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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZbiC=uh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3dz{" hV  
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, a x)J!I18  
cNT !}8h^  
y4! :l=E^  
M,W-,l ]  
  class filler xQ';$&  
  { ]#[4eaCg  
public : |)xWQ KzA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E2 FnC}#W  
} ; $vK,Gugcx  
 _X  
.Tm.M7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: rg ; 4INs#  
8bQXC+bK  
[m4M#Lg\0  
Ie K+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e$teh` p3  
DE7y\oO]  
AOkG.u-k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TV0sxod6  
JhjH_)  
b)x0;8<  
iITMBS`}  
二. 战前分析 :Jf</uP_  
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。 dGj0;3FI%  
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 tK@7t0  
V;g) P  
s?s ,wdp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x4PzP  
  /* --------------------------------------------- */ S(U9Dlyarg  
vector < int *> vp( 10 ); R!%HQA1U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6&5D4 V  
/* --------------------------------------------- */ jz HWs  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e`U 6JzC  
/* --------------------------------------------- */ yY!)2{F+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %I9f_5BlT8  
  /* --------------------------------------------- */ /_HTW\7,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :/%Y"0  
/* --------------------------------------------- */ qdy(C^(fa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u,nn\>Y  
ES!e/l  
GRJ6|T$!?$  
VwRZgL  
看了之后,我们可以思考一些问题: E%;$vj'2  
1._1, _2是什么? !Y r9N4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,;5%&T  
2._1 = 1是在做什么? mn=b&{')e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 oH&@F@r:+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 eub}+~_?[  
[mQ1r*[j  
si)>:e  
三. 动工 Nd"IW${Kg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *!TQC6b$  
@%*2\8}C!  
!s^XWsb8  
2LR y/ah  
template < typename T > fVgN8b|&'  
class assignment fzw:[z:%  
  { X`EVjK  
T value; bM5V=b_H  
public : k0N>J8y  
assignment( const T & v) : value(v) {} po'b((q  
template < typename T2 > ?%su?L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xo?'L&%  
} ; V=5S=7 Z:  
cr<j<#(Z}  
Y3~z#<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K?[Vz[-Fc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KAD2_@l  
h,B4Tg'  
AG}j'   
BfCM\ij  
  class holder ` L 1+j  
  { N8df1>mW  
public : aNY-F)XWa  
template < typename T > ykJ+LS{+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JNXzZ4U  
  { KM)f~^  
  return assignment < T > (t); NOwd'iU  
} D!OY<?  
} ; 0HU0p!yt&  
R`DzVBLl  
kr~n5WiAZ  
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: boCi*]  
2A@oa9  
  static holder _1; DBsoa0w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZO/Jf Jn~  
_ q1\8y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "adic?5  
而不用手动写一个函数对象。 /YUW)?o!^N  
kppi>!6  
QEbf]U=  
_b/zBFa%  
四. 问题分析 Jnd_cJ]a  
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。 .tGz,z}  
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。 vV$t`PEY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LQr!0p.i"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RCYv2=m>Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6nE/8m  
?D2a"a$^  
五. 问题1:一致性 <XG]aYBR  
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?| 9 Xl#$d5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <QFayZ$  
+>1?ck  
struct holder t3?I4HQ  
  { #9r}Kr=P  
  // 2)}*'_E9  
  template < typename T > zSD_t  
T &   operator ()( const T & r) const %{4 U\4d@'  
  { F(."nUrf  
  return (T & )r; p&V64L:V  
} 4G' E< ab  
} ; [jlum>K  
%X.g+uu  
这样的话assignment也必须相应改动: {wA8!5Gu  
Hcg7u7M{  
template < typename Left, typename Right > S'qT+pP  
class assignment 8@LWg d  
  { ,{S $&g*  
Left l; "ldd&><  
Right r; %Rf9 KQ  
public : 60{DR >S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cf$ hIB)Oi  
template < typename T2 > /3rNX}tOMH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2jC:uk  
} ; ogQfzk  
Z}0xK6  
同时,holder的operator=也需要改动: gsEcvkj*  
LFxk.-{=  
template < typename T > +%,oq ]<[,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LI3L~6A>  
  { )P b$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h9im S\gfr  
} W!\%v"  
kiN,N]-V  
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。 Spx%`O<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r9N?z2X  
Cj4Y, N  
return l(rhs) = r; k Qr  
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。 kO*\JaD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '6){~ee S  
Ck !"MK4  
template < typename Tp > =`|BofR  
class constant_t Gvdok<o  
  { /D;ugc*3  
  const Tp t; :vEfJSA 1<  
public : 1 ; <Vr<.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x+za6e_k"  
template < typename T > -hm/lxyU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y7!&  
  { +:ms`Sr>  
  return t; w.J$(o(/  
} gy,)% {,G  
} ; X\H P{$fY_  
Zqe$S +u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f1'X<VA  
下面就可以修改holder的operator=了 \6/ Gy!0h-  
FGP^rTP)e  
template < typename T > /ivVqOo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Yl'8" \HF  
  { Dzu//_u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BH~zeJ*Pr  
} r0[<[jEh  
8N"WKBj|_d  
同时也要修改assignment的operator() \MmOI<Hd-  
eHs38X  
template < typename T2 > T{^mh(3/"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Qb)c>r  
现在代码看起来就很一致了。 ~/JS_>e#6P  
gfIS  
六. 问题2:链式操作 Z&iW1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e_3jyA@v  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 s#a`e]#?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /Ta-3Eh!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #W8?E_iu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }AB_i'C0  
u8>aO>(bVg  
template < typename T > MbInXv$q2/  
struct result_1 l(_|CkcZ  
  { F7b% x7b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =X5w=(&  
} ; >m;nt}f'+  
PknKzrEG:>  
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: 6S{F4v2/0  
Uvc$&j^k  
template < typename T > t}Td$K7  
struct   ref z?Z"*z  
  { d(^HO~p  
typedef T & reference; 6A.%)whI;  
} ; %vZHHBylu  
template < typename T > \*{MgwF  
struct   ref < T &> Ths~8{dMb  
  { BGj!/E  
typedef T & reference; T _UJ?W  
} ; pi#a!Quf\  
u0=&_Q(=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R6Md_t\  
Vrlqje_Q  
template < typename T > tw zV-8\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const RR+kjK?  
  { P/WGB~NH  
  return l(t) = r(t); @uV]7d"z(  
} M1NdlAAf  
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。 6[R6P:v&'G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4<PupJ  
pRE^; 4}z  
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 ^`SEmYb;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ',]Aj!q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y!x[N!a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0$-|Th:o  
最后的布局是: zx]r.V  
                Add 9a]o?>`E  
              /   \ ,aS+RJNM  
            Divide   5 1c]{rO=taN  
            /   \ u]O}Ub`  
          _1     3 GKF!GbGR@  
似乎一切都解决了?不。 8O{V#aop  
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。 9__Q-J  
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。 pYAKA1F  
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: }m^^6h  
r 9M3rj]  
template < typename Right > QbSLSMoL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const acUyz2x  
Right & rt) const "m6G;cv  
  { mDv<d=p!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @f|~$$k=  
} c C) <Y#1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h/:LC 7  
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。 s.;'-oA  
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。 toD!RE  
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。 z ULH gG  
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。 ^pew'p HQ  
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? qHyOaK Md  
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: tQT<1Q02i  
.9z}S=ZK  
template < class Action > $>_`.*I/  
class picker : public Action kxyOe[7 S  
  { 37 ?X@@Z=  
public : t(PA+~sIp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gG.+3=  
  // all the operator overloaded (gvnIoDl0  
} ; {0fQE@5@  
Y^d#8^cP  
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。 vNdX  
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: Z]2z*XD  
Oi~Dio_?  
template < typename Right > VE/m|3%t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L">jSZW[[  
  { =2rdbq6R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }LX!dDuwA  
} Si23w'T  
wfu`(4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XrMw$_0)  
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。 KkzG#'I1  
[z7]@v6b  
template < typename T >   struct picker_maker n,-*$~{  
  { 0%HAa|L,,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4/3w *  
} ; #^|2PFh5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fo>_*6i74  
  { h?4EVOx+  
typedef picker < T > result; {A ,w%  
} ; \YF;/KwX$  
[;-;{ *{G  
下面总的结构就有了: }9z$72;Qdq  
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。 N 5{w  
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。 &"Cy&[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wXdt\@Qr  
至此链式操作完美实现。 +m~3InWq  
9 MQwc  
/9D mK%d  
七. 问题3 p R`nQM-D  
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。 "_BWUY  
sUxEm}z  
template < typename T1, typename T2 > &i`(y>\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A+\rGVNH'S  
  { pD~."fb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ] ONmWo77o  
} G(F=6L~;  
?e+y7K}"]  
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: 1guiuR4  
A~0yMww:$  
template < typename T1, typename T2 > ].QzOV'  
struct result_2 q!5`9u6  
  { Z%I 'sWOd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mv$gL  
} ; 8r0;054  
D7B g!*  
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? W ,]Ua]  
这个差事就留给了holder自己。 #&K}w 0}k  
    0Uk;&a0s  
Tz\v.&? $  
template < int Order > 3Dj>U*fP  
class holder; c,G[Rk  
template <> Yfz`or\@=  
class holder < 1 > x;STt3M~  
  { c47.,oTo  
public : '8@4FXK  
template < typename T > l?^}n(_.  
  struct result_1 @zt"Y~9i  
  { {HVsRpNEf  
  typedef T & result; 7< ?Aou  
} ; uF D  
template < typename T1, typename T2 > 4C;"4''L  
  struct result_2 q((%sWp  
  { $JK,9G[Vu  
  typedef T1 & result; 99~-TiU  
} ; NZXCaciG  
template < typename T > G/1V4-@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '|&?$g(\h  
  { +' .o  
  return (T & )r; h4~VzCR4x\  
} Vg"vC  
template < typename T1, typename T2 > ]==S?_.B3n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y)AHM0;g  
  { HJe6h. P  
  return (T1 & )r1; @< 0c  
} {]7lh#M  
} ; G98fBw  
sA,2gbW  
template <> `2G%&R,k"D  
class holder < 2 > 4(8BWP~.y2  
  { RAxp2uif  
public : *Oh]I|?  
template < typename T > FaG&U  
  struct result_1 Nqbm,s  
  { m9$lOk4/  
  typedef T & result; 1#vi]CX  
} ; 94[8~_{fG  
template < typename T1, typename T2 > [Lid%2O3ZR  
  struct result_2 ~8lB#NuN  
  { (+bt{Ma  
  typedef T2 & result; 6lQP+! EF  
} ; d!4:nvKx  
template < typename T > h,i=Y+1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {"*gX&;~  
  { IG8I<+<o  
  return (T & )r; '=ydU+X  
} >ZnnGX6$(  
template < typename T1, typename T2 > R'B-$:u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *HQ>tvUh  
  { nX+c HF  
  return (T2 & )r2; /+?eSgM/  
} SJ&+"S&  
} ; f"G-',O<  
~Z ;.n p(T  
%07vH&<C.  
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> >。 bxAHzOB(\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j =PM]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ] N7(<EV/  
}^*m0`H  
return l(i, j) = r(i, j); "bvob G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,y[w`Q\  
_j\ 8u`^n  
  return ( int & )i; cg}lF9;d  
  return ( int & )j; wF{M"$am  
最后执行i = j; 7vB6IF  
可见,参数被正确的选择了。 -dH]_  
3\a VZx!  
F Xp_`9.zH  
xHuw ?4  
rTA#4.*&  
八. 中期总结 cIXqnb  
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: cbv%1DT3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }?,Eb~q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X GDJCN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1 o\COnt  
~4`3p=$  
bHioM{S  
,TQ;DxB}=E  
g"X!&$ &  
O7zj8  
九. 简化 ?q}:ojrs1  
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。 \|C~VU@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {:`XhPS<B  
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: ~{{@m]P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C9nCSbGMY{  
  +-*/&|^等 y:R+;91  
2. 返回引用。 =nG>aAG  
  =,各种复合赋值等 5DVSaI$ =  
3. 返回固定类型。 zB#.EW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2%~+c|TH.)  
4. 原样返回。 sO8F0@%aH(  
  operator, UZ7ukn-  
5. 返回解引用的类型。 23P7%\  
  operator*(单目) d+&w7/F  
6. 返回地址。 4-W~ 1  
  operator&(单目) Ew&|!d  
7. 下表访问返回类型。 >ToI$~84  
  operator[] !w:pb7+G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Xrzpn&Y=#  
  operator<<和operator>> F)=*Ga  
w)"F=33}5  
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。 9mB] \{^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  ~5n?=  
B8?j"AF  
template < typename Left > ~f?brQ?  
struct value_return dIk9C|-.  
  { ZtX \E+mC  
template < typename T > Ksvk5r&y  
  struct result_1 O2oF\E_6  
  { Twpk@2=l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '$q3Ze  
} ; q 7hoI]  
uUh6/=y  
template < typename T1, typename T2 > K,@} 'N  
  struct result_2 C@@PLsMg  
  { D1Q]Z63,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]|B_3* A  
} ; p}|<EL}Z9  
} ; 9oj0X>| 1  
nSq$,tk(  
Bh()?{q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GCp90  
d"}lh:L9  
下面我们来剥离functor中的operator() gyOAvx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <P-AlHYV-  
a#+;BH 1  
return l(t) op r(t) #[y2nK3zF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |5\: E}1  
return op l(t) 8j8~?=$a6Q  
return op l(t1, t2) Kj#h9e  
return l(t) op <|VV8r93  
return l(t1, t2) op M#xol/)h  
return l(t)[r(t)] ;tfGhHpQn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @Zfg]L{Lr  
6\6g-1B`  
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: ,sltB3f  
单目: return f(l(t), r(t)); %m "9 =C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r9~IR  
双目: return f(l(t)); )?k~E=&o  
return f(l(t1, t2)); A2I\T, Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 gg$:U  
*N%)+-   
struct meta_divide F& ['w-n%  
  { 2o~UA\:+=  
template < typename T1, typename T2 > Q8NrbMrl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gX/?  
  { py9`q7F  
  return t1 / t2; $A>]lLo0  
} K(_8oB784  
} ; k(_^Lq f-  
}XRRM:B|)(  
这个工作可以让宏来做: B'D~Q  
zu``F]B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +3?.Vb%jY  
template < typename T1, typename T2 > \ @gm!D`YL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^fti<Lw5  
以后可以直接用 hIwqSKq9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n/+G^:~_  
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 L EY k  
(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。。。) k<%y+v  
>S:+&VN`M  
TR!7@Mu 3  
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 v8K4u)  
X9#i!_*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /.:&9 c  
class unary_op : public Rettype k~qZ^9QB~  
  { q (}#{OO  
    Left l; M[^EHa<i  
public : ?1Uq ud  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;i&t|5y~  
r\m2Oo)]  
template < typename T > !GtCOr\'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b R9iqRbn  
      { {\ogw0X  
      return FuncType::execute(l(t)); >C}KSyV;  
    } 'UB"z{w%  
EP8R[Q0_"  
    template < typename T1, typename T2 > W! GUA<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ej'N !d.  
      { 6KKQ)DNu_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )7a 4yTg!~  
    } QVWUm!  
} ; +aRHMH  
i/F ].Sag  
(2r808^2  
同样还可以申明一个binary_op \7 }{\hY-  
'BNZUuUl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ShMP_?]P  
class binary_op : public Rettype Z+Ppd=||,  
  { 4_o+gG%HaM  
    Left l; 49dN~k=  
Right r; It5n;,n  
public : zc!q a"4yM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yz_xWx#9  
jW]Fx:mQi  
template < typename T > P.O/ZW>g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h($Jo  
      { {D4N=#tl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); / 2h6  
    } L$=a,$  
&F|Wk,y  
    template < typename T1, typename T2 > qQCds}<w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 910N 1E  
      { \$2zF8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xvn \~Vr  
    } 3y-P-NI~=  
} ; }62Q{>`  
dlc'=M  
ex)U'.^  
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 B[[1=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !tuK.?q|l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vXibg  
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。 A|BN >?.t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WmZ,c_  
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。。。 *5R91@xt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XC\'8hL:  
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) ~JohcU}d  
下面是修改过的unary_op ]H=P(Z -  
\-I)dMm[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;;n=(cM|z  
class unary_op /P/::$  
  { v#$}3+KVC  
Left l; &%@>S.  
  ' g Fewo  
public : ?/24-n  
_OR[RGy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 09Y:(2Qri  
P:c 'W?  
template < typename T > @v n%  
  struct result_1 i|G /x  
  { ]C$$Cx)Ex  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <`*v/D7\02  
} ; @1)C3(=A  
7kQ,D,c'  
template < typename T1, typename T2 > -|_io,eL;  
  struct result_2 Fo&ecWhw  
  { kud2O>>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rvBKJ!b0  
} ; /V!gF+L  
zl["}I(*n  
template < typename T1, typename T2 > ]8EkZC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BaE}|4  
  { +g8uV hC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8'Q1'yc  
} -/J2;AkGH  
*uMtl'  
template < typename T > 4I3)eS%2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xe\,:~  
  { 4mF=A$Q_/  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8!Q0:4Vb  
} Dlo4Wy  
JL&ni]m  
} ; 'pl){aL`@u  
]=m0@JTbG  
+ZeK,Y+Xy  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5c3&4,,eR  
好啦,现在才真正完美了。 }7/Ob)O  
现在在picker里面就可以这么添加了: vX"jL  
<N\#6m  
template < typename Right > u3_AZ2-;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \|Ya*8V  
  { =!PUKa3f<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4L[-[{2  
} v@ OM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _c6 zzGtH  
=s[P =dU  
{$^Lb4O[V  
/R)(u@jk  
%~YQl N  
十. bind 9/LJ tM  
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。 g;<_GL  
先来分析一下一段例子 ut;KphvSH  
6Pu5 k;H  
nv"D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?c# v'c^=h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sK`pV8&xq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b:(*C  
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。 >rzpYc'~w  
我们来写个简单的。  S]&7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;gv9J [R  
对于函数对象类的版本: t&Z:G<;  
qf6}\0   
template < typename Func > SZ"^>}zl=  
struct functor_trait Q5qQ%cu  
  { Y([vma>U]  
typedef typename Func::result_type result_type; 3?oj46gP  
} ; XW9 [VUW~  
对于无参数函数的版本: y5 bELWA  
RBM4_L  
template < typename Ret > Bc2PF;n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [P"R+$"   
  { oFUP`p%[  
typedef Ret result_type; a]|k w4  
} ; gEQevy`T%c  
对于单参数函数的版本: Cn(0ID+3f  
@ 6{U*vs  
template < typename Ret, typename V1 > p&ml$N9fd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v_Y'o _  
  { j=,]b6(  
typedef Ret result_type; nH]F$'rtA  
} ; )x*pkE**c  
对于双参数函数的版本: UHW;e}O5  
eA(c{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J#'+&D H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XDi[Iyj  
  { ZICcZG_y  
typedef Ret result_type; {,rVA(I@  
} ; Nm]\0m0p-  
等等。。。 fr<, LC.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -KG3_kE  
 a7UfRG  
template < typename Func > RW. >;|m  
struct func_return B?tO&$s  
  { Q.G6 y,KR  
template < typename T > u2xb^vu  
  struct result_1 L E>A|M$X  
  { ~ -hH#5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @}cZxFQ!C  
} ; `Dco!ih  
kf<5`8  
template < typename T1, typename T2 > * F T )`  
  struct result_2 bqDHLoB\1  
  { ]o]*&[C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cCH2=v4hU  
} ; X%._:st  
} ; 9 6'{ES9D  
V+kU^mI  
^l\^\ >8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s$ 2@|;  
*rk!`n&  
template < typename Func, typename aPicker > Mo2b"A;}|  
class binder_1 s) vHLf4T  
  { 6M`N| %  
Func fn; Q+\?gU]  
aPicker pk; &zYo   
public : ,??%["R  
Fhn=}7|4q  
template < typename T > B)M& FO  
  struct result_1 $}/ !mXI5  
  { eY1$s mh t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BEzF'<Z  
} ; ?X.MKNbp  
bvM a|;f1  
template < typename T1, typename T2 > 3:h9cO/9  
  struct result_2 %?3\gFvBo  
  { cR1dGNcp/@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yw%5W=<  
} ; JL4\%  
Ppzd.=E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +89s+4Jn  
bt,^-gt@  
template < typename T > #D$vH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {g>k-.  
  { siHS@S  
  return fn(pk(t)); Tej-mr3P  
} eswsxJ/!  
template < typename T1, typename T2 > Jn>7MuG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `!j|Ym  
  { v^h \E+@  
  return fn(pk(t1, t2)); P/'~&*m-  
} cia4!-#  
} ; /QsFeH  
^ )Lh5   
3 G?^/nB  
一目了然不是么? iTt"Ik'  
最后实现bind wR?M2*ri  
o Ohm`7iy  
e4V4%Qw  
template < typename Func, typename aPicker > {P_~_5o_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >69+e+|I  
  { $Wy7z^ t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); an 3"y6.8  
} @83h/Wcxd  
uw@z1'D[i"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n2Oi< )  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 HN\Zrb  
IPU'M*|Q  
十一. phoenix .-;K$'YG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6}.B2f9  
Ds$8$1=L=k  
for_each(v.begin(), v.end(), L)'JkX J  
( u:pdY'`"#  
do_ "-4V48ci  
[ 66?!"w  
  cout << _1 <<   " , " oQC*d}_E}  
] l[O!_bH  
.while_( -- _1), 2roPZj  
cout << var( " \n " ) x+vNA J  
) qwu++9BM  
); ~ySmN}3~'  
r3l}I 6  
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: _dj< xPO  
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 jGzs; bE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *J!oV0#1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \`#;J?Y|`F  
,epKt(vl  
{4 !%'~  
template < typename Cond, typename Actor > 22\Buk}?  
class do_while FDaHsiI:  
  { C+Wb_  
Cond cd; "aN<3b  
Actor act; GdavCwJ  
public : aW7{T6.,  
template < typename T > )^uLZMNaI  
  struct result_1 $jb0/  
  { N:!XtYA<  
  typedef int result_type; BJk:h-m [  
} ; J p.Sow  
/>XfK,c-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z&=K+P  
BBw`8!  
template < typename T > L`YnrDZK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =iRi 9r'l  
  { ^Ois]#py  
  do YH^_d3A;  
    { d3T|N\(DL  
  act(t); (| Am  
  } Tk9*@kqv  
  while (cd(t)); Phl't~k  
  return   0 ; k0?4vA  
} _Kx  /z  
} ; S(5.y%"<  
iYA06~ d  
FpE83}@".w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1 ,oC:N  
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。  M}}9  
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。 )$yqJ6y5  
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。 geWis(#J  
下面就是产生这个functor的类: =/J4(#Xb  
z.eqOPW  
+DM+@F  
template < typename Actor > AqvRzi(Y  
class do_while_actor ?V#%^ 57p  
  { bK; -Xcm  
Actor act; Z;XR%n8  
public : dY/=-ymW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y>EwU  
q|om^:n.  
template < typename Cond > ]c+qD,wqt>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <"/Y`/  
} ; E8=.TM]L  
%p"x|e  
'/SMqmi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a@zKi;  
最后,是那个do_ DTN@b!  
N7%Jy?-+  
bXc7$5(!VB  
class do_while_invoker 7i~::Z <  
  { GY<Y,  
public : *-Y77p7u  
template < typename Actor > WDKj)f9cy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e}f!zA  
  { eg) =^b  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6-gxba  
} 79uL"N;  
} do_; hT^6Ifm  
n<\^&_a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X.xp'/d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W<yh{u&,  
最后来说说怎么处理break和continue Q5r cPU>A  
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。 KwWqsuju  
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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