7}~w9jK"F  
以后可以直接用 [ 't.x=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yhbU;qEG9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7%? bl  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) FvPWS!H  
+swTMR  
V>Z4gZp5sc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 U_izKvEh  
y9/nkF1p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [a!AK kj  
class unary_op : public Rettype 6("bdx;!  
  { #|(>UM\  
    Left l; Z : xb8]y  
public : G'}N?8s1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dL'oKh,  
: 7"Q  
template < typename T > ;zo|. YD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sa9VwVUE  
      { MI(#~\Y~P  
      return FuncType::execute(l(t)); *P7/ry^<F  
    } siCm)B  
W!O/t^H>  
    template < typename T1, typename T2 > bQq/~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K x) PK  
      { LS9,:!$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ys`oHS f  
    } 3T0-RP*  
} ; fR@Cg sw  
%CvVu)tc  
*w _o8!3-  
同样还可以申明一个binary_op f sh9-iY8e  
lkJxb~S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,K\7y2/  
class binary_op : public Rettype %]0?vw:;j  
  { S#8)N`  
    Left l; D QxuV1  
Right r; 1Hr1Ir<KR  
public : 7 rRI-wZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f"j9C% '*  
]*mUc`  
template < typename T > p o)lN[v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EKF4 ]  
      { K/N{F\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =:w,wI.  
    } F_R\  
&@CUxK  
    template < typename T1, typename T2 > wn.6l `  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j xkQ #Y  
      { &uO-h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 612,J  
    } F$ G)vskd  
} ; '5$@ I{z  
k]r4b`x`  
C^4,L \E  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3fQ`}OcNr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }cCIYt\RK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &Lt$~}*&6  
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。 #'> )?]tn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d;gs1]E50  
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。。。 gU|:Y&lFZg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xcmg3:s  
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) s6!&4=ZA  
下面是修改过的unary_op "~ $i#  
ZpOME@9,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LkzA_|8:D  
class unary_op e>e${\ =,  
  { Bi \fB-|  
Left l; IaSPwsvt'  
  "PRHQW  
public : 8M,o)oH  
Q0jg(=9wP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]nRf%Vi8g  
57;0,k5Gy  
template < typename T > 5,^DT15a4P  
  struct result_1 G,?a8(  
  { 8r+u!$i!H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !x R9I0V5  
} ; p\;8?x  
%RtL4"M2j  
template < typename T1, typename T2 > zo "L9&Hzo  
  struct result_2 K*DH_\SPK  
  { \ Xh C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )6p6<y  
} ; DDGDj)=`  
\7qj hA@  
template < typename T1, typename T2 > t(roj@!x_o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +3zQ"lLD^  
  { [DeDU:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ty{ SZU J  
} fm^`   
A. tGr(r  
template < typename T > }ixCbuD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z{1A x  
  { UTu~"uCR  
  return OpClass::execute(lt(t)); OwNM`xSa|\  
} ySiZ@i4  
Y(1?uVYW\d  
} ; &)tv4L&  
,GVX1B?  
Y0lLO0'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4V,p\$;  
好啦,现在才真正完美了。 }qp)VF  
现在在picker里面就可以这么添加了: H6K8.  
mUP!jTF  
template < typename Right > ju[y-am$/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "wZvr}xk  
  { 4FYV]p8f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v07A3oj  
} %2I>-0]B  
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。 af @a /  
p>?(u GV  
GQYn |vm  
]5a3e+  
/2=9i84  
十. bind PD S( /x&  
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。 7@gH{p1  
先来分析一下一段例子 QwG_-  
@UdF6 :T  
q+8de_"]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} AHuIA{AdUR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aiz ws[C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }[!=O+g 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。 0%&}wUjV  
我们来写个简单的。 )XSHKPTQ1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T&6>Eb0{  
对于函数对象类的版本: T'lycc4~a  
SOsz=bVx  
template < typename Func > (m! kg  
struct functor_trait uc"%uc'  
  { Ue;Z)}  
typedef typename Func::result_type result_type; (r?hD*2r  
} ; @IbZci)1  
对于无参数函数的版本:  H6nH  
Y$,~"$su|  
template < typename Ret > v36Z*I6)5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6l4=  
  { YGQ/zB^Pj  
typedef Ret result_type; #=)>,6Z w  
} ; g^|R;s{  
对于单参数函数的版本: 0w TOdCvmb  
G!C }ULq  
template < typename Ret, typename V1 > H-e$~vEbP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )n9,?F#l  
  { K fVsnL_  
typedef Ret result_type; NM:$Q<n  
} ; j7w9H/XF}  
对于双参数函数的版本: n;=FD;}j+  
l*wGKg"x3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R87@.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > abS~'r14  
  { q6E 'W" Q  
typedef Ret result_type; ,:K{  
} ; :'q$emtY  
等等。。。 4/*@cW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #M!{D  
 <{ v %2  
template < typename Func > ~-H3]  
struct func_return ?771e:>S-  
  { b=sY%(2s  
template < typename T > r~QE}00@^  
  struct result_1 HWFTI /]  
  { *(vh|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [h B$%i]\<  
} ; hop| xtai;  
XGe;v~L  
template < typename T1, typename T2 > @C=gMn.E  
  struct result_2 &k_LK  
  { 6)i>qz).  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \BfMCA/  
} ; g<^A(zM  
} ; lJfk4 -;M  
zHNBX Rx  
2PeMt^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SQ+r'g  
=tA;JB  
template < typename Func, typename aPicker > _~umE/tz  
class binder_1 s%vy^x29  
  { _ 3>E+9TQ  
Func fn; (s|WmSQ  
aPicker pk; q6sb;?I  
public : WQ:Y NmQ1p  
T?Z&\g0yp  
template < typename T > /7+b.h])^  
  struct result_1 j bT{K|d-  
  { tZg)VJQys  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6#jql  
} ; hiV!/}'7  
KC:6^h'.  
template < typename T1, typename T2 > >e.KD) qA  
  struct result_2 tV pXA'"!x  
  { hHDLrr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vQ2{ +5!|  
} ; e~'z;% O~  
"dOQ)<;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d2U?rw_  
/ET+`=n  
template < typename T > CsT&}-C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 14uv[z6  
  { f2Xn!]o  
  return fn(pk(t)); _p9"MU&}  
} Xnh&Kyz`v  
template < typename T1, typename T2 > ^PJN$BJx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <|G!Qn?2-  
  { {w"Cr0F,  
  return fn(pk(t1, t2)); E vY^]M_U  
} `@ ,Vbn^_  
} ; G[_Z|Xi1  
OfA+|xT&  
x\:KfYr4Y;  
一目了然不是么? br k*;  
最后实现bind ~d\V>  
<rui\/4NJ  
:w|=o9J  
template < typename Func, typename aPicker > Ets6tM`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g6.I~o Q j  
  { ;:R2 P@6f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?-9uf\2_  
} ;0?OBUDO  
o >yXEg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MwQt/Qv=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 fiU#\%uJg  
*D[yA  
十一. phoenix _"t>72 `  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S+t2k&pm  
*6=9 8C4I  
for_each(v.begin(), v.end(), Ayn$,  
( NZ!I >  
do_ 1#+|RL4o  
[ ./'d^9{  
  cout << _1 <<   " , " eMV8`&c'  
] "j8=%J{  
.while_( -- _1), l1L8a I,8  
cout << var( " \n " ) `e3$jy@  
) JwWxM3(%t  
); T9kc(i'  
9CN'2 9c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: X$P(8'[9A  
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 a{JO8<dlm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RDy&i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;9ChBA  
>YF=6zq.`  
8uW%jG3/  
template < typename Cond, typename Actor > W*(- * \1[  
class do_while q j9q   
  { ]Z85%q^`  
Cond cd; &U}8@;  
Actor act; W|n$H`;R  
public : Z8Vof~  
template < typename T > n6Z!~W8  
  struct result_1 bt.3#aj  
  { +IjBeQ?  
  typedef int result_type; R4k+.hR  
} ; [)0^*A2  
2@ZRz%(Oa&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k:@N6K/$P^  
oj'YDQ^uj  
template < typename T > 4"!kCUB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E GZiWBr  
  { )z4eRs F|  
  do Nvh& =%{g  
    { l2dj GZk  
  act(t); cF9oo%3  
  } (mI590`f  
  while (cd(t)); \"Z\Af<  
  return   0 ; kr |k \  
} 1^tX:qR  
} ; yA_ly <  
V+l7W  
'(N(k@>{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mDD96y  
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。 YH^@8   
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。 EQ :>]O  
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。 -Xw S?*O  
下面就是产生这个functor的类: %,ScGQE  
u3wd~.  
bH'2iG  
template < typename Actor > & 2q<#b  
class do_while_actor eU e, P  
  { lq, ]E/<&  
Actor act; kDM?`(r  
public : U&a(WQV9&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~.0'v [N  
'^[+]  
template < typename Cond > 8]1,EE<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zt=P 0  
} ; y+{)4ptg$<  
)ZrB-(u~k  
p T z]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。 fy|I3  
最后,是那个do_ m@w469&<(q  
RQ^ \|+_  
W@'*G*f  
class do_while_invoker a69e^;,>q  
  { $MfRw  
public :  ?<8c  
template < typename Actor > \n^[!e"`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pFwJ:  
  { u!F\`Gfm_  
  return do_while_actor < Actor > (act); r_ B.b K  
} 734n1-F?I%  
} do_; " *W# z  
[fo#){3K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A^LS^!Jz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5IFzbL#q#f  
最后来说说怎么处理break和continue +/]*ChrS  
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。 }#g+~9UK  
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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