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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6JH 56  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 waCboK'  
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, q & b5g !  
f^?uY8<  
;E#\   
(z2Z)_6L*L  
  class filler d=y0yq{L  
  { %[ /<+  
public : f>z`i\1oO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5oJ Dux }  
} ; ^df x~C  
G?/c/rG  
xr.XU'  
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: ~ezCu_  
q@kOTkHv)  
B+Z13;}B  
.=XD)>$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7)J6/('  
LwOJ |jA(,  
> :Ze4}(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?/'}JS(Sm  
<0 uOq  
Qn.[{rw  
Me/\z^pF  
二. 战前分析 Us-A+)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。 \QT9HAdd@  
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 8;#AO8+U7)  
[@3SfQ  
"OL~ul5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X>t3|h  
  /* --------------------------------------------- */ IqUp4}  
vector < int *> vp( 10 ); Z>2]Xx% \  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 94{)"w]  
/* --------------------------------------------- */ X V=S )  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FVgMmYU  
/* --------------------------------------------- */ 2]2H++  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8a>SC$8"  
  /* --------------------------------------------- */ /K|:9Q$K6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FZXyfZw!|  
/* --------------------------------------------- */ OJ/SYZ.r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8Z#21X>  
AIh*1>2Xn  
qS.)UaA  
TnA?u (R%  
看了之后,我们可以思考一些问题: <'&F;5F3V  
1._1, _2是什么? yN\e{;z`  
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。 :wipE]~4t  
2._1 = 1是在做什么? -;pOh;WG  
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。 }+0z,s~0.  
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。 9&K/GaG  
.N"~zOV<#  
R#qI( V  
三. 动工 eOnT W4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .X `C^z]+  
i2PZ'.sL  
5/M ED}9C(  
O>V(cmqE`  
template < typename T > -@M3Dwsi3  
class assignment 3.vgukkk5  
  { VVuR+=.&  
T value; i8~ r  
public : +xj "hX>3  
assignment( const T & v) : value(v) {} IgM v =^U  
template < typename T2 > yC !/PQ"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %idk@~HCg  
} ; 0@pu@DP~  
i:Y\`J  
/\E [  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `4 UlJ4<`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !M;A*:-  
{QQl$ys/  
M"U OgS  
vM4<d>  
  class holder jN/ j\x'  
  { kNPDm6m  
public : Z]vL%Gg*!  
template < typename T > /P+q}L %  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qn"K9k  
  { |J3NR`-R  
  return assignment < T > (t); (C S8(C4[  
} OM:v`<T!z  
} ; 2o5;Uz1{  
}1QF+C f  
;7rv  
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: 6G_<2bO  
u7=T(4a  
  static holder _1; saW!9HQj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $}tjS3klr  
P`"mM?u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); it1/3y =]  
而不用手动写一个函数对象。 {1~T]5  
Do*n#=  
\##5O7/1  
[uR/M  
四. 问题分析 };S0 G!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4tJa-7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5=Lq=,K$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8&E}n(XE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kMxjS^fr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Gvx[ 8I  
_x %1F  
五. 问题1:一致性 *Km7U-BG  
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?| yA;W/I4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YV([2  
8;n_TMb  
struct holder 6E^~n  
  { &88oB6$D^q  
  // ? +`x e{k  
  template < typename T > Q"VMNvKYB  
T &   operator ()( const T & r) const D7Zm2Kj  
  { :"'nK6>  
  return (T & )r; DWf$X1M  
} h-mTj3p-K  
} ; ai^|N.!  
S>f&6ZDNY(  
这样的话assignment也必须相应改动: ^oeJKjJ  
%Q4i%:Qi  
template < typename Left, typename Right > 9_huI'"p  
class assignment m{(+6-8|m  
  { /Ox)|) l  
Left l; G]*|H0j  
Right r; <B[G |FY,  
public : m ,tXE%l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7NF/]y4w  
template < typename T2 > 4JO@BV>t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +jV_Wz  
} ; $f-hUOuyo  
li/aN  
同时,holder的operator=也需要改动: @8gEH+r  
LwdV3vb#  
template < typename T > u$\a3yi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "JT;gaEm  
  { |~e?,[-2`r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]P1YHw9  
} rVzI_zYqp'  
)#[|hb=o  
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。 |t6~%6^8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3,6Ox45  
$H*/;`,\[  
return l(rhs) = r; C}"@RHEu  
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。 UI?=]"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J@#?@0]F  
c`kQvXx  
template < typename Tp > 2`Gv5}LfyR  
class constant_t REA;x-u*  
  { 4v.d-^  
  const Tp t; rt!r2dq"  
public : Ai kf|)D[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wda';@y5(  
template < typename T > u"+}I,'L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m5-9yQ=.  
  { A3R#z]Ub  
  return t; >.DC!QV  
} 2{oThef[O  
} ; tT5pggml  
*g$i5!yM'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :uK btoA  
下面就可以修改holder的operator=了 -%m3-xZA  
5PiOH"!19  
template < typename T > ,XB%\[pKe  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C`K^L=8`{  
  { jP=Hf=:$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g22gIj]  
} 2@Lb foA  
o"q+,"QL  
同时也要修改assignment的operator() S`= WF^  
-Kxc$}  
template < typename T2 > V|FrN*m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )K0i@hM(n  
现在代码看起来就很一致了。 $3;Upgv  
G|4^_`-  
六. 问题2:链式操作 G+WM`:v8%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >l5u54^3K  
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。 Yl({)qK{  
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。 o"+ i&Wp~  
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。 1}g:|Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %SA!p;  
reiU%C  
template < typename T > -x]`DQUg  
struct result_1 9-lEtl%  
  { 0Y?H0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T>d.#  
} ; wk $,k  
(! KG)!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;ojiJ ?jU  
]<trA$ 0  
template < typename T > ls|LCQPx  
struct   ref 82:Wvp6  
  { x` /)g(  
typedef T & reference; :tj-gDa\Y  
} ; Qn+:/ zA;  
template < typename T > b2) \ MNH  
struct   ref < T &> K1q+~4>\|  
  { T *>`,}J  
typedef T & reference; 6mPm=I[oh  
} ; ,+1m`9}  
X.#oEmA ,P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;L"!I3dM)  
|:[9O`U)s  
template < typename T > &m'kI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zG9|K  
  { ?IhB-fd>@  
  return l(t) = r(t); Sc$UZ/qPT  
} " ;NRzY  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -$-8W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~~qWI>. 4  
Pq p *  
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 w"zE_9I\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =$^MQ\S0p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !a-b6Aa  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mG2'Y)Sz  
最后的布局是: E4oz|2!m  
                Add m&Yi!7@(  
              /   \ jai|/"HSXw  
            Divide   5 ;_"U "?h_J  
            /   \ 8l+H"M&|  
          _1     3 k*Nr!Z!}  
似乎一切都解决了?不。 raUs%Y3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 m7jA ,~O  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 oy\B;aAK  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: H3KTir"on  
i*[n{=*l@  
template < typename Right > gK1g]Tc@G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f`$Gz  
Right & rt) const ZI13  
  { 6NLW(?]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M {a #  
} Le#spvV3J|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1|| nR4yK  
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。 vF={9G  
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。 "8<K'zeS8  
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。 m#5_%3T  
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。 B#l?IB~  
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? = !2NU  
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: QwWW! 8  
&0 \ ci9o  
template < class Action > ~)X[(T{  
class picker : public Action %w}gzxN^  
  { wS XVyg{  
public : nb, 2,H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3MBN:dbQ  
  // all the operator overloaded |D#2GeBw1h  
} ; MQTdk*L_]  
oh-|'5+,;h  
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。 cDkV;$  
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: N$I03m  
6d|q+]x_n  
template < typename Right > 5LW}h^N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ! fl4"  
  { dF@)M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +}kgQ^  
} k2^a$k}  
j;nb?;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [xlIG}e9  
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。 Ao.\  
963aW*r  
template < typename T >   struct picker_maker blt'={Z?.x  
  { 8*a), 3aK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pbk$o{$`W  
} ; O1y|v[-BW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xTV{^=\rS  
  { p .K*UP  
typedef picker < T > result; *VeW?mY,P  
} ; <=um1P3X  
%&blJ6b  
下面总的结构就有了: I["j=r  
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。 Qu\@Y[eia5  
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。 dJuD|9R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JAb6zpP  
至此链式操作完美实现。 J./d!an  
~}9PuYaD@  
#2p#VQh  
七. 问题3 }F=^O[  
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。 fb]S-z(  
tjnPyaJEl  
template < typename T1, typename T2 > a:rX9-**  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %5'6Tj  
  { Fwg^(;bL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t'qL[r%?  
} q0xjA  
al^!,ykc  
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: x_w~G]! /  
/pH(WHT+/H  
template < typename T1, typename T2 > + %*&.@z_  
struct result_2 Qs 2.ef?  
  { h1D?=M\9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |L3X_Me  
} ; |`rJJFA  
M4f;/`w  
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? U.0kR/>Z=  
这个差事就留给了holder自己。 MN8H;0g-  
    qa'gM@]  
PR7f(NC  
template < int Order > 9.OA, 6  
class holder; ]/2T\w.<  
template <> oy.[+EI`|  
class holder < 1 > hUpnI@  
  { c/3$AUsuO  
public : _k66Mkd#b  
template < typename T > s4LO&STh{  
  struct result_1 Xz{~3ih  
  { 7:=k`yS,  
  typedef T & result; R[[ ,q:4  
} ; Yc Q=vt{  
template < typename T1, typename T2 > K`%tGVY  
  struct result_2 0HeD{TH\  
  { \.{AAj^qD  
  typedef T1 & result; X"asfA[6K  
} ; },-*  
template < typename T > (GK pA}~R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wEft4 o  
  { ,ZE?{G{tuj  
  return (T & )r; :*i f  
} {=:#S+^ER  
template < typename T1, typename T2 > fL*T3[d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <E,%@  
  { k%'m*Tf  
  return (T1 & )r1; 3\$wdUFr  
} 2B1xUj ]  
} ; yJx?M  
VU.@R,  
template <> @J 'YV{]  
class holder < 2 > +=$  
  { 9i$NhfOe  
public : <v 0*]NiX  
template < typename T > /#LW"4;*  
  struct result_1 #E7AmmqD%  
  { k;y w#Af8  
  typedef T & result; ]2SF9p_  
} ; \fWW'  
template < typename T1, typename T2 > 'cZN{ZMWG  
  struct result_2 4\otq%Y  
  { 0$.m_0H  
  typedef T2 & result; T<b+s#n4  
} ; []kN16F  
template < typename T > AI ijCL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n| !@1sd  
  { !vD{Df>  
  return (T & )r; I~* ? d  
} ( <*e  
template < typename T1, typename T2 > El2e~l9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f2I6!_C!+  
  { s0u{d qP  
  return (T2 & )r2; F _3:bX  
} r{?Ta iK  
} ; ? zDa=7 J  
!]` #JAL7  
VaONd0Z I  
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> >。 zy'D!db`Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &} 6KPA;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KDP H6  
W-~n|PX8+  
return l(i, j) = r(i, j); U977#M Xf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cu!W4Ub<  
)~)*=u/  
  return ( int & )i;  :nY 2O  
  return ( int & )j; XMN:]!1J  
最后执行i = j; 7Cqcb>\X  
可见,参数被正确的选择了。 bru/AZ#de  
e$)300 o  
6X2PYJJZ  
2.e vx  
Y5q3T`x E  
八. 中期总结 ,3i,P(?(  
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: Y.#:HRtgW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %qf  V+^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ef!XV7 P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~X(UcZ2  
7Z,opc  
y@V_g'  
_6@hTen`  
UaG1c%7?X  
^ZDBO/  
九. 简化 n.oUVr=nX  
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。 5~sx:0;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I751 t  
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: sZgRt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "Ml&[O ge  
  +-*/&|^等 B?rSjdY4  
2. 返回引用。 bizTd  
  =,各种复合赋值等 BQ</g* $;  
3. 返回固定类型。 D('2p8;2"7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z;Rp+ X  
4. 原样返回。 G2{O9  
  operator, [%A4]QzWh  
5. 返回解引用的类型。 ?(6mVyIe  
  operator*(单目) U:6W+p8  
6. 返回地址。 5+Mdh`  
  operator&(单目) d&8APe  
7. 下表访问返回类型。 tMx}*l|]  
  operator[] QYb33pN|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V&]DzjT/  
  operator<<和operator>> |!SO G  
I&|f'pn^<  
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。 )D-c]+yt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "[p@tc?5  
rZPT89M6  
template < typename Left > N/QiI.V6  
struct value_return LK9g0_  
  { wd@aw/  
template < typename T > ^rl"rEA  
  struct result_1 s MN*RKer  
  { Lw7=+h)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V! |qYM.  
} ; )}%O>%  
wXjFLg!g?  
template < typename T1, typename T2 > ^E`(*J/o  
  struct result_2 fQK"h  
  { /2M.~3gQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rx"s!y{!-  
} ; RF!a//  
} ; iZ3W"Vd`b  
 ,B<l  
nz1'?_5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )+")Sz3zx  
OYC_;CP  
下面我们来剥离functor中的operator() m9}AG Rj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]j~"mFAP  
y)c5u%(  
return l(t) op r(t) ^I mP`*X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }U w&Ny  
return op l(t) wu9=N ^x  
return op l(t1, t2) o'<^LYSnB  
return l(t) op bOp54WI-g  
return l(t1, t2) op 1{Mcs%W;w5  
return l(t)[r(t)] 5F|8?BkOL^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iJxQB\x  
$QEilf;E  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /%aiEhL  
单目: return f(l(t), r(t)); Syp"L;H8Em  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7r+g8+4  
双目: return f(l(t)); tc r//  
return f(l(t1, t2)); >N\0"F7.  
下面就是f的实现,以operator/为例 !  Z`0(d  
l=N2lHU  
struct meta_divide raVA?|'g~  
  { XMB[h   
template < typename T1, typename T2 > ;;$#)b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C${ S^v  
  { ajRSMcKb7i  
  return t1 / t2; p R dk>Ph  
} 7?gFy-  
} ; 2jsw"aHW  
9z;HsUv  
这个工作可以让宏来做: )?M9|u  
|sZ!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ch()P.n?  
template < typename T1, typename T2 > \ t%zpNd2lk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,h\sF#|  
以后可以直接用 0n~Zz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K-<^ $VWh  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 kc'pN&]r:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) X0;4_,=  
H xV#WoYKj  
,6 !rR,0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 plu$h-$d  
p47S^gW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &bz:K8c  
class unary_op : public Rettype GSoZx0  
  { qrvsjYi*w  
    Left l; 'Djm0  
public : *tOG*hwdT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GT hL/M  
UmnE@H"t$\  
template < typename T > e6X[vc|Y}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -"Y{$/B  
      { D9mz9  
      return FuncType::execute(l(t)); 2-zT$`[]J  
    } gw`B"c|  
Ee1LO#^_6  
    template < typename T1, typename T2 > ^[Ua46/"m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) yY6rI;:  
      { b5IA"w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9%ii '{  
    } FEPXuCb  
} ; Glq85S  
]nQt>R p_  
OX%MP!#KU  
同样还可以申明一个binary_op yq_LW>|Z  
p2J|Hl|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UY2X  
class binary_op : public Rettype $wYtyN[  
  { N$Y" c*  
    Left l; P+t#4J  
Right r; V>64/  
public : ]%uZ\Q;9p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,<<4*  
E| YdcS  
template < typename T > bsxTqJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #>Y'sd5'A  
      { vhvdKD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vQF vtwd  
    } GEjd7s]C  
gef6pfV  
    template < typename T1, typename T2 >  `G1&Z]z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !|2VWI}  
      { .t&R>9cZ^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E$a ?LFa6  
    } (3[z%@I  
} ; 7@.cOB`y@3  
1[*UYcD  
*'"T$ib  
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 Nf3.\eR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bb&^ {7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #QvMVy  
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。 ,U*)2`[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4> ^K:/y  
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。。。 ?Y:x[pOe  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ; )Kh;;e  
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!;@K9W#  
下面是修改过的unary_op xX0-]Y h:  
Cp^@zw*/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <)g8y A  
class unary_op <J(sR  
  { h0?2j)X_  
Left l; jNwjK0?  
  &X9Z W$C  
public : e98lhu"|H  
V&soN:HS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .%'(9E  
ES<1tG  
template < typename T > GN#<yv$av  
  struct result_1 b1pQ`qt  
  { CV$],BM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; at!Y3VywG  
} ; l ?Y_~Wuw  
L_Q#(in  
template < typename T1, typename T2 > d;Hn#2C  
  struct result_2 syx\gz  
  { G.+l7bnZM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B) $c|dUV  
} ; JB</euyV  
BY\:dx)mK  
template < typename T1, typename T2 > =k}SD96  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3`O?16O  
  { X u"R^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )f+U~4G&  
} k&#a\OJ7u  
s57N) 0kP  
template < typename T > sGY_{CZ:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #6+ FY+/  
  { rA0,`}8\  
  return OpClass::execute(lt(t)); N-lGa@ j  
} 6*9}4`  
h :Xz UxL\  
} ; 8,?v?uE  
Xf =XBoN|  
H-rWDN#  
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 |6J ?8y  
好啦,现在才真正完美了。 4@ILw  
现在在picker里面就可以这么添加了: |{g+Y  
STfyCtS  
template < typename Right > HhA -[p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |VOg\[f  
  { D+V7hpH-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A]`El8_t"  
} })vOaYT|-  
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。 !.7udYmB  
D0Z\Vvy  
He0=-AR8  
2Zuq?1=  
,O1O8TwUB0  
十. bind m,3er*t{  
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。 ^IZ)#1U  
先来分析一下一段例子 ?[ly`>KpJ  
D/(L  
RVtQ20e";r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f#%JSV"7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,!G{5FF8:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mtic>  
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。 U5Erm6U:  
我们来写个简单的。 t<uYM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fBBa4"OK=  
对于函数对象类的版本: 8$xPex~2  
l>lW]W  
template < typename Func > fkfZ>D^1  
struct functor_trait ?wMHS4  
  { K*K1(_x=  
typedef typename Func::result_type result_type; 5_K5?N  
} ; Xog/O i  
对于无参数函数的版本: Jsg I'  
;S$Ll*f>D  
template < typename Ret > 5yh/0i5|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \^+ILYO:$  
  { `|1MlRM9  
typedef Ret result_type; Y izE5[*  
} ; >Sk[vI0Y  
对于单参数函数的版本: #)+- lPe  
?tf&pgo  
template < typename Ret, typename V1 > si1*Wt<3Bc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BUUf;Vv  
  { RKd  
typedef Ret result_type; P#kGX(G9!  
} ; UbJ*'eoX  
对于双参数函数的版本: Qz<d~ N  
wbbqt0un  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  hRaf#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l2v_?j-)x  
  { {TSY|D2  
typedef Ret result_type; Tm+;0  
} ; Hyk'c't_O  
等等。。。 5G}6;UY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !.-tW7   
]>##`X  
template < typename Func > &'|B =7  
struct func_return h4&;?T S  
  { : 2V^K&2L  
template < typename T > -P=g3Q i  
  struct result_1 p?(L'q"WK  
  { {B$2"q/~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :@ uIxa$[  
} ; wyc D>hc  
)\/ =M*  
template < typename T1, typename T2 > yT OyDm-  
  struct result_2 XR# ;{p+b  
  { a+41|)pt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /%x7+Rl\-^  
} ; 1ZJ4*bn  
} ; ]rd/;kg.S  
4C_c\;d  
_cJ[ FP1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9~AWng  
/  YiQ\  
template < typename Func, typename aPicker > _68BP)nz>.  
class binder_1 4Wel[]  
  { =?@Q -(bp  
Func fn; khd5 Cf[   
aPicker pk; 'aJgLws*w  
public : ";3*?/uM  
`hh9"Ws%  
template < typename T > XaI;2fMGI  
  struct result_1 ;uI~BV*3  
  { $Ptk|qFe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W+>wu%[L  
} ; BW[5o3 i  
,#u\l>&$  
template < typename T1, typename T2 > i`U: gw  
  struct result_2 cH`^D?#se  
  { qV1O-^&[f=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O_@2;iD^^  
} ; }amU[U,  
-mNQ;zI1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IY(h~O  
`{<frB@  
template < typename T > pck>;V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -<f/\U  
  { u4'z$>B  
  return fn(pk(t)); O??vm?eo  
} HB& &  
template < typename T1, typename T2 > <)m%*9{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :{g7lTM  
  { g#^|oYuH6  
  return fn(pk(t1, t2)); 9V!-ZG  
} `_AM` >_  
} ; 0LVE@qEL  
0A$SYF$O+[  
oN2=DYC41  
一目了然不是么? i S p  
最后实现bind CDg AGy  
60B-ay0e$b  
nnCug  
template < typename Func, typename aPicker > 6XUuGxQV/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ``4wX-y  
  { +H'\3^C-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^[# & ^[-V  
} J%v5d*$.  
2wpjU&8W!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W?,$!]0  
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。 W|c.l{A5Q  
gp  
十一. phoenix #!#z5DJu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "e62/Ejg%  
9BON.` |_  
for_each(v.begin(), v.end(), 90:K#nW;  
( L/r{xS  
do_ q(]f]Vl|0  
[ ," R>}kPli  
  cout << _1 <<   " , " KsdG(.I+ek  
] a8uYs DS  
.while_( -- _1), 1 p\Ak  
cout << var( " \n " ) qc8Ta"  
) 7[o {9Yp&  
); "n?<2 wso  
6 DP[g8  
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: `.BR= ['O  
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 UmP'L!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2R@%Y/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9U<Hf32  
%xg"Q |  
?ApRJm:T  
template < typename Cond, typename Actor > 9{eBgdC  
class do_while cH"@d^"+q|  
  { gbGTG(:1S  
Cond cd; "EPD2,%S  
Actor act; HhSjR%6HY;  
public : }p'8w\C$  
template < typename T > =MSu3<y,  
  struct result_1 m6n hC  
  { X%4h(7;v  
  typedef int result_type; !Yh}H<w0  
} ; 1r4,XSk  
1j3=o }m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +WF.wP?y  
1D1b"o  
template < typename T > N/{?7sG&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -<oZ)OfU  
  { 7:o+iP46  
  do g _ M-F  
    { a!t V6H  
  act(t); *T4ge|zUc  
  } nFXAF!,jj  
  while (cd(t)); epVH.u%  
  return   0 ; a$+#V=bA  
} :kp0EiJ  
} ; f5?hnt`m  
T T"3^@  
0xBY(#;Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2LhE]O(_"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QkX@QQ T?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h)o]TV  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 u2lmwE  
下面就是产生这个functor的类: 37>MJ  
H1Xovr  
wo(j}O-  
template < typename Actor > +89o`u_l%  
class do_while_actor !#.vyBK#  
  { D8/sz`N7Q  
Actor act; 1URsHV!xcM  
public : M[,^KJ!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6Bdyf(t  
FOp_[rR   
template < typename Cond > d| \#?W&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {Gkn_h-^  
} ; '3%*U*I  
Oxn'bh6R0  
4TJ!jDkox  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r,nn~  
最后,是那个do_ P%!q1`Eke(  
Mcb<[~m  
0*{p Oe/u  
class do_while_invoker ):E'`ZP!F  
  { WguV{#=H  
public : }}s) +d  
template < typename Actor > &ps6s.K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N7B}O*;  
  { AzX(~Qc  
  return do_while_actor < Actor > (act); qS82/e)7  
} s=jO; K$  
} do_; ddMM74  
p;ZDpR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D[W}[r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2$Y3[$  
最后来说说怎么处理break和continue _6I>+9#C  
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。 SD I,M  
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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