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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6 isz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RfPRCIo  
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, I"*;fdm  
}@Mx@ S  
 (`0dO8  
@d5G\1(%  
  class filler IT \Pj_  
  { oYWcX9R  
public : $#V ^CmW.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k^A Y g!~  
} ; W!a~ #R/r-  
i?^C c\gH  
RZykwD(  
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: g=?KpI-pn0  
{V& 2k9*  
,Mwyk1:xix  
M,Y lhL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .F'fBT` $  
(n{sp  
X8T7(w<0%f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R#Z1+&='  
"P:kZ= M Q  
51oZ w%os=  
Q ! 5P  
二. 战前分析 y%T5"p$,  
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。 *qcL(] Yq  
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 4_,l[BhsQG  
K`PmWxNPh  
V'h O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \FOX#|i)  
  /* --------------------------------------------- */ [0GM!3YJ7  
vector < int *> vp( 10 ); l'~]8Wo1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |=.z0{A7H  
/* --------------------------------------------- */ <DS+"#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rN|c0N  
/* --------------------------------------------- */ SU, t,i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k fx<T  
  /* --------------------------------------------- */ AR\?bB~`c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LX<c(i  
/* --------------------------------------------- */ [P*3ld,,G%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZIAiVq2)  
!M~p __  
 z"BV+  
rVkoj;[  
看了之后,我们可以思考一些问题: J.x>*3< l  
1._1, _2是什么? nbYkr*: "t  
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。 H3 _7a9  
2._1 = 1是在做什么? *VT@  
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。 C]UBu-]#S  
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。 LX.1]T*m`  
t" 1'B!4  
1Oo^  
三. 动工 hoASrj{s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _t:cDXj  
7p}G!]`  
3 uwZ#   
$ 1(u.Ud  
template < typename T > V|NWJ7   
class assignment >vg!<%]W]  
  { 9/w'4bd  
T value;  l;>#O  
public : V"VWHAu*.w  
assignment( const T & v) : value(v) {} %+$P<Rw7  
template < typename T2 > RIX0AE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iUh_rX9A"  
} ; 96F:%|yG  
z) 5n&w S  
=y7]9SOq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G#'3bxI{f+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A"Rzn1/  
!)tXN=(1a  
-5\aL"?4  
Sm#;fx+  
  class holder vII&v+C  
  { CGg:e:4  
public :  1$idF  
template < typename T > B@*BcE?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bl\44VK2'  
  { @.kv",[{[  
  return assignment < T > (t); 8aGZ% UI  
} |aN0|O2  
} ; > c7/E  
fRT:@lV  
G;Y,C<)0k  
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: u0$7k9mE  
{549&]/o  
  static holder _1; "}K/ b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BmrP]3W?  
}Iub{30mp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8BNsh[+  
而不用手动写一个函数对象。 ^Gv<Xl  
^iubqtT]  
*6*#"#D  
cFUYT$8>  
四. 问题分析 #`a-b<uz  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 UVu"meZX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |dD!@K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G"MpA[a_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zx(j6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Kggf!\MR8  
>^:g[6Sj  
五. 问题1:一致性 nA F@47Wo  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| YH<F~F _  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C?rL>_+71  
'*>LZo4  
struct holder Beqhe\{  
  { mkBQX  
  // j %TYyL-  
  template < typename T > ^yK94U;<Gy  
T &   operator ()( const T & r) const p{Pa(Z]G  
  { QVn0!R{  
  return (T & )r; -f9M*7O<gf  
} K?[pCF2C  
} ; [tMf KO  
Tc:W=\<  
这样的话assignment也必须相应改动: - |[_j$g  
CG9X3%xO%  
template < typename Left, typename Right > * {4cc  
class assignment <O5;w  
  { RMC|(Q<  
Left l; xOT'4v&.  
Right r; xxkP4,(p  
public : *`}_e)(k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ? |8&!F  
template < typename T2 > ,zXL8T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #EHBS~^  
} ; phXVuQ  
ZX'{o9+w5  
同时,holder的operator=也需要改动: h| UT/:  
oTI*mGR1Z  
template < typename T > TP{a*ke^5,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sxThz7#i)  
  { iqy}|xAU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m9G,%]4|  
} o95O!5 hl  
Z$zUy|s[  
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。 \)M 5o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z~?:r  
ys#M* {?  
return l(rhs) = r; X3W)c&Pr  
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。 @1]<LQ\\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +ypG<VBx%  
\=N tbBL$[  
template < typename Tp > S OK2{xCG  
class constant_t 9Biw!%a  
  { Dx <IS^>i  
  const Tp t; !FSraW2  
public : $,aU"'D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =R>Sxaq  
template < typename T > yQi|^X~?$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p1?}"bHk  
  { 3~cOQ%#]4  
  return t; A^K,[8VX  
} =\XAD+  
} ; 'oT}jI  
SAH\'v0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NPoXz  
下面就可以修改holder的operator=了 zl: u@!'  
\Flq8S/t^  
template < typename T > Y43#];  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ra{B8)Q  
  { COHJJONR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @\"*Z&]8z0  
} _O!D*=I  
>}4]51s  
同时也要修改assignment的operator() b8]oI"&G  
Ro<!n>H  
template < typename T2 > . \d0lJSr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |iwTzlt*#  
现在代码看起来就很一致了。 g$ 2M|Q  
%I.{umU  
六. 问题2:链式操作 -:~`g*3#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `PW=_f={  
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。 he+[  
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。 9Np0<e3p  
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。 |wLQ)y*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cbwzT0  
 *$cp"  
template < typename T > :jUuw:\  
struct result_1 YAPD7hA  
  { l?R_wu,Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0l:5hD,)F  
} ; eXOFAd]>u  
X~DXx/9  
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: P9>C!0 -x  
6AwnmGL(;;  
template < typename T > w-#0k.T  
struct   ref H9>&"=".  
  { >|'6J!Op  
typedef T & reference; #KK(Z \;  
} ; 4`UT_LcI  
template < typename T > ; Q 6:#  
struct   ref < T &> N |~&Q!A&  
  { k9n  
typedef T & reference; ?Tl@e   
} ; ]rNfr-  
+[qkG. O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L_.}z)S[\  
K%gFD?{^q  
template < typename T > b>7ts_b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |M?HdxPa  
  { @\h(s#sn  
  return l(t) = r(t); Ue8D:C M  
} E^YbyJ=1  
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。 z8!u6odu %  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _@p|A  
' " tieew  
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 d+;wDu   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {+[gf:Ev  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YHA[PF   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {Psj#.qP1  
最后的布局是: \'EWur"  
                Add !K 9(OX2;  
              /   \ EK#m?O:>  
            Divide   5 kC k-  
            /   \ Y{yr-E #~M  
          _1     3 2G-? P"4l@  
似乎一切都解决了?不。 1CM1u+<iZ  
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。 *nc4X9  
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。 [>:gwl _\  
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: b910Z?B^L  
bpx=&74,6m  
template < typename Right > KCT8Q!\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -,;Ep'  
Right & rt) const <^\r9Qxl  
  { \nHlI=!P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :A'!u r=\  
} <S}qcjG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kW~F*  
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。 ?c2TT Q  
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。 B1M/5cr.  
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。 FSmi.7  
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。 @Y,F&8a$  
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? uqUo4z5T  
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: Z:v1?v  
_UBI,Dg]  
template < class Action > '=H^m D+gl  
class picker : public Action qck/b  
  { vck$@3*  
public : ) G{v>Z ,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3XnXQ/({  
  // all the operator overloaded $"8k|^Z3  
} ; w!}1oy  
6a?y $+pr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 vVW=1(QWI#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: o.5j@ dr  
Tpukz_F  
template < typename Right > yd72y'zi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Wj:QC<5 v  
  { a  98  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' XF`&3 i  
} *[H+8/n_  
XOCau.#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c-.>C)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #H[ 4?4r  
XNU qZ-M :  
template < typename T >   struct picker_maker [&CM-` N  
  { a~* V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hwzUCh 5!  
} ; g#4gGhI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +V@=G &Ou0  
  { ~Z]vr6?$h  
typedef picker < T > result; i .N1Cvp&  
} ; !_9$[Oq~  
h)rf6*hw  
下面总的结构就有了: i6d$/ yP"  
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。 lX*;KHT)  
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。 swlWe}1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k&/ )g3(N(  
至此链式操作完美实现。 IDh`0/i]  
Zir`IQ$  
SR& mHI-f0  
七. 问题3 skz]@{38  
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。 F}]_/cY7B  
Q: O>kCDV  
template < typename T1, typename T2 > RfBb{?PP)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |y% ].y)  
  { ~TH5>``;gF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `yAo3A9vk  
} M0SH-0T;Z  
pV6HQ:y1  
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: 4w( vRe  
IxZ.2 67  
template < typename T1, typename T2 > n\-_i2yy  
struct result_2 ^\&g^T%  
  { DOVX$N$3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Pp_3 n yQ  
} ; nb_^3K]r  
5j,qAay9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? CS\tCw\Y  
这个差事就留给了holder自己。 C 94@YWs  
    nV3 7` I  
Tr0V6TS7  
template < int Order > A_Iu*pz^^  
class holder; 9S%gVNxn  
template <> Mlw9#H6  
class holder < 1 > <aaDW  
  { mRH]'d lD7  
public : WKl'  
template < typename T > kqW<e[  
  struct result_1 6b70w @P!  
  { huJq#5?  
  typedef T & result; lK,=`xe  
} ; %hbLT{w  
template < typename T1, typename T2 > G}#/`]o!K  
  struct result_2 +MZO%4  
  { X8 )>}#:  
  typedef T1 & result; bH/pa#G(  
} ; 1?RCJ]e5  
template < typename T > ~H|LWCU)K8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AC:s4iacC  
  { RzRvu]]8  
  return (T & )r; p=+*g.,O  
} O^Vy"8Ji}y  
template < typename T1, typename T2 > M`P]cX)x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OawrS{  
  { Z 'NbHwW}  
  return (T1 & )r1; D}/=\J/  
} Hu9R.[u  
} ; lF8 dRIav  
o,Zng4NY  
template <> i!W8Q$V  
class holder < 2 > S@xsAib0J  
  { pLQSG}N  
public : )L<?g !j~  
template < typename T > Z4AAg  
  struct result_1 //M4Sq(  
  { :aq>  
  typedef T & result; /QXs-T}d  
} ; aE\BAbD7  
template < typename T1, typename T2 > ?4>y2!OC9  
  struct result_2 Bdq"6SK>  
  { cL)rjty2  
  typedef T2 & result; c =N]! ,MO  
} ; bEQtVe@`  
template < typename T > @=0r3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V2s}<uG  
  { [Ht."VxR  
  return (T & )r; FPMSaN P  
} 2Z`$  
template < typename T1, typename T2 > U aj`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2]NAs9aZ  
  { gLaO#cQ%  
  return (T2 & )r2; =3sldKL&F  
} HCjn9  
} ; |/\U^AHm"h  
S`c]Fc  
{#*?S>DA  
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> >。 "26B4*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: # 5f|1O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (Cl`+ V  
`,-hG  
return l(i, j) = r(i, j); " T a9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  LbV]JP  
%V%#y $l  
  return ( int & )i; JQ@`EV9,  
  return ( int & )j; 9<A\npD  
最后执行i = j; HcBH!0  
可见,参数被正确的选择了。 j,56Lh%1  
Vr-3M+l=O  
L`\`NNQC  
*mQDS.'AB@  
RC8)f8n  
八. 中期总结 ^KZAYB9C  
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: *)NR$9lGv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B)DC,+@$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BH#C<0="  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor StyB"1y  
 w{ r(F`  
l<aqiZSY  
,dZ H$  
(]}x[F9l  
cPx ~|,)l  
九. 简化 \ L9?69B~  
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。 V8nz-DL{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g^z5fFLg/8  
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: qXU:A-IdIl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z9"{f)T  
  +-*/&|^等 r%TLv  
2. 返回引用。 b 5F4+  
  =,各种复合赋值等 5xMA~I0c  
3. 返回固定类型。 V<HOSB7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AU\xNF3  
4. 原样返回。  \Z\IK  
  operator, 4aalhy<j  
5. 返回解引用的类型。 ^fE\S5P  
  operator*(单目) @jE d%W  
6. 返回地址。 } T/}0W]0  
  operator&(单目) (RDa,&  
7. 下表访问返回类型。 rysP)e  
  operator[] )e|$K= D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k+WO &g*|  
  operator<<和operator>> *#Lsjk~_-  
%UUp=I  
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。 Ok}{jwJ%W;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o\@ A2r3  
agU%z:M{  
template < typename Left > N"YK@)*Q  
struct value_return n&0mz1rw  
  { T .Pklty  
template < typename T > L9{mYA]q  
  struct result_1 `q f\3JT\  
  { nc3ltT,R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -uv 9(r\P  
} ; <}28=d  
K-2o9No?j`  
template < typename T1, typename T2 > vs\'1^*D  
  struct result_2 ldAov\X  
  { )g9)IF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $PatHY@h  
} ; 'w`SBYQ5  
} ; ~t{D5#LVHa  
9{)Z5%Kz  
c$,c`H(~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6\,DnO   
6[+\CS7Lt  
下面我们来剥离functor中的operator() <CZI7]PM7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5T$}Oy1  
f$1Gu  
return l(t) op r(t) CN\|_y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K/f>f;c  
return op l(t) FF%\g J  
return op l(t1, t2) OwG6i|q  
return l(t) op +={  
return l(t1, t2) op *F\T}k7  
return l(t)[r(t)] mJ0}DJiX$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZR!cQ oV=  
 OLk9A  
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: 3)6+1Yc  
单目: return f(l(t), r(t)); %^a]J"Ydi8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L!bfh`  
双目: return f(l(t)); =oo[ Eyr  
return f(l(t1, t2)); $R A4U<  
下面就是f的实现,以operator/为例 gHQPhe#n  
TqS2!/jp  
struct meta_divide &u+yM D  
  { @T<ad7g-2J  
template < typename T1, typename T2 > ~A8qeaP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D ?Nd; [  
  { - *:p.(c  
  return t1 / t2; 5~@?>)TBv  
} %/UV_@x&  
} ;  EX[B/YH  
4=u+ozCG  
这个工作可以让宏来做: N@k3$+ls  
d>lt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +<S9E'gT3V  
template < typename T1, typename T2 > \ Wc~3^ ;U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &?SX4c~?u  
以后可以直接用 J+{Ou rWt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8K|J:[7  
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 lbQ6 a  
(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。。。) AI&qU/}  
\bU`  
Qo'yS"g<9)  
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 ! G*&4V3Mg  
gO+\O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~c9>Nr9|`  
class unary_op : public Rettype j(0Ilx|7v  
  { cwk+#ur  
    Left l; uzHT.iBn  
public : YSqv86  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *,"jF!C&[  
By2s']bw  
template < typename T > 7sXy`+TZ->  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mfZ)^X  
      { K@q&HV"'.  
      return FuncType::execute(l(t)); qOW#Q:T  
    } t:\l&R&  
~V @;(_T  
    template < typename T1, typename T2 > X6Un;UL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p`d XqW  
      { RG&I\DTyt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }-d)ms!  
    } EbCIIMbe"  
} ; K'x4l,rq  
`q%U{IR  
dw~[9oh  
同样还可以申明一个binary_op ):3MYSqX  
*~c qr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v9u<F6  
class binary_op : public Rettype ERF,tLa!  
  { w'A tf  
    Left l; '0 ]r<O  
Right r; %Nj #0YF]  
public : QS^~77q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BU!#z(vU  
J5;5-:N  
template < typename T > ndr)3tuYu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s8^~NX(xdy  
      { 88 {1mA,v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fO6[!M(  
    } xPt*CB  
G%S6$@:  
    template < typename T1, typename T2 > /?Vdqci  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _l<mu?"  
      { cg,Ua!c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @@Q6TB  
    } (z/jMMms  
} ; j?xk&  
D z@1rc<B  
\SOeTn+  
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 .l \r9I(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $ADPV,*gG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "qawq0P8Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7Re-5vz R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! BBxc*alG0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 COSTV>s;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FY8!g'.Oe  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Y.>kO  
下面是修改过的unary_op dByjcTPA  
\QGa 4_#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f3G1r5x  
class unary_op C,"=}z1P  
  { bG(x:Py&  
Left l; |H W( vA  
  @T ysXx  
public : )\>r-g$  
je,c7ZFO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l xe`u}[  
TiyUr [  
template < typename T > m2(E>raV6  
  struct result_1 T6uMFD4 |  
  { <4c%Q)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pA.._8(t  
} ; qp>N^)>  
4d`+CD C  
template < typename T1, typename T2 > 7Lg7ei2mN7  
  struct result_2 } Gr&w-v  
  { d`Oe_<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xIL#h@dz  
} ; ;'}'5nO=$  
!" E-\cc'  
template < typename T1, typename T2 > (9]6bd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zT7"VbP  
  { (~&w-w3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O#EqG.L5  
} :H?f*aw  
\lEkfcc  
template < typename T > #Ao !>qCE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const & fu z2xv  
  { {E51Kv&_  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;1`!wG-DD  
} 1HbFtU`y~  
u]M\3V.  
} ; 99u/fkL  
.x-J44i@/  
$mpO?D J~  
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 ^I`a;  
好啦,现在才真正完美了。 OxQYNi2  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6\n?4 8x}  
zTY;8r+  
template < typename Right > mj2Pk,,SA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Nqc p1J"  
  { z)}!e,7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E(4w5=8TI  
} ?#BV+#(  
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。 \|%E%Yc  
OCNPi4  
=K(JqSw+M  
fx)KNm8Lx  
I\zemW!  
十. bind E^wyD-ii/  
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。 3v1 7"  
先来分析一下一段例子 Svw<XJ   
((<`zx  
()\jCNLT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9I .^LZ"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yMxTfR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B!;+_%P76  
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。 "IFg RaP=  
我们来写个简单的。 /t5p-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]Blf9h7  
对于函数对象类的版本: F*` t"7Lm  
&| !B!eOY  
template < typename Func > iZxt/}1X0  
struct functor_trait 1nI^-aQ3  
  { 3^wC<ZXcD  
typedef typename Func::result_type result_type; BzN@gQo  
} ; |^( M{  
对于无参数函数的版本: r N5tI.iC  
q3h'l,  
template < typename Ret > 4 1t)(+r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7-* =|gl+  
  { V%NeZ1{ e  
typedef Ret result_type; K_ke2{4Jm  
} ; UyiJU~r1  
对于单参数函数的版本: g"K>5Cb  
0.Vi9 7`  
template < typename Ret, typename V1 > a]B[`^`z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U|5-0u5  
  { "2{%JFE  
typedef Ret result_type; I ~$1Lu`~  
} ; VhEka#  
对于双参数函数的版本: lH2wG2  
gzdG6"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > obo&1Uv,/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 80;n|nNB  
  { u0 y 1  
typedef Ret result_type; 2@khSWV  
} ; 4kl Ao$  
等等。。。 X`JV R"=4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?*u*de[,  
S6D^3n  
template < typename Func > +L%IG  
struct func_return }]6f+  
  { f p[,C1U  
template < typename T > qCPmbg  
  struct result_1 rHz||jjU  
  { M 2q"dz   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %,UPJn  
} ; Vf $Dnu@}z  
{whvTN1#dh  
template < typename T1, typename T2 > 1^G{tlA-  
  struct result_2 ,[!LCXp  
  { DjLL|jF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  L,LNv  
} ; ig!7BxM)<h  
} ; )rtomp:X  
o:p *_>&  
szmmu*F,U:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GJA`l8`SQ  
cg{AMeW  
template < typename Func, typename aPicker > Log|%P\  
class binder_1 S\#17.=  
  { bC6oqF'#  
Func fn; l"+J c1\X  
aPicker pk; SA"8!soY3  
public : J'T=q/  
hdma=KqZ(  
template < typename T > <q2?S  
  struct result_1 (k?7:h  
  { oBQm05x"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L.'}e{ldW  
} ; h2Bz F  
fV\]L4%  
template < typename T1, typename T2 > DN] v_u+}  
  struct result_2 )> a B  
  { kg97S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :iF%cy.  
} ; gm)@c2?.  
G }nO@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #0Ds'pE-  
9Ul(GI(  
template < typename T > gl%`qf6:O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j2 %^qL  
  { <wd]D@l7r  
  return fn(pk(t)); Vu8,(A7D%O  
} X[yNFW}S2W  
template < typename T1, typename T2 > na+d;h*~y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9i q""  
  { #]Y>KX2HG  
  return fn(pk(t1, t2)); mN_Z7n;^eh  
} c3TKl/  
} ; #FxPj-3(ix  
jM)C4ii.-$  
k@mVxnC  
一目了然不是么? A!i q->+  
最后实现bind kFLB> j97  
GX{XdJD  
IH *s8tPc  
template < typename Func, typename aPicker > @R|'X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |I;$M;'r&  
  { J @IS\9O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <@v ]H@ E  
} f. }c7  
C#0Qd%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ah69 _>N`S  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 q8P.,%   
7V7zGx+Z7  
十一. phoenix ?/hZb"6W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yR5XJ;Tct  
ne}+E  
for_each(v.begin(), v.end(), EbNd=Z'J  
( Dh4 6o|P  
do_ 8 .>/6M  
[ l`9t}  
  cout << _1 <<   " , " _i0kc,*C\  
] _l`e#XbG  
.while_( -- _1), 6A R2htN^  
cout << var( " \n " ) q!~ -(&S  
) *XOJnyC_H  
); &EGqgNl  
q'[}9e`Q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (rtY!<|p  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |OO in]5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WiL2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lCd@jB{  
5K%SL1N  
nuQ]8 -,  
template < typename Cond, typename Actor > U&Wwyu:4i  
class do_while pmvT$;7I  
  { ^"\s eS  
Cond cd; &C<yfRDu  
Actor act; jhgX{xc  
public : Fh|#u:n  
template < typename T > SymwAS+  
  struct result_1 R7 jmv n  
  { >r@.F%  
  typedef int result_type; K BE Ax3  
} ; B;6]NCx D  
9LnN$e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;h=*!7:  
k*rZ*sSp  
template < typename T > `>(W"^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y;cUl, :v  
  { zdl%iop3e  
  do 7R.Q Ql  
    { EI~"L$?  
  act(t); .jw}JJ  
  } {]*x*aa\  
  while (cd(t)); _9H*agRe  
  return   0 ; 3chPY4~A  
} #hfuH=&oh  
} ; POI.]1i  
:,12")N  
%q ;jVj[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g:l.MJT  
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。 [&[^G25  
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。 A5:qKaAq  
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。 BaF!O5M  
下面就是产生这个functor的类: 620%Z*   
IzOYduJ.  
&GTI  
template < typename Actor > 3f Xv4R;!:  
class do_while_actor Am0{8 '  
  { Qhi '') Q  
Actor act; Y/<lWbj*A  
public : '+>fFM,*B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} / O/`<  
7M_U2cd|TD  
template < typename Cond > gbeghLP[?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /I5X"x  
} ; :AdDLpk3j  
AmPMY:1i"  
)5j;KI%t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V3;.{0k  
最后,是那个do_ ]?1Y e8>Y<  
SnlyUP~P  
Pz#7h*;cw.  
class do_while_invoker 9Ya<My  
  { 1 2++RkL#  
public : up3O|lj4  
template < typename Actor > -4rDbDsr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kd:$oS_*s  
  { 1be %G [*  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1axQ)},o@p  
} Ab%;Z5$fr  
} do_; jCAC `  
4(neKr5\#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =p^He!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jr7C}B-Fb^  
最后来说说怎么处理break和continue 87%*+n:?*  
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。 YIt& >  
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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