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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EuhF$L1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 37GHt9l  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Yqq$kln  
zW|$x<M^  
LA(f]Xmc  
XyN`BDFi  
  class filler yTMGISX5  
  { ?)i6:76(  
public : gME:\ud$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s2,`eV  
} ; Py(wT%w  
sIP6GWK$  
b@UF PE5jy  
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: Iwd"f  
x`&P}4v0  
hfVzzVX:  
bYRQI=gW':  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FuRn%)DA5  
>rQ)|W=i  
[C*X k{e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G>?x-!9qcH  
 F<XD^sO  
0hEF$d6U  
-M(58/y  
二. 战前分析 y"{UN M|R  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~XN]?5GQf  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 GcU(:V2o  
zXA= se0U  
[bQ8A(u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^+YGSg7  
  /* --------------------------------------------- */ ^+.e5roBKj  
vector < int *> vp( 10 ); yDl5t-0`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4.$hHFqS^5  
/* --------------------------------------------- */ |G5=>W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iyHp$~,q?t  
/* --------------------------------------------- */ Av\ 0GqF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HvL9;^!  
  /* --------------------------------------------- */ *>R/(Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eFeCS{LV+  
/* --------------------------------------------- */ 'JXN*YO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?j ;,q  
OmQuAG ^\x  
oD|+X/F K  
cc#_acR  
看了之后,我们可以思考一些问题: `jl. f  
1._1, _2是什么? y[Fw>g1`q  
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。 $ET/0v"V  
2._1 = 1是在做什么? <{P^W;N7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Wl^/=I4p#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n,R[O_9u[  
l"V8n BR`  
&vGEz*F  
三. 动工 o7Z#,>`2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x<j($iv  
5}(YMsUb  
9fk\Ay1P  
knj,[7uh  
template < typename T > a|^-z|.  
class assignment 5#A1u Nb  
  { 3]5&&=#  
T value; (*@~HF,t=  
public : HEW9YC"  
assignment( const T & v) : value(v) {} VA*79I#_q  
template < typename T2 > 7~k~S>sO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ocuNrkZ  
} ; -t706(#k  
)r-|T&Sn  
~`Gcq"7, !  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pR^Y|NG!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xj&~N;Ysb  
 ;#Bh_f  
=FC;d[U  
DdA}A>47  
  class holder _s#/f5<:B  
  { vo^9qSX f  
public : NU 6Kh7  
template < typename T > 3C5D~9v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EIl$"^-  
  { >@92K]J  
  return assignment < T > (t); w1/T>o  
} MsVI <+JZ  
} ; ?5+KHG*)  
GF,|;)ly  
z jNjmC!W  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: F<'l'AsC-  
c$UpR"+  
  static holder _1;  ]9l%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `0i}}Zo  
oew]ijnB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "vHAp55B{  
而不用手动写一个函数对象。 M%dl?9pbq  
3[g++B."pC  
3Tte8]0  
#p:jKAc3  
四. 问题分析 1Z{p[\k  
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。 %emPSBf@  
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。 4m~stDlN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bT6)(lm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )*AA9   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x;b+gIz*  
f4;8?  
五. 问题1:一致性 7)5$1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }R] }@i~i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JV*,!5  
lDM~Z3(/b  
struct holder "a_D]D(d5  
  { g5YsV p  
  // .j$bCKXGx  
  template < typename T > XIW: Nk!S  
T &   operator ()( const T & r) const @%B!$\]  
  { R~?;KJ  
  return (T & )r; ^Ypx|-Vu!  
} 7)8}8tY^{  
} ; k=/|?%  
B0SmE_u_N  
这样的话assignment也必须相应改动: Ej3hdi)  
8t 35j   
template < typename Left, typename Right > GP k Cgb(  
class assignment h[)aRo  
  { 4 ~|TKd{  
Left l; .6A:t? .  
Right r; Pj5#G0i%  
public : a/`Yh>ou  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |ssIUJ  
template < typename T2 > 1&L){hg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \36;csu  
} ; =id $  
3B|-xq;]I  
同时,holder的operator=也需要改动: cNB$g )`  
$Lbe5d?\  
template < typename T > 8q LgB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _+Kt=;Y8  
  { 2g8P$+;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `G5wiyH})  
} ;Z~.54Pf{d  
6&Ir0K/  
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。 Q]'!FmXf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3tcsj0Rb  
;GE u.PdxB  
return l(rhs) = r; h*LL(ow5  
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。 N~KRwsDH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t'/;Z:  
_o"3gfH&sJ  
template < typename Tp > (dt_ D  
class constant_t >43yty\   
  { ZvKMRW  
  const Tp t; /'_ RI  
public : /6*.%M>r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #\["y%;W  
template < typename T > UN4) >\Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y$Noo)Z  
  { %4KJ&R (>[  
  return t; *w,gi.Y3  
} ,DO mh<b  
} ; |6Z M xY  
? UDvFQ&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >RnMzH/9  
下面就可以修改holder的operator=了 <vuX " 8  
25[/'7_"  
template < typename T > w[G_w:$a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vaZZzv{H  
  { `v{X@x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i */U.'#  
} E,:pIw  
9o'6es..@Z  
同时也要修改assignment的operator() F7l:*r,O  
.*7UT~o=CS  
template < typename T2 > xA E@cwg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wdV?& W+  
现在代码看起来就很一致了。 B\&Ka<r  
u\?u4  
六. 问题2:链式操作 6+z]MT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i)3\jO0&GU  
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。 ghj~r  
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。 \8aF(Y^H  
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。 nv{4 U}&P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k|C8sSH  
5z>\'a1U  
template < typename T > Y\|J1I,Z4  
struct result_1 ~B\:  
  { HwuPjc#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %.U{):lNx  
} ; {3Wc<&D C1  
#L$ I %L"  
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: .)zISa*Xy  
c3t8yifQ  
template < typename T > " ?,6{\y,  
struct   ref (\>'yW{f  
  { -Lb^O/  
typedef T & reference; ,4,c-   
} ; 2H "iN[2A  
template < typename T > ,quTMtk~  
struct   ref < T &> ,?/<fxIY  
  { %/on\*Vh3  
typedef T & reference; e_-/p`9  
} ; {jf~?/<  
ptQ (7N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0z#kV}wE  
9-6_:N>  
template < typename T > -"H4brj;G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  O+j:L  
  { :n9^:srGZH  
  return l(t) = r(t); H\bIO!vb  
} ~ }22Dvo  
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。 wm71,R1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f|0QN#$  
4pT|r6!<  
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 ;# j 82  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]l%.X7M9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j@!}r|-T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A,)ELVk1F  
最后的布局是: EPRs%(w`  
                Add w\*/(E<:  
              /   \ FJ"9Hs2  
            Divide   5 hspg-|R  
            /   \ Am  $L  
          _1     3 xvl  
似乎一切都解决了?不。 N@)~j+Pz  
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。 2N 4>  
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。 :5J6rj;_  
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: E ET 2|*}  
Bdepvc}[#  
template < typename Right > ZRfa!9vl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s3 $Q_8H  
Right & rt) const R2W_/fsG  
  { -+_&#twU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .?RjH6W  
} *, K \A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t7FQ.E,T  
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。 &J:)*EjVl5  
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。 {[ *_HAy7  
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。  Jx w<*  
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。 m)}MkC-  
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? id'# s  
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: Kf~+jYobO  
{E|gV9g  
template < class Action > +~O{ UGB=  
class picker : public Action LP /4e`  
  { fM.|#eLi  
public : A!yLwkc:5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s#ZH.z@J  
  // all the operator overloaded IOl"Xgn5  
} ; 7gcG|kKT  
ze N!*VG  
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。 O]eJQ4XN<  
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: Mk?I}  
Lm#d.AD)  
template < typename Right > F-0PmO~3+W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "@$STptkc  
  { taaAwTtk?A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^^uD33@_  
} +9CUnRv  
|pSoBA9U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IoOnS)  
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。 !@k@7~i  
MDt?7c  
template < typename T >   struct picker_maker c\MDOD%9  
  { \-ws[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V.:A'!$#  
} ; Dj"=kL0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I xBO$ 2  
  { n4y6Ua9m{  
typedef picker < T > result; %;$Y|RbmqE  
} ; _B FX5ifK  
l&xD3u^G  
下面总的结构就有了: k]pD3.QJ  
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。 ;jI"|v{vnS  
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。 "\?G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y:[]+  
至此链式操作完美实现。 %Oqe7Cx>+  
k|'Mh0G0  
caD;V(  
七. 问题3 va2A@U  
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。 IQ~7vk()  
mkzk$_  
template < typename T1, typename T2 > =A 6O}0z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %=y3  
  { 4[0?F!%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RNtA4rC>#  
} 1Z8oN3  
] Nipo'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: aZ`ags ofk  
; @~*z4U  
template < typename T1, typename T2 > :Xh`.*{EX  
struct result_2 QC,(rB  
  { KdsvZim0>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "e<. n  
} ; z}8L}:  
:=v{inN  
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? #q.G_-H4J@  
这个差事就留给了holder自己。 @6'E8NFl  
    de{YgN  
$IZZ`Z]B  
template < int Order > 6 <S&~q  
class holder; [;YBX] t  
template <> >I~z7 JS  
class holder < 1 > ^QR'yt3e  
  { ;o459L>sW  
public : l{m~d!w`a  
template < typename T > Vp"Ug,1  
  struct result_1 %ab)Gs  
  { fO!O" D5  
  typedef T & result; UC/2&7 ?  
} ; v1g5(  
template < typename T1, typename T2 > UDtbfc7bk  
  struct result_2 \&)W#8V  
  { #gJ~ {tA:  
  typedef T1 & result; lNVAKwW2#  
} ; ?QT"sj64w  
template < typename T > HTyF<K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~7WXjVZ  
  { #ic 2ofI  
  return (T & )r; g~:(EO(w  
} C-^%g [#  
template < typename T1, typename T2 > Z1&GtM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [Fj+p4*N  
  { M 8j(1&(:  
  return (T1 & )r1; zTT  
} AeCG2!8^0  
} ; B00wcYM<1r  
^|i\d \  
template <> 0W%}z}/ N  
class holder < 2 > `R52{B#&/  
  { 7P^{*!  
public : m&0BbyE.z  
template < typename T > G_N-}J>EP  
  struct result_1 1za'u_  
  { ,xD*^>!  
  typedef T & result; x$ J.SbW  
} ; jNG?2/P6&  
template < typename T1, typename T2 > #Y>%Dr&  
  struct result_2 VSpt&19  
  { wW! r}I#  
  typedef T2 & result; X+E\]X2  
} ; Dke($Jr{  
template < typename T > V0 +k3H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nf.:5I.  
  { p6y0W`U  
  return (T & )r; & Yf#O*  
} bZay/ Zkj  
template < typename T1, typename T2 > Hu(flc+z"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A~GtK\=;  
  { K M\+  
  return (T2 & )r2; '}pgUh_  
} ' raB  
} ; iVi3 :7*  
Pn'(8bRm  
(GcKaUg8*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [q+e]kD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _[vdY|_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Xtu`5p_Qv  
tGO[A#9a  
return l(i, j) = r(i, j); !Xx<~l IC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hp]ng!I{\u  
E?gu(\an@  
  return ( int & )i; L+~YCat|$U  
  return ( int & )j; cv*Q]F1%  
最后执行i = j; jFNs=D&(  
可见,参数被正确的选择了。 '0_j{ig  
[X">vaa  
1u"*09yZd  
2~&hstd%  
/q"d`!h)w  
八. 中期总结 sE%<"h\_0  
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: }L$Xb2^l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0fPHh>u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !` M;#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3q|cZQK!1  
>4|c7z4  
lKV\1(`  
jq("D,  
,v}?{p c  
XHZ: mLf  
九. 简化 YD='M.n\  
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。 Y=:KM~2hv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -q&7J' N  
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: "0H56#eW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oWx_O-_._  
  +-*/&|^等 R7B,Q(q2-  
2. 返回引用。 :e&n.i^  
  =,各种复合赋值等 ;N$0)2w  
3. 返回固定类型。 &8Jg9#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9o`7Kc/g  
4. 原样返回。 Hw?2XDv j  
  operator, ,u&tB|,W,  
5. 返回解引用的类型。 QlRoe| {  
  operator*(单目) zD)IU_GWa  
6. 返回地址。 2B9 i R  
  operator&(单目) ovDJ{3L6O  
7. 下表访问返回类型。 t8DL9RW'  
  operator[] &>W  (l.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fKT Dt%  
  operator<<和operator>> i+)}aA  
9QH9gdiw  
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。 p2Dh3)&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: < g3du~  
rQcRjh+E H  
template < typename Left > U R1JbyT  
struct value_return B.22 DuE#  
  { 0i5y(m&7  
template < typename T > bB:r]*_ s]  
  struct result_1 3`fJzS%O  
  { +HOCVqx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :WK"-v  
} ; _(oP{w gB  
U/X|i /  
template < typename T1, typename T2 > ePq13!FC/  
  struct result_2 ceb s.sF:  
  { gV"qV   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `dv}a-Q)c  
} ; /ojO>Y[<   
} ; Sa;<B:|  
t;.^K\S4  
j\`EUC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [lNqT1%]  
PTbA1.B  
下面我们来剥离functor中的operator() Pt6hGSo.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: axK6sIxx  
+ mfe*'AU  
return l(t) op r(t) Uvjdx(fY[a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \~@[QGKN  
return op l(t) *xE"8pN/  
return op l(t1, t2) c=A(o  
return l(t) op ?Oy'awf_  
return l(t1, t2) op bBUbw*DF)  
return l(t)[r(t)] lAdDu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3h9Sz8  
ORGv)>C|  
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: bQ-Gp;]  
单目: return f(l(t), r(t)); E`Jp(gK9F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &W=V%t>Z  
双目: return f(l(t)); -}{%Q?rYj  
return f(l(t1, t2)); qQfqlD<  
下面就是f的实现,以operator/为例 #XTY7,@ P  
[3O^0-:6E  
struct meta_divide $ Wit17j  
  { @+'c+  
template < typename T1, typename T2 > k}-yOP{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :/C ?FHs9  
  { ;^R A!Nj  
  return t1 / t2; .:}.b"%m  
} #ZG3|#Q=L  
} ; <y@,3DD3A9  
p91`<>Iw  
这个工作可以让宏来做: M{`/f@z(  
:s'o~   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -O|&c9W.O  
template < typename T1, typename T2 > \ -DTB6}kw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /> ^@ O  
以后可以直接用 Yim{U:F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J=I:T2bV&s  
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 qqnclqkw&  
(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。。。) hi!L\yi  
Y,k(#=wg  
-Y*VgoK%  
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~s Sk  
iO!27y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tIq>Oojdx  
class unary_op : public Rettype *)limqe3"$  
  { ?h/xAl  
    Left l; \Sg<='/{L;  
public : q=|R89  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H@V 7!d  
sK+ (v  
template < typename T > *_`76`cz%X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &^ V~cJ  
      { _i5mC,OffN  
      return FuncType::execute(l(t));  }10\K  
    } ,Pn-ZF  
k*5'L<&  
    template < typename T1, typename T2 > #EJhAJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /-h6`@[  
      { >A-<ZS*N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AgIazv1  
    } gX[|;IZ0o  
} ; !RS9%ES_?  
vu=me?m?(  
J , V  
同样还可以申明一个binary_op t)` p@]j  
?AEd(_a!q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j`O7=-  
class binary_op : public Rettype + :Vrip  
  { OA[&Za#w  
    Left l; $[g_=Z  
Right r; ~4Pc_%&i  
public : Cezh l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} []|;qHhC~(  
Br}h/!NU/  
template < typename T > baee?6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zmf'{tT5  
      { 3t)v %S|k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z?oG*G:  
    } Cp#)wxi6[y  
$J.T$0pFa  
    template < typename T1, typename T2 > I^D0<lHl~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dt_e  
      { 6-B 9na  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #]9hTa IR  
    } c8{]]  
} ; *:_P8G;  
|ETiLR=&  
GMW,*if8p  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =p@8z /u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H2;X   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S:q$?$  
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。 Ri#H.T<'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <*|?x86~  
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。。。 u3J?bR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MgJ36zM  
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) ~>5#5!}@*  
下面是修改过的unary_op W2Luz;(U  
[u M-0t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9b;A1gu  
class unary_op YE}s  
  { DNkWOY#{  
Left l; eKN$jlg  
  Bfr'Zdw  
public : e-5?p~>  
_q?<at}y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3=  -pG  
C+{l7QT$t  
template < typename T > K93p"nHN  
  struct result_1 ]"~51HQZ  
  { X"q!Y#)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k~3.MU  
} ; in-C/m#  
Q;u SWt<{  
template < typename T1, typename T2 > B*1W`f  
  struct result_2 nkDy!"K  
  { |3hY6aty  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =Z G:x<Hg  
} ; S/[E 8T"  
tMp=-"  
template < typename T1, typename T2 > RDM`9&V!jp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c+dg_*^  
  { <#+44>h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); otJ!UfpR8  
} ($nrqAv4  
~8T(>!hE1h  
template < typename T > ,8MLoZ _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N_Akmh0D  
  { <spZ! #o  
  return OpClass::execute(lt(t)); w}R~C   
} $gpG%Qj  
Jb["4X;h  
} ; }/P5>F<H[  
]aryV?!6  
~z5R{;Nbz|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug `Y=WMNy  
好啦,现在才真正完美了。 \C^;k%{LV  
现在在picker里面就可以这么添加了: e`>{$t  
'3IC*o"  
template < typename Right > `qVjwJ!+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k n[Y   
  { JwnQ0 e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L6Wt3U`l  
} KInk^`C/H  
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。 G rmzkNlN  
YXurYwV  
?E%ELs_Dl  
P + "Y  
/walu+]h  
十. bind ((tv2  
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。 u]+~VT1C,3  
先来分析一下一段例子 .\0isO  
S [h];eM  
%?^6).aEK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W!!S!JF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Vm}%ttTC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^.k |SK`U  
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。 BBG3OAyg_  
我们来写个简单的。 Io4(f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ofYlR|  
对于函数对象类的版本: r;L>.wl*I  
C98]9  
template < typename Func > 8}X5o]Mv  
struct functor_trait km^^T_ M/  
  { n+lOb  
typedef typename Func::result_type result_type; V7G7&'  
} ; )irRO8  
对于无参数函数的版本: Y HSYu  
"8^5>EJWv  
template < typename Ret > 'TH15r@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6hZ@;Q=b  
  { G7--v,R1x  
typedef Ret result_type; ZCKka0*  
} ; bl_H4  
对于单参数函数的版本: y2]-&]&  
ydw)mT44K  
template < typename Ret, typename V1 > X U/QA [K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M?b6'd9f  
  { XNQAi (!GS  
typedef Ret result_type; oAWzYu(v  
} ; {-|{xBd  
对于双参数函数的版本: W^3uEm&l!)  
s&\I=J.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r]3'74j:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >5s6u`\  
  { 5JEbe   
typedef Ret result_type; qd"_Wu6aF=  
} ; [7_56\G4  
等等。。。 <mi-}s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "qc6=:y}  
N2.AKH  
template < typename Func > l;y7]DO  
struct func_return =+ t^f  
  { \J+*  
template < typename T > 8NaqZ+5x  
  struct result_1 ,`ZYvF^%  
  { +)2s-A f-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `tjH<  
} ; *tm0R>?!  
JXyM\}9-X  
template < typename T1, typename T2 > Qne/g}PD`  
  struct result_2 c@v{`d  
  { cZ)}LX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DW)2 m;  
} ; DJgTA]$&  
} ; <SI}lQ'i  
~ek$C  
z<B8mB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sdQkT#%y  
]4;PR("aU  
template < typename Func, typename aPicker > }$bF 5&  
class binder_1 <dW]\h?)  
  { !"8fdSfg w  
Func fn; p~*UpU8u  
aPicker pk; N^Bo .U0\  
public : n_3O-X(  
2tal  
template < typename T > ^pJ!isuqu  
  struct result_1 `7/Y@}n  
  { +3KEzo1=)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uYE`"/h,1e  
} ; z{Mr$%'EY  
[o F|s-"9!  
template < typename T1, typename T2 > i hh/sPi  
  struct result_2 6oF7:lt  
  { s}N#n(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; * S=\l@EW  
} ; Ur*6Gi6  
=0;^(/1Mc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F<!)4>2@  
fu90]upz~  
template < typename T > Zh_|m#)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #> j.$2G>  
  { |j 6OM{@  
  return fn(pk(t)); B" 3dQwQ  
} Qx[t /~  
template < typename T1, typename T2 > qIld;v8w"g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8T(e.I  
  { J/}:x;Y  
  return fn(pk(t1, t2)); ~#kT _*sw)  
} _x!7}O#k  
} ;  A^p[52`  
|g=="  
}d<}FJ-,  
一目了然不是么? ve\X3"p#  
最后实现bind )c8j}  
otk}y8  
U#3J0+!  
template < typename Func, typename aPicker > sP ls zC[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +|tC'gCnV  
  { N5 $c]E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _Gu- uuy  
} n5{Xj:}  
Uh][@35 p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n_'s=]~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;pnD0bH  
ij?  
十一. phoenix f]`vRvbe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S{Er?0wm.R  
y~75r\"R  
for_each(v.begin(), v.end(), ^$ t7+g  
( 6oBfB8]:d  
do_ ?:w1je7  
[ E8-P"`Qba  
  cout << _1 <<   " , " )KP5Wud X  
] @r?Uua  
.while_( -- _1), e @IA20  
cout << var( " \n " ) d 9q(xZ5  
) :H c0b=  
); 5|1 T}Z#;  
z Toq^T  
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: :rg5Kt&  
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 7e<c$t#H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p ZZc:\fJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _r2J7&  
ai{Sa U  
a<@N-Exr  
template < typename Cond, typename Actor > G#?Sfn O0  
class do_while *cEob b  
  { NOp609\^  
Cond cd; V =-WYu  
Actor act; aJcf`<p   
public : J&T.(  
template < typename T > '{(UW.Awo  
  struct result_1 0pbtH8~  
  { ;s52{>&F]  
  typedef int result_type; Op_RzZP`  
} ; H=\3Jj(4  
I}t#%/'YA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }X=[WCK U  
?yj6CL(,  
template < typename T > Pcw6!xH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LGl2$#x  
  { (<)]sp2   
  do AhNq/?Q Q~  
    { W16,Alf:  
  act(t); 4fKC6UR  
  } q=#} yEG  
  while (cd(t)); Jm42b4  
  return   0 ; fXcm|U,ho  
} Lliq j1&  
} ; R~ZFy0  
MX@_=Sp-  
$ mI0Bk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yUp,NfS]o  
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。 nH<eR)0  
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。 'z[Sp~I\  
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。 DS)RX.k_#  
下面就是产生这个functor的类: a|?4 )  
>hr{JJe  
WH= EPOR,  
template < typename Actor > u&n' ITH  
class do_while_actor uh?>- ]r`  
  { BN4_:  
Actor act; tuhA 9}E  
public : AU$Uxwz4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _~T!9  
1u6^z  
template < typename Cond > _-#'j2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HTyLJe  
} ; B~_d^`  
~SnSEhE  
7bV{Q355P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /;utcc  
最后,是那个do_ a(0*um(  
smry2*g  
TEaJG9RU>v  
class do_while_invoker uNHF'?X  
  { R>(@Z M&  
public : 1Y]TA3:  
template < typename Actor > J52 o g4l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <NuUW9+  
  { `YI f_a{  
  return do_while_actor < Actor > (act); Iwc{R8BV  
} GPGm]Gt  
} do_; 4A2?Uhp y  
YE9,KVV;$n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dtc IC0:[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6#QK%[1!>  
最后来说说怎么处理break和continue Qu]z)";7  
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。 7K5P8N ,  
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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