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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `Mj}md;O"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TJ8E"t*)  
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, x`RTp:#  
]q5`YB%_  
,B}I?vN.  
Ty(@+M~-  
  class filler V&]DzjT/  
  { LA3<=R]  
public : ~tFqb<n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zQ6p+R7D  
} ; tirIgZ  
r\6"5cQ=  
4M&`$Wim  
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: xda; K~w  
qB]i6*  
#%@*p,xh  
G.'+-v=\]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;^Sr"v6r>u  
hG~reVNf  
n(nBRCG)o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m9}AG Rj  
[L $9p@I  
2 !" XzdD  
l&YKD,H};  
二. 战前分析 mV^Zy  
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。 5F|8?BkOL^  
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 u}bf-;R  
z\ss4  
6C4'BCYW(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8;Fn7k_Uf  
  /* --------------------------------------------- */ ,fIe&zq  
vector < int *> vp( 10 ); $eV$2p3H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9vNkZ-1  
/* --------------------------------------------- */ ;;$#)b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vKwQXR~C  
/* --------------------------------------------- */ p,pR!qC>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7+TiyY]K  
  /* --------------------------------------------- */ "N:XzG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :!;'J/B@..  
/* --------------------------------------------- */ ]9=h%5Ji>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AB Xl  
j6~nE'sQ  
pu!dqF<  
Fhz*&JC#  
看了之后,我们可以思考一些问题: 49Df?sx  
1._1, _2是什么? ' /Bidb?  
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。 M}_ i52  
2._1 = 1是在做什么? "!>DX1rsi  
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。 Ed0IWPx  
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。 m+{K^kr[  
z)XRx:YU;$  
t&5%?QyM  
三. 动工 B{oU,3U>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &bqT /H18  
Iq+>qX   
A`}yBSb  
N$Y" c*  
template < typename T > y~ G.V,0  
class assignment IvpcSam'  
  { q1y/x@  
T value; 1iL 'V-y  
public : vQF vtwd  
assignment( const T & v) : value(v) {} vvB(r!  
template < typename T2 > Gc.P,K/hr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H* ,,^  
} ; O=)  
S1_6C:^k  
wpA`(+J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )CI1;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nFX_+4V2  
'tN25$=V&W  
L.xZ_ 6  
PqNFyQkl  
  class holder #B'aU#$u  
  { RWgDD;&_[a  
public : oIGrA-T}  
template < typename T > Mh(]3\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ES<1tG  
  { uUE9g  
  return assignment < T > (t); Ub0/r$]DK  
} l ?Y_~Wuw  
} ; pqvOJ#?Q}=  
Z') pf  
JO&JP3N1  
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: 2LCB])X  
lX:|iB  
  static holder _1; oMcK`%ydm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @L84>3O  
U(&oj e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r8xyd"Axy  
而不用手动写一个函数对象。 rdJm{<  
qLncn}oNM  
|6J ?8y  
]!:oYAm  
四. 问题分析 2y0J`!/)  
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。 P ]N [y  
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。 @vgG1w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KDi|(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `&M{cfp_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Gx?+9C V  
v,NHQyk  
五. 问题1:一致性 Y**|N8e  
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?| HLQ"?OFlz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mtic>  
: Ud[f`t  
struct holder %v5R#14[n  
  { ArLvz5WV  
  // O9v_y+M+M  
  template < typename T > Xog/O i  
T &   operator ()( const T & r) const Q_*_?yf  
  { lM\LN^f5*  
  return (T & )r; \8uo{#cL8  
} c- $Gpa}M  
} ; 7>o .0  
Ocg"M Gb  
这样的话assignment也必须相应改动: BUUf;Vv  
Kj=gm .  
template < typename Left, typename Right > G" b60RQ  
class assignment W:&R~R  
  { U IJx*  
Left l; nR \'[~+  
Right r; pvWau1ArNq  
public : <Pqv;WI|R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bTmL5}n  
template < typename T2 > ofc.zwH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c"YXxA J  
} ; p?(L'q"WK  
Rz%e>)  
同时,holder的operator=也需要改动: n[xkSF^)  
$*MCU nl  
template < typename T > }6RT,O g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const = Je>`{J  
  { 9G?ldp8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qcB){p+UQ  
} <T,A&`/  
!jX4`/n2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -*VKlZ8-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  ~m=EM;  
?dy~ mob  
return l(rhs) = r; ;#?M)o:q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 cH`^D?#se  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \9c$`nn  
V}8$p8#<@  
template < typename Tp > To"dG& h  
class constant_t >O{7/)gS^  
  { #mc!Wt 10  
  const Tp t; _"f  :`  
public : <)m%*9{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x2wg^$F*oO  
template < typename T > I@7/jUO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'UwI*EW2S  
  { ^tAO_~4  
  return t; 9w ~cvlv[  
} nnCug  
} ; QEJGnl676  
\3Jq_9Xv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s3t!<9[m  
下面就可以修改holder的operator=了 ija: H'j  
M-9gD[m  
template < typename T > "e62/Ejg%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e1 a*'T$z  
  { is#8R:7.:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BA+_C]%ZJ  
} 4,1oU|fz  
QXQ  
同时也要修改assignment的operator() z]#hWfM4B:  
SE`l(-tL  
template < typename T2 > *Zkss   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z!\@%`0$  
现在代码看起来就很一致了。 }5gr5g\OtP  
S ~|.&0"\  
六. 问题2:链式操作 cH"@d^"+q|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xPQL?.  
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。 it}-^3A M  
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。 j7/(sf  
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。 #)74X% 4(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )SiY(8y  
Y6eEGo"K.+  
template < typename T > J?jeYW   
struct result_1 }iNY_I c  
  { TETsg5#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,P@QxnQ   
} ; `"Dy%&U  
XZO<dhZX:  
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: XiG88Kwv  
|R~;&x:  
template < typename T > "6V_/u5M;=  
struct   ref O,9X8$5H-a  
  { v*D FiCQD  
typedef T & reference; bj.]o*u-  
} ; ZjD2u 8e  
template < typename T > d| \#?W&  
struct   ref < T &> )6G+tU'  
  {  y h-9u  
typedef T & reference; Q-Y@)Mf~?0  
} ; I"V3+2e  
tJ>d4A;8x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >@Khm"/T  
w:R]!e_6\9  
template < typename T > X,53c$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `q1}6U/k  
  { Na;t#,  
  return l(t) = r(t); P rt#L8  
} 2o}8W7y  
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。 -9Xw]I#QR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *<3iEeO/R  
Y D+QX@  
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 I)uASfT$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V,'FlU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <M>#qd@c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  RA~_]Hk  
最后的布局是: /K&wr6  
                Add +{bh  
              /   \ 0Cv4/Ar(  
            Divide   5 Ae3#>[]{  
            /   \ n%Rjt!9  
          _1     3 PE +qYCpP9  
似乎一切都解决了?不。 GYTbeY  
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。 t"FRLC  
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。 {S# 5g2  
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: <C2c" =b  
!FO:^P  
template < typename Right > aw;{<?*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e1Dj0s?i~K  
Right & rt) const ook' u }h  
  { }:tAKO=+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UeC 81*XZ  
} __Vg/C!W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +X{cN5Y K  
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。 yRSy(/L^+  
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。 H d96[Uo  
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。 &FT5w T  
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。 pvK \fSr  
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? GA}hp%  
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: eU<]h>2  
!^rITiy  
template < class Action > m(Pz7U.Q  
class picker : public Action >c~9wv  
  { ^*j[&:d  
public : y81#UD9[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G*kXWEx  
  // all the operator overloaded mCZF5r  
} ; x|P<F2L  
m7bn%j-{$f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )4VL m  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: hv_pb#1Ks  
=2GP^vh  
template < typename Right > OdtbVF~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I3F6-gH  
  { 6= aBD_2@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tOp:e KN  
} ;RTrRh0v  
c+YYM :S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kfG65aa>_  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 H@OrX  
.T N`p*  
template < typename T >   struct picker_maker 'IqK M  
  { /I`!i K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6kmZ!9w0|  
} ; t8a@L(J$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HCn ]#  
  { !Barc ,kA  
typedef picker < T > result; ;^*+:e  
} ; \M1M2(@pDJ  
GXAk*vS=G  
下面总的结构就有了: (tz_D7c$F  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 g)| ++?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 GhfUCW%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p.W*j^';Q  
至此链式操作完美实现。 Ty,)mx){)  
JCU3\39}  
GwIfGixqH  
七. 问题3 r>:7${pF  
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。 =-s20mdj  
E?c{02fu  
template < typename T1, typename T2 > Lb3K};SIV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PU/Br;2A  
  { IP4b[|ef  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *~lgU4  
} >Qbc(}w  
 lN`_0  
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: g,GbaaXH  
YO!7D5rV#  
template < typename T1, typename T2 > K1wN9D{t'  
struct result_2 ; K 6Fe)  
  { :"+UG-S$6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \eSk7C  
} ; +` Y ?-  
<[B[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _2Xu1q.6~5  
这个差事就留给了holder自己。 V]PhXVJ  
    i,b7Ft:F&  
+}L3T"  
template < int Order > _>)"+z^r  
class holder; s2v#evI`+  
template <> qLi1yH  
class holder < 1 > JW.&uV1Z  
  { C.e|VzQa  
public : :AcN b  
template < typename T > 41Q   
  struct result_1 a:%5.!Vd  
  { P(i2bbU  
  typedef T & result; ~TK^aM  
} ; =O:ek#Bp  
template < typename T1, typename T2 > &*:)5F5  
  struct result_2 cyP* QW[  
  { 64?$TT  
  typedef T1 & result; V7'x? pt  
} ; BG?2PO{  
template < typename T > eHyuO)(xH1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =v`&iL~m  
  { +PXfr~ 4  
  return (T & )r; -V_S4|>   
} 0BP~ 0z  
template < typename T1, typename T2 > <m gTWv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iZUz6  
  { 7MJ)p$&  
  return (T1 & )r1; _$_CR\$  
} v%~ViOgL\  
} ; " /-v 9  
4^}PnU7z  
template <> m]}"FMH$  
class holder < 2 > [a*>@IR  
  { >@e%,z  
public : R$m?&1K  
template < typename T > aNU%OeQA  
  struct result_1 =0fx6V  
  { `rJ ~*7-  
  typedef T & result; M@[gT?m v1  
} ; 0]0M>vx u  
template < typename T1, typename T2 > \gv x)S11  
  struct result_2 %9)J-B  
  { c0p=/*s(  
  typedef T2 & result; Z'bMIdV  
} ; V)jhyCL  
template < typename T > U*h)nc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yaepy3F  
  { 6T_c#G5  
  return (T & )r; I _G;;GF  
} dg8\(G  
template < typename T1, typename T2 > w~?eX/;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r(CL=[  
  { $oj<yH<i  
  return (T2 & )r2; 5R G5uH/-<  
} ,R6$SrNcd  
} ; nE%qm -  
YZ P  
gcF><i6  
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> >。 M_I\:Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eA^|B zU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E zUjt)wF  
<9ph c  
return l(i, j) = r(i, j); f#b[KB^Z,2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W)O'( D  
SJ@_eir\o  
  return ( int & )i; 1D]wW%us  
  return ( int & )j; `q*ABsj  
最后执行i = j; [}3Y1t{G  
可见,参数被正确的选择了。 H>9$L~  
z8MYgn 7  
FgaBwd^W  
8=uljn/  
')<$AMy1  
八. 中期总结 !I&Sy]G  
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: H;E{Fnarv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MLX.MUS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [%:NR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f#mpd]e+6  
x #g,l2_!  
5H2|:GzUc  
|{Q,,<C  
B;Vl+}R  
1<5yG7SZ  
九. 简化 e#^by(1@}  
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。 o}z}79Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &h-1Z}  
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: +0DIN4Y(4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ok'1  
  +-*/&|^等 eF@E|kK  
2. 返回引用。 0M p>X  
  =,各种复合赋值等 % e(,PL  
3. 返回固定类型。 P@#6.Bb#V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RZjR d  
4. 原样返回。 cjk5><}`H7  
  operator, Lif mYn[  
5. 返回解引用的类型。 /^"TMm   
  operator*(单目) cae}dHG2  
6. 返回地址。 W%o){+,  
  operator&(单目) [#tW$^UD  
7. 下表访问返回类型。 qsp,Usu/  
  operator[] PhQD}|S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FW4 hqgE@  
  operator<<和operator>> 03PVbDq-  
c=gUY~Rl  
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。 jWz-7BO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {)M4h?.2  
+Muyp]_  
template < typename Left > 1 /`>Eh  
struct value_return T>?~eYHXs  
  { v3p..A~XZ.  
template < typename T > pP#?|  
  struct result_1 8"@<s?0\"  
  { -:QyWw/d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $lQi0*s  
} ; W[jxfZD9v  
yQ}~ aA#h  
template < typename T1, typename T2 > tv0xfAV  
  struct result_2 km^AX:r1  
  { khR3[ju{^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n F-FoO98  
} ; "YBA$ef$  
} ; 86Rit!ih  
p4[W@JV  
/X?Nv^Hy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d09GD[5  
;# {x_>M  
下面我们来剥离functor中的operator() >iCMjT]4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9#p^Z)[)-  
ns3k{l#  
return l(t) op r(t) }X UHP%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G`n-WP  
return op l(t) \bg^E>-  
return op l(t1, t2) L \$zr,=C  
return l(t) op @.0,k a,X  
return l(t1, t2) op #wo_  
return l(t)[r(t)] Kq*^*vWC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `>*P(yIN  
]mc,FlhU@  
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: 4 qnQF]4  
单目: return f(l(t), r(t)); #\jPBLc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _w26iCnB{  
双目: return f(l(t)); ,To ED  
return f(l(t1, t2)); G$Dg*<  
下面就是f的实现,以operator/为例 qUo(hbp  
1 ID! rxE  
struct meta_divide H$;\TG@,  
  { 6hZhD1lDG^  
template < typename T1, typename T2 >  LKm5U6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \KEL.}B9E  
  { hk=+t&Y<H  
  return t1 / t2; |`|b&Rhu  
} ILQg@J l  
} ; UeRenp  
Kb}N!<Z*  
这个工作可以让宏来做: 9=/8d`r  
K+7xjFoDIR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l`1ZS8 [.  
template < typename T1, typename T2 > \ J:>TV.TP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^a(q7ZfY  
以后可以直接用 _E~uuFMn*R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cx02b-O  
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 @<Y Za$`  
(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。。。) n;MoMGnPh,  
:\>UZ9h #  
DQ~@=%?ni  
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 LR^b?.#>  
$UH_)Q2#J^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WcdU fv(>  
class unary_op : public Rettype :!|xg! |y  
  { Wbc % G8  
    Left l; j/W#=\xz  
public : (cMrEuv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :s4CWE d  
)I*V('R6|  
template < typename T > /E*P0y~KTW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;zGGT^Dn  
      { u%T.XgY=j  
      return FuncType::execute(l(t)); & z?y  
    } ]\GGC]:\@  
dx~F [  
    template < typename T1, typename T2 > Sy8Og] a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IX3r$}4  
      { 4iKT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8>w/Es5  
    } #)\KV7f! ;  
} ; tkd2AMkh!  
=7jkW (Q  
*d%m.:)N  
同样还可以申明一个binary_op wp@c;gK7  
iA:CPBv_mu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F'Wef11Yz  
class binary_op : public Rettype +x WT)h/  
  { 7`P(LQAr!  
    Left l; j6Vuj/+}  
Right r; O ~"^\]\  
public : a ZfX |  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' rXkTm1{  
s(zG.7*3n  
template < typename T > ]ao]?=q C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ArF+9upGY  
      { WJ mj|$D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lfCoL@$6D  
    } aZmSCi:&'  
=!p6}5Z  
    template < typename T1, typename T2 > &<L+;k~P%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^*Ca+22xO  
      { hLBX,r)u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ql],Wplg  
    } \n/_ Px  
} ; ty(F;M(  
Z EG  
0C3CqGP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /*st,P$"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }<XeZ?;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2p@S-Lp  
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。 cA_v*`YL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YKj7~yK?  
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。。。 3:S Ex;d+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GT* \gZ  
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) .vwOp*3\  
下面是修改过的unary_op +   
4,FuQ}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (3 B; V  
class unary_op cl^tX%  
  { xpUaFb  
Left l; 27gK Y Zf;  
  yl)}1DPP  
public : :h?Zg(l  
Pgb<;c:4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %  &{>oEQ  
kE/>Ys@w  
template < typename T > HlLF<k~}  
  struct result_1 K+PzTGWq^  
  { nB"q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >H[&Wa+_  
} ; 4RJ8 2yq-  
Fj -mo>"  
template < typename T1, typename T2 > v?5Xx{ym  
  struct result_2 8la.N*  
  { s +^YGB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HIeWgw^"  
} ; wvsTP32]  
/6b(w=pk  
template < typename T1, typename T2 > A'p"FYlCW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,??xW{* |  
  { l 8n#sGA%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -N~*h  
} wE;??'O'l  
 E~jNUTq  
template < typename T > 0g~WM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &KX|gB'  
  { 8&f}GdZh  
  return OpClass::execute(lt(t)); C KBLM2 D  
} {b8!YbG  
&YDb/{|CIC  
} ; zH}u9IR3`  
vUY?Eb[  
tbl!{Qwx  
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 n!A')]y"  
好啦,现在才真正完美了。 a:7"F{D91  
现在在picker里面就可以这么添加了: &> p2N  
coiTVDwA  
template < typename Right > ` L6H2:pf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O"nY4  
  { _T<ney}Y<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X_ !Sm  
} E _/v$  
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。 jrvhTej  
]nEN3RJ  
:~{XL>:S  
"u3  
{y)s85:t  
十. bind gXE'3  
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。 VABrw t  
先来分析一下一段例子 '[{M"S  
b'St14_  
Hvnak{5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j}X4#{jgC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^kch]?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jgVra*   
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。 nZ$,Bjb  
我们来写个简单的。 zZ[SC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W#8qhmt  
对于函数对象类的版本: pIqPIuy  
hUxpz:U*  
template < typename Func > A!ba_14  
struct functor_trait V89!C?.[]1  
  { d&n0:xOc  
typedef typename Func::result_type result_type; gOx4qxy/m|  
} ; K/, B  
对于无参数函数的版本: 44 o5I:  
UFyGp>/06  
template < typename Ret > sYYg5vL9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VX[{X8PkS  
  { 6<(HT#=#  
typedef Ret result_type; +7|Oy3s  
} ; "a?k #!E  
对于单参数函数的版本: [f:>tRdH  
`i9WnPRt  
template < typename Ret, typename V1 > q@8Rlc&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 13}=;4O  
  { XaR(q2s  
typedef Ret result_type; Fu^^Jex  
} ; 49 fs$wr@  
对于双参数函数的版本: A&Ut:OiA  
X:j&+d2g0/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F'C]OMBE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $ *MjNj2  
  { nR!qolh  
typedef Ret result_type; Y GO ;wIS  
} ;  h%E25in  
等等。。。 V<\:iNXX{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  8Nd +  
]Q6,,/nn  
template < typename Func > cJ&l86/l1  
struct func_return w44{~[0d4  
  { r&o%n5B  
template < typename T > 5u~Ik c~  
  struct result_1 xPq3Sfg`A  
  { qV/"30,K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o5BOe1_Pw  
} ; $QNfy.6Tn  
0 -=onX  
template < typename T1, typename T2 > ZT"?W $  
  struct result_2 cd) <t8^KE  
  { O)\xElu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q.K >v'  
} ; h:a5FK@  
} ; !}l)okQH<#  
<*8nv.PX*  
~ W52Mbf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /UN%P2>^1  
TN7kt]a2  
template < typename Func, typename aPicker > sOz jViv  
class binder_1 Tk|0 scjE^  
  { j ;VYF  
Func fn; <saS2.4  
aPicker pk; 44kY[jhf  
public : L6r&Y~+/  
#y-OkGS ^  
template < typename T > O4]Ss}ol  
  struct result_1 :}+U?8/"7  
  { uLe+1`Y5Ux  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w{I60|C]*  
} ; qf4|!UR{  
u'yePJTE  
template < typename T1, typename T2 > va~:oA  
  struct result_2 EpOVrk  
  { K 2LLuS!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B?#@<2*=L  
} ; ?#,\,  
>+#TsX{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I".d>]16|  
;6fkG/T  
template < typename T > #)my)}o\p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :3Ty%W&&  
  { h,TDNR<1L  
  return fn(pk(t)); {;f` t3D  
} lJ}G"RTm  
template < typename T1, typename T2 > G1$DV Go  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /5U?4l(6[f  
  { d<`Z{"g NS  
  return fn(pk(t1, t2)); b:Rl }"a  
} <9\_b 6  
} ; 4&$hBn=!  
!6f#OAP\  
mEyZ<U9  
一目了然不是么? < g6 [mS  
最后实现bind Bi?.G7>  
90K&s#+13  
@@SG0YxZ  
template < typename Func, typename aPicker > Vu~mi%UH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Zt[ P kBi  
  { M~ynJ@q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +es.V /  
} Xa9G;J$  
WXO@oZ!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %8S!l;\H5  
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。 o#%2N+w  
8I@= ?  
十一. phoenix r IS \#j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Rjm5{aa-  
M#F;eK2pf  
for_each(v.begin(), v.end(), UL"Jwq D  
( ]C5JP~ #z  
do_ )7c^@I;7  
[ ``>WFLWTn  
  cout << _1 <<   " , " "z@q G]#5  
] ew }C*4qH  
.while_( -- _1), G>*s+  
cout << var( " \n " ) l#]Z?zW.  
) c @2s!bs  
); el+euOV  
P(A%z2Ql  
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: x<9|t(  
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 s- g[B(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |W\CV0L2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O yj!N`&z@  
5hg>2?e9s?  
tao3Xr^?  
template < typename Cond, typename Actor > (_U&EX%  
class do_while r95$B6  
  { D&Ngg)_Mq  
Cond cd; MEq ()}7P  
Actor act; Q0ev*MS9Z  
public : JGH9b!}-1  
template < typename T > J^0co1Y0  
  struct result_1 p]=8=pE<  
  { ]yCmGt+b  
  typedef int result_type; SGjaH 8z  
} ; i"sVk8+o!  
A+;]# 1y(D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  LDwu?"P!  
y~p7&^FeR  
template < typename T > NTgk0cq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y @pkfH  
  { kTs)u\r.  
  do RQ}x7< /{  
    { t2tH%%Rs  
  act(t); UmInAH4  
  } p5G O@^i  
  while (cd(t)); <[l2]"Q  
  return   0 ; `I_%`15>  
} fs~n{z,ja%  
} ; ]#S.L'  
l|j&w[c[Q0  
_qJ[~'m<^C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B'atwgI0  
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。 9I30ULm  
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。 K& 2p<\2  
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。 +z("'Cv  
下面就是产生这个functor的类: o.}^6.h"  
E(]yjZ/  
U5izOFc  
template < typename Actor > >\(Ma3S   
class do_while_actor ~iF*+\  
  { _lyP7$[: c  
Actor act; `C_#EU-  
public : uTB; Bva  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J6NQ5S\  
kD MS7y<s  
template < typename Cond > HRx#}hN?+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z0`?  
} ; _Y\@{T;^Zb  
"%A[%7LY  
?vf\_R'M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &WvJg#f  
最后,是那个do_  Q+dBSKSK  
Qpf BM  
K<Ct  
class do_while_invoker %z8@;  
  { >fs-_>1d  
public : T7cT4PAW  
template < typename Actor > Ldir'FW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3^1)W!n/  
  { !jYV,:'  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;M4N=G Wd4  
} +u25>pX  
} do_; R&PQ[Xc  
K"-N:OV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )m5<gp`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |a\s}M1  
最后来说说怎么处理break和continue >KGQ#hnH  
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。 {fIH9+v  
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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