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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w0lgB%97p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dr+(C[=  
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, nE*S3  
p<#aXs jy  
LExm#T`  
k?TZY|_  
  class filler \AH5 zdK  
  { oP%5ymL%J  
public : 0"T/a1S7bl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,+4T7 UR  
} ; o3GkTn O  
G5K?Q+n   
"DfjUk  
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\N1T,f  
ir>h3Zk   
II|;_j  
HLG5SS7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %7P]:G+Y\  
.P/0 `A{&  
J:gC1g^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $I>]61l%  
$/tj<++W  
L8!yP.3   
9H/R@i[E  
二. 战前分析 6)ln,{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 wet[f{c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 kGo2R]Dd[  
Q"nw.FjUG  
YG8V\4 SQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1[u{y{9 q  
  /* --------------------------------------------- */ !<HMMf,-D  
vector < int *> vp( 10 ); H!u8+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [fV"tf;  
/* --------------------------------------------- */ KK2YT/K$SG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !4=_l6kg~+  
/* --------------------------------------------- */ ^v'0\(H?P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yiI oqvP  
  /* --------------------------------------------- */ {wj%WSQj/y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B["+7\c<~  
/* --------------------------------------------- */ /|i*'6*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fCF.P"{W"  
_ahp7-O  
v[{7\Hha  
G9LWnyQt  
看了之后,我们可以思考一些问题: Sw,*#98  
1._1, _2是什么? /j}Tv.'d  
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。 +Ln^<!P  
2._1 = 1是在做什么? : [328X2  
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。 ".$kOH_:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'j, ([  
fpf,gb8[$n  
:Dw_$  
三. 动工 +y8Y@e}>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WysWg7,r  
:i& 9}\|,  
a^@.C5  
`iM%R3&  
template < typename T > buN@O7\  
class assignment wv."  
  { ^uN[rHZ*u  
T value; UhL1Y NF_  
public : saP%T~  
assignment( const T & v) : value(v) {} ? ,s'UqR  
template < typename T2 > }Oc+EV-Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h ~yTkN]  
} ; #)xlBq4cZ  
fuv{2[N V  
d;0]xG?%=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {}ADsh@7d'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WQ[n K5#  
tzGQo5\  
`4'=&c9  
t,JX6ni  
  class holder R@z`  
  { av|T|J/(  
public : FGHCHSqLq  
template < typename T > sL~4 ~178  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !E?+1WDS0  
  { d4  \  
  return assignment < T > (t); 6',Hs  
} zQ{bMj<S  
} ; g`S;xs  
hx9t{Zi  
iJ^}{-  
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: {cOx0=  
7`t"fS  
  static holder _1; 0Atha>w^o~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SsW<,T  
Aipm=C8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cxSHSv 1;  
而不用手动写一个函数对象。 I8)D   
{m~)~/z?  
#2ta8m),  
b/ \EN)  
四. 问题分析 ;#9?3O s  
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。 QJ(%rvn3  
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。 =LV-n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YCltS!k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d[,Rgdd@I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Sv/P:r _  
\|QB;7u  
五. 问题1:一致性  d9k`  
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)KEB9w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `MPR-"Z6  
tB~#;:g  
struct holder 6_QAE6A  
  { ~&T U  
  // L+%kibnY'  
  template < typename T > Os$E,4,py  
T &   operator ()( const T & r) const kOD=H-vSi  
  { 8} :$=n4&  
  return (T & )r; D|)_c1g  
} lCp6UkE  
} ; 06%-tAq:  
\UZGXk  
这样的话assignment也必须相应改动: RVwS<g)~1  
EMO {u  
template < typename Left, typename Right > 4sQm"XgE  
class assignment '=Zm[P,  
  { t*H2;|zn_  
Left l; y@I 9>}"y  
Right r; ):>?N`{V  
public : k6ry"W3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i@?|vu  
template < typename T2 > n5UUoBv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EniV-Uj\D  
} ; d;l%XZe  
P:.jb!ZU  
同时,holder的operator=也需要改动: Ya\:C]   
e_Hpai<b  
template < typename T > !`?i>k?Q E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i'H]N8,A  
  { dFw+nGN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F}45.C rD  
} j#2Xw25  
}g-w[w 7p  
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。 uCB9;+ Hjw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zNt//,={  
l3F$5n  
return l(rhs) = r; P8X9bW~GQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 'pIrwA^6N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4PxP*j  
o[_,r]%+D  
template < typename Tp > z;oia!9z  
class constant_t K\%\p$ZD  
  { j3-o}6  
  const Tp t; ed',\+.uB  
public : _ncBq;j{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DKfpap}8u  
template < typename T > IKP_%R8.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uoE+:,P  
  { tT)s,R%  
  return t; -~8PI2  
} K% FK  
} ; o"X..m<  
pp(09y`]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =Mwuhk|*  
下面就可以修改holder的operator=了 1O0. CC,p  
su=MMr>  
template < typename T > [06m{QJ)1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lmHQ"z 3G  
  { U"8Hw@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #2%V  
} 0~BaQ, A @  
E3j`e>Yz  
同时也要修改assignment的operator() ?sdSi--  
%!A:Ka!m.  
template < typename T2 > t27UlFX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2c[HA  
现在代码看起来就很一致了。 D1-/#QN$1  
TPBQfp%HU  
六. 问题2:链式操作 ~L<"]V+B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d'MZ%.#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 QObVJg,GD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 02[m{a-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ),`jMd1`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,yNuz@^ P  
{0F/6GwUC  
template < typename T > J61%a,es  
struct result_1 r-$xLe7a  
  { #$S~QS.g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {~O4*2zg;K  
} ; PUO7Z2  
S>T ;`,  
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: +|dL R*s  
*GXPN0^Qjo  
template < typename T > 9F 3,  
struct   ref x1g-@{8]j  
  { rucw{) _  
typedef T & reference; >e/>@ J*  
} ; p:n l4O/  
template < typename T > z{Yfiv\-r  
struct   ref < T &> H[?S*/n,<  
  { p%*s3E1.D  
typedef T & reference; Sw E7U~  
} ; X);'[/]E*  
SW}Rkr\e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /_J{JGp9  
h@O\j&#  
template < typename T > ",aNYJR>*!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~{{S<S v  
  { x#SE%j?  
  return l(t) = r(t); \e4AxLP  
} }U'9 d#N  
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。 9a=:e=q3#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =gSc{ i|  
 D~"a"  
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 xF3FY0U[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~tfd9,t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3s%DF,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d:>^]5cE&  
最后的布局是: U 5j4iz'  
                Add QlB9m2XB  
              /   \ )=gU~UV  
            Divide   5 *ilVkV"U  
            /   \ q)?!]|pZ  
          _1     3 ~ :{mKc  
似乎一切都解决了?不。 H0OO +MCe  
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。 1ED7 .#g  
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。 IfB .2e`  
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: Z}0{FwW"4  
M .6BFC  
template < typename Right > y-H9fWi8Y&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const EZiLXQd_  
Right & rt) const P-T@'}lW  
  { +`"Tn`O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |) ~-Wy  
} >G!=lLyR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HP*{1Q@5  
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。 9C?SEbC  
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。 ?;UR9f|!  
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。 Q hRz57'  
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。 gzhIOeY  
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? c ZYvP  
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: S)ipkuj X  
'")'h  
template < class Action > `"ks0@^U  
class picker : public Action %k?/pRv$>  
  { p8j4Tc5tQ>  
public : M]Vi]s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TT(R<hL  
  // all the operator overloaded PJm@fK(j  
} ; a,4GE'  
_(m455HZ  
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。 a3MI+  
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: WPr:d  
2Jiy`(P  
template < typename Right > r<(UN@T}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (p#c p  
  { #'f5owk>,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ddl]! ^IK  
} CIo`;jt K  
Kp7)my  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X4\T=Q?uLx  
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。 E83$(6z  
g*FHZM*N9  
template < typename T >   struct picker_maker E|-5=!]fX  
  { nnBS;5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JP"#9f  
} ; #"r_ 3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HhCFAq"j  
  { KY< $+/B!  
typedef picker < T > result; Q~f]?a`  
} ; @b 17jmq{  
D,p 2MBr  
下面总的结构就有了: )Z4iM;4]  
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。 $; _{|{Yj  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 5ad@}7&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _-{=Z=?6}  
至此链式操作完美实现。 1+3-Z>^e  
i4>M  
DU,B  
七. 问题3 WRbdv{ 1E  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p"6[S  
lBG=jOS  
template < typename T1, typename T2 > E*T6kp^b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9-{.WZ  
  { |*ZM{$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v0&DD&mp  
} K ~-V([tWg  
2 7dS.6  
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: v;z8g^L  
& \5Ur^t  
template < typename T1, typename T2 > )L "Dt_t  
struct result_2 >_]Ov:5  
  { # ^,8JRA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /8:e| ]  
} ; 9+ve0P7$  
Sa)L=5Nr  
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? P^Og(F8;  
这个差事就留给了holder自己。 B/Q>i'e  
    8N j}  
_(=g[=Mer  
template < int Order > H9BqE+  
class holder; t vW0 W  
template <> \jZmu  
class holder < 1 > B&KIM{j\  
  { BUi,+NdIk  
public : rKOa9M  
template < typename T > ]3]B$  
  struct result_1 .8'uIA{_2  
  { 32j#kJW  
  typedef T & result; Xe`$SNM  
} ; ^f(El(w  
template < typename T1, typename T2 > 4R01QSbd  
  struct result_2 fCs{%-6cP  
  { w D6QN  
  typedef T1 & result; YGyw^$.w  
} ; nWf8r8  
template < typename T > 9"D t3>Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7r(c@4yPI  
  { 6 AY~>p  
  return (T & )r; })mD{c/  
} WT,dTn;W  
template < typename T1, typename T2 > [<^'}-SJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y nTx)uW  
  { cZ`%Gt6g  
  return (T1 & )r1; ZX+0{E8a  
} 0#Q]>V@rO4  
} ; 4},Y0QXw  
D}ZPgt#   
template <> !q/Q2N(  
class holder < 2 > BdvpG  
  { y{P~!Yn|  
public : 8<6@O  
template < typename T > d[;&2Jz*  
  struct result_1 C^]UK  
  { PK{FQ3b2{  
  typedef T & result; )P+<=8@a  
} ; #MMp0  
template < typename T1, typename T2 > 1!+0]_8K  
  struct result_2 3$_- 0>  
  { \\oa[nvL~  
  typedef T2 & result; _S &6XNV  
} ; uE,T Ea9;  
template < typename T > JNvgUb'U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n0':6*oGW  
  { : IsJE6r  
  return (T & )r; >*l2]3' `  
} 7Y 4D9pw  
template < typename T1, typename T2 > Csgby(D*O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =@P(cFJ/  
  { 8JMxA2tZhG  
  return (T2 & )r2; n-wOLH  
} H\<PGC"_Y  
} ; |`I9K#w3  
}U%E-:  
`B3YP1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 o/RGzPR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^#w9!I{4.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JV2[jo}0 N  
PI *Z>VE?  
return l(i, j) = r(i, j); Mp J3*$Dr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E%f!SD  
$S/WAw,/  
  return ( int & )i; !.q#X^@>L  
  return ( int & )j; wv%UsfD  
最后执行i = j; ph ~#{B(\  
可见,参数被正确的选择了。 d(Yuz#Qcrh  
M|.ykA<D  
%~Ymb&ugg  
ypA 9WF  
WUx2CK2N  
八. 中期总结 yaI jXv  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: --`W1!jI@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Sn;q:e3i{A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nu16L$ ]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P^BSl7cT  
3[kl` *`  
ZGd7e.u=  
#g Rns  
MLDAr dvK  
Zc9S[ivq  
九. 简化 eQ#"-i  
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。 LXc;`]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _UF'Cf+Y  
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: kRiZ6mn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ao9|t;i  
  +-*/&|^等 .MxMBrM  
2. 返回引用。 7:C2xC  
  =,各种复合赋值等 {]y!2r  
3. 返回固定类型。 cgQ2Wo7tCq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V4gvKWc  
4. 原样返回。 m O0#xY_z  
  operator, $A:?o?"7}  
5. 返回解引用的类型。 $fW8S8  
  operator*(单目) g*%o%Lv  
6. 返回地址。 QP6a,^];  
  operator&(单目) #t">tL  
7. 下表访问返回类型。 )Z`OkkabnD  
  operator[] ev yA#~o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4Rl~7|  
  operator<<和operator>> Op iVQr:  
lYrW"(2  
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。 <+`}: A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |e&hm ~R1  
Hn?v  /3  
template < typename Left > xl@  
struct value_return `9G1Bd8k  
  { {1vlz>82  
template < typename T > q0_Pl*  
  struct result_1 wH qbTA  
  { YtT:\#D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rf2-owWN  
} ; 4?7OP t6  
O~F8lQ  
template < typename T1, typename T2 > %e=UYBj"  
  struct result_2 m\|ie8  
  { I}/-zyx>=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z&y9m@  
} ; /}-LaiS  
} ; @p7*JLO  
F[oTc^dr  
0^ $6U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F:2V;  
4--[.j*W  
下面我们来剥离functor中的operator() n{.SNipU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }{)>aJ  
0hju@&Aa  
return l(t) op r(t) %R*-oQ1T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yLCJSN$7  
return op l(t) 9jt+PII  
return op l(t1, t2) =MMSmu5!  
return l(t) op <o_(,,P%  
return l(t1, t2) op j1P#({z[  
return l(t)[r(t)] 7cT ~u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _O>8jH!#  
dmE.yVI"O  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >z69r0)>  
单目: return f(l(t), r(t)); G(7WUMjl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9GVv[/NAb  
双目: return f(l(t)); C%kIxa)  
return f(l(t1, t2)); o[K,(  
下面就是f的实现,以operator/为例 |1"n\4$  
h-RL`X  
struct meta_divide | <l=i(  
  { R;2 Z~P  
template < typename T1, typename T2 > ]s:%joj%^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #vvQ 1ub  
  { ;*8,PV0b_<  
  return t1 / t2; mA']*)L1  
} 8 gzf$Oc  
} ; p EbyQ[  
S9S%7pE  
这个工作可以让宏来做: .t|B6n!  
VpmD1YSn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G>c:+`KS  
template < typename T1, typename T2 > \ ,hXhcfFl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =G%L:m*  
以后可以直接用 XVkCYh4,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q"sszz  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4BAG GD2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) RL3G7;X  
la[>C:8IG  
A"~4|`W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {Zy)p%j8  
IH~[/qNk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'nh^'i&0.  
class unary_op : public Rettype :Z5Twb3h  
  { ^N:bT;;$nZ  
    Left l; Q !G^CG  
public : 6'1m3<G_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XhG3Of-6  
O;?Nz:/q  
template < typename T > uu+)r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *.F4?i2D  
      { use` y^c  
      return FuncType::execute(l(t)); 'Q F@@48  
    } #Vi:-zyY  
Y|96K2BR  
    template < typename T1, typename T2 > Z`Sbq{Kx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L4-v'Z;  
      { o+^5W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %6@->c{  
    } &x<y4ORH|  
} ; &F#K=R| .j  
x C+TO  
i-*ZW:  
同样还可以申明一个binary_op &a bR}J[  
}IGoPCV|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <m X EX`?  
class binary_op : public Rettype x l4A<  
  { Pmj%QhOYE  
    Left l; +1=]93gP  
Right r; -{rUE +  
public : D>efr8Qd@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s'JbG&T[J  
yRv4,{B}X>  
template < typename T > G2BB]] m3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kk9W=vd  
      { p?XVO#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (N :vDq'  
    } r>ca17  
<P1yA>=3`  
    template < typename T1, typename T2 > 7F@#6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tzV^.QWm  
      { \olYv!f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ne9S90HsB6  
    } G  Ps//  
} ; ;2jH;$HZ  
/Mmts=^Ja  
Y~[k_!  
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 5Gw B1}q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pa8R;A70Dl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hX9vtV5L  
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。 H^r;,Q$9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JOFQyhY0>m  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^^Te  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @K=C`N_22  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) GZWU=TC2{2  
下面是修改过的unary_op GW;O35 m  
" ';K$&,[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C 5 xsh  
class unary_op j;SK{Oq  
  { hxe X6  
Left l; e .1! K  
  *BFG{P  
public : xka&,`z  
H=v=)cUe[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $1}Y4>3  
>&%#`PKT  
template < typename T > VtnVl`/]  
  struct result_1 PJ3M,2H1b.  
  { '4"c#kCKL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GLWEoV9<  
} ; $@^*lUw  
v1}9i3Or#  
template < typename T1, typename T2 > ~6Pv5DKq  
  struct result_2 13K|=6si  
  { ^n~bx *f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1'4?}0Dok  
} ; )/cf%  
[D_s`'tg  
template < typename T1, typename T2 > =}UcYC6l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (bp4ly^  
  { #G!\MYfQt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0"J0JcFX  
} t5RV-$  
=M`Xu#eRk  
template < typename T > '|J~2rbyr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *w$3/  
  { ]@{l<ExP  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9oQ$w?=#$  
} PT39VI =  
Lq2ZgKd!  
} ; >0E3Em<(}l  
_|VF^\i  
&t:~e" 5<  
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 g1v=a  
好啦,现在才真正完美了。 $|m'~AmI  
现在在picker里面就可以这么添加了: u5N&Wn{  
]8f$&gw&A  
template < typename Right > Dgc}T8R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q1pB~eg5  
  {  OEnCN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7Fzj&!>ti  
} sT'j36Nc<,  
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。 08G${@D+X0  
Te2 C<c  
(tvfF0~  
(lg~}Jwq  
~@mNR^W-W  
十. bind %E2V$l0  
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。 d.$0X/0  
先来分析一下一段例子 Q8D#kAYw  
_E2W%N  
{PKf]m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r T_J6F5J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rT(b t~Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EGVS8YP>h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 LK+67Y{25  
我们来写个简单的。 @{{6Nd5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >S>B tR l  
对于函数对象类的版本: bF'Jm*f  
DT3"uJTt  
template < typename Func > ~,7Tj  
struct functor_trait %>!W+rO,  
  { m:6*4_!  
typedef typename Func::result_type result_type; \+j:d9?  
} ; ),J6:O&  
对于无参数函数的版本: +CN!3(r  
4s 6,`-  
template < typename Ret > E V@yJ]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I,W `s  
  { dkg| kw'  
typedef Ret result_type; vj9'5]!~q  
} ; @,m 7%,  
对于单参数函数的版本: B#r"|x#[  
Je4hQJ<h  
template < typename Ret, typename V1 > gg/2R?O]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :.u2^*<  
  { G=er0(7<  
typedef Ret result_type; RFPcH8-u7  
} ; KAgxIz!^-1  
对于双参数函数的版本: |$g} &P8;  
Va[t'%~&zR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > liMw(F2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X?o6=)SC|  
  { 7{\6EC}d[&  
typedef Ret result_type; ~r_2V$sC2  
} ; <99/7>#  
等等。。。 6O_l;A[=1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D$+g5u)  
@z^7*#vQv  
template < typename Func > ~G1B}c]  
struct func_return ~OWpk)Vq  
  { (8~D ^N6Z  
template < typename T > DMOP*;Uk  
  struct result_1 UF$O@l  
  { "7eL&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7AlL,&+  
} ; dQ_hlx!J  
(|>rDk;  
template < typename T1, typename T2 > -A@/cS%p  
  struct result_2 Tgl >  
  { PS8^=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AH-BZ8  
} ; \OXQ%J2v  
} ; eD8e0 D'S  
gVrfZ&XF84  
7'#_uA QR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s bd$.6 |&  
djqw5kO:R  
template < typename Func, typename aPicker > [^W +^3V  
class binder_1 G[6i\Et   
  { 7Ck3L6J#  
Func fn; ZQ>Q=eCs 1  
aPicker pk; X]o"4#CQIX  
public : a?xZsR  
n5z|@I`S_  
template < typename T > M2\c0^R  
  struct result_1 'j-U=2,n  
  { jYvl-2A'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z1Qv>@u  
} ; K>C@oE[W  
DIfQ~O+u  
template < typename T1, typename T2 > GG"6O_  
  struct result_2 2x<!>B  
  { Fy0sn|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L6#4A3yh  
} ; }1%%`  
|3^U\r^zo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r-*j"1 e  
N.0g%0A.D  
template < typename T > =dsEt\ j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MiR$N  
  { @|5B}%!  
  return fn(pk(t)); ioEjbqD<  
} ?^2nrh,n+  
template < typename T1, typename T2 > q!W=U8`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hC9EL= A  
  { ?z2!?  
  return fn(pk(t1, t2)); {3.n!7+  
} CRD=7\0(D+  
} ; Ql%B=vgKL  
"vg.{  
#kh:GAp]  
一目了然不是么? p<zeaf0W  
最后实现bind 5S, Kq35$(  
_]-4UA-  
;mRZ_^V;  
template < typename Func, typename aPicker > Xk/iyp/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xcn~KF8  
  { $VB dd~f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dwQ1~  
} q]?)c  
H%etYpD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G0~Z|P  
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。 9X,iQ  
H=\Tse_.  
十一. phoenix ?@7!D8$9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =@S a\;  
_/'VD!(MV  
for_each(v.begin(), v.end(), <h;_:  
( `<g6^P  
do_ rS+) )!  
[ {M7`"+~w  
  cout << _1 <<   " , " a+\<2NXYD  
] 5 ba e-  
.while_( -- _1), >MSK.SNh  
cout << var( " \n " ) >*opEI+  
) 9D Nd} rXO  
); (wuciKQ  
p*)I QM<B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c~O Lr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor TUz4-Pd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Tl'wA^~H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r>7 +&s*yk  
^yqRa&  
dJ/gc"7aO  
template < typename Cond, typename Actor > !h|,wq]k  
class do_while ,Q3OQ[Nmh  
  { MBU|<tc  
Cond cd; ;']u}Nh  
Actor act; @x!,iT  
public : .@%L8_sMR  
template < typename T > v|\#wrCT?  
  struct result_1 |cP:1CRzi  
  { TnKv)%VF  
  typedef int result_type; ?QzL#iO }h  
} ; +/l@o u'  
_hJdC|/   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lS#: u-k  
&M@c50&%  
template < typename T > _p5#`-%mM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5S2 j5M00  
  { ]z5hTY  
  do ~*"ZF-c,  
    { C:}1r  
  act(t); T/2k2r4PD  
  } ]jC{o,?s  
  while (cd(t)); t72u%M6  
  return   0 ; eY'n S  
} 4L ]4WVc  
} ; `GW&*[.7  
iw=e"6V  
sNcU>qjj6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p JT)X8K"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /]'&cD 1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :r ~iFP*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 m;\nMdn  
下面就是产生这个functor的类: jf`w8*R  
=}kISh  
mXyN{`q=  
template < typename Actor > 4w=v /WDo  
class do_while_actor fM7B<eB  
  { sve} ent  
Actor act; h@\-]zN{  
public : ZO cpF1y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m_CW Vw  
?bt;i>O\  
template < typename Cond > 88,hza`#V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Hg<aU*o;  
} ; iE HWD.u  
(]T[n={Y  
S{N4[U?V>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }/&Zo=Q$  
最后,是那个do_ :$k1I-^R  
FeMgn`q  
cu foP&  
class do_while_invoker Knqv|jJVx1  
  { JVkuSIR>  
public : m$^5{qpg  
template < typename Actor > y0(.6HI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A{J?I:  
  { =X^a  
  return do_while_actor < Actor > (act); _u^3uzu  
} m"/..&'GC  
} do_; gaz",kK<  
hnB`+!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a>W++8t1 ;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 > ^zNKgSQ  
最后来说说怎么处理break和continue BYMdX J  
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。 ][tR=Y#&y5  
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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