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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z4 +6'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $R2iSu{kO  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 0//?,'.  
=x/Ap1  
"[rChso  
%9!, PeRe  
  class filler M;\iL?,  
  { N%k6*FBp~  
public : 1webk;IM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |KHaL?  
} ; AUm"^-@x#>  
e bSG|F  
ueyz@{On~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ?W*{% my  
+EZ Lic  
ur,!-t(~t  
4Y)rgLFj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <GbF4\ue  
5*ip}wA  
kf8-#Q/B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 78}QaE  
v\3:R,|'  
(|<e4HfZL  
!y&uK&1  
二. 战前分析 &o$z[ b  
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。 G^`IfF-j  
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 5,I|beM  
3++}4%w  
4;]<#u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =q1=.VTn  
  /* --------------------------------------------- */ (aAv7kB&  
vector < int *> vp( 10 ); g ni=S~u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `K,{Y_  
/* --------------------------------------------- */ q`HuVilNH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ''{REFjK7  
/* --------------------------------------------- */ 6`>WO_<z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bjQp6!TsZ  
  /* --------------------------------------------- */ ~6HpI0i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "$->nC.  
/* --------------------------------------------- */ u3"0K['3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G E=J Y  
MX@t[{Gg9  
otA59 ;Z  
5s=ZA*(sY  
看了之后,我们可以思考一些问题: c>_tV3TDA  
1._1, _2是什么? LW={| 3}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i++a^f  
2._1 = 1是在做什么? YP^=b}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1 ZL91'U  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 FeW}tKH  
zn,y'},  
O_9M /[<  
三. 动工 MI: rH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g*]hmkYe9  
n~1F[ *  
W'|NYw_B  
iKJ-$x_5  
template < typename T > p<eu0B_V  
class assignment DjyqQ yq~  
  { dRdI('  
T value; Frn<~  
public : {7k Jj(Ue  
assignment( const T & v) : value(v) {} N('=qp9  
template < typename T2 > iS p +~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @U8}K#  
} ; [@VM'@e7  
q9e(YX>  
Y FJw<5&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PBeBI:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >>cb0fH5  
$U_M|Xa  
Fy; sVB  
9QQiIi$74U  
  class holder XIGz_g;#'w  
  { R ]h3a :ic  
public : 6"h,0rR  
template < typename T > }508wwv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :F |ll?  
  { w4nU86oZYl  
  return assignment < T > (t); AV>_ bw.  
} L">\c5ca  
} ; mn].8 F  
o2 ;  
jIL+^{K<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d-sT+4o}  
>\7M f@c  
  static holder _1; 6e;POW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WYUel4Z  
:>|dE%/e$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gTS} 'w{  
而不用手动写一个函数对象。 k-Z :z?M  
,M.phRJ-`  
4,P(w+  
1K UM!DUD  
四. 问题分析 j* ZU}Ss  
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。 kSpy-bVn  
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。 qs%UJ0tR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -U{CWn3G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y#5v5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -d.i4X3j  
kaT  !   
五. 问题1:一致性 H%bc.c  
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?| EzeU-!|W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n *EGOS  
h"y~!NWn  
struct holder `-!kqJ  
  { bZ>dr{%%e  
  //  Zsn@O2  
  template < typename T > 2lCgUe)N  
T &   operator ()( const T & r) const ]6 HR  
  { 3L CT-rp  
  return (T & )r; =.qX u+  
} \ iA'^69  
} ; y9N6!M|'y  
P6I<M}p  
这样的话assignment也必须相应改动: /^L <q  
'T|EwrS j  
template < typename Left, typename Right > ' GUCXx  
class assignment y`i?Qo3  
  { zsLMROo3  
Left l; o-o -'0l  
Right r; [4hi/6 0  
public : gq]@*C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  )$GCur~  
template < typename T2 > P }^Y"zF2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kL F~^/  
} ; !9{hbmF#  
qj/Zk [  
同时,holder的operator=也需要改动: g=KvCqJN  
FUXJy{n6"2  
template < typename T > N4z[=b>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ilXKJJda  
  { Zd'Yu{<_2N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5UJ ?1"J  
} fk9q3  
 LJ;&02w@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nLOK1@,4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P3IBi_YyG1  
wwRPfr[  
return l(rhs) = r; ACy}w?D<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2$MoKO x8$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?lfyC/  
Bd 0oA )i  
template < typename Tp > =''WA:,=h  
class constant_t Wx8:GBM$2  
  { S?6 -I,]h  
  const Tp t; Td|u-9OM  
public : *~YdL7f)J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~]#-S20  
template < typename T > Uf|uFGb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 71>,tq  
  { 9XYm8g'X  
  return t; Zoc4@% n  
} YXZP-=fB>i  
} ; QVJpX;u  
5|~nX8>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SSCs96  
下面就可以修改holder的operator=了 )hl7)~S<  
}!{R;,5/n  
template < typename T > ;N(L,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D/Ok  
  { uY(8KW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m?4hEwQxf  
} :<bhQY  
3!\h'5{  
同时也要修改assignment的operator() maDWV&Db  
Woj5 yr  
template < typename T2 > ~;]kqYIJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7V8k =  
现在代码看起来就很一致了。 n?$c"}  
#R:&Irh  
六. 问题2:链式操作 NA/`LaJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :hs~;vn)  
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。 343d`FRa}  
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。 .D ^~!A  
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。 AX$r,KmE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >qOG^{&x  
4ryG_p52l  
template < typename T > q4Wr$T$gs=  
struct result_1 %cg| KB"l  
  { $pAJ$0=sw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ye=4<b_  
} ; Q.$Rhjb  
7 s{vou  
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: -e}(\  
H7.l)'  
template < typename T > h2T\%V_j  
struct   ref MTCfs~}m  
  { BCe'J!  
typedef T & reference; RZV6;=/  
} ; [.fh2XrVM  
template < typename T > 8ta @@h  
struct   ref < T &> !hZ: \&V  
  { *|g[Mn  
typedef T & reference; 5N $XY@  
} ; Nj3iZD|  
6 h#U,G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dt:$:,"   
z9[TjTH^}T  
template < typename T > 3k9n*jY0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $'3xl2T  
  { U< G2tn(  
  return l(t) = r(t); Y2QX<  
} /Yp#`}Ii  
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。 ?$109wZ:9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1Y'4 g3T  
D;V[9E=g/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0dC5 -/+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yu3S3aRE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X n!mdR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 50N4J  
最后的布局是: "g ^i%  
                Add f<@!{y 2Xe  
              /   \ |cma7q}p  
            Divide   5 a2?@OJ  
            /   \ zw'%n+5m  
          _1     3 @GXKqi  
似乎一切都解决了?不。 8(ZQM01;  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Lapeh>1T  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 DhxS@/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ay Uw  
@?s>oSyV  
template < typename Right > OL_#Uu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }e|cszNRd  
Right & rt) const _KloX{a  
  { ?(zCv9Pg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6yYjZ<  
} 0 NSw^dO\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %J'/cmR&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ].Bx"L!B  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (z;lNl(*C  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;d>n2  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 S/*\j7cj  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? g/l:q&Q<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M_+W5Gz<  
Px-VRANZt  
template < class Action > ,_$J-F?  
class picker : public Action 5'DY)s-K  
  { -Sh&x  
public : CN` ~DD{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2aR9vmR  
  // all the operator overloaded rF}Q(<Y86  
} ; izcjI.3e,  
,gpEXU p\  
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。 J:'_S `J  
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: 0datzEns`  
oR8'^G0<  
template < typename Right > G3y8M |:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const sk07|9nU  
  { ]5@n`;&#.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *otgI"y\  
} *MlEfmB(  
y4@gw.pt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GzaGTd.b  
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。 SHSfe{n  
S W6oaa81  
template < typename T >   struct picker_maker )RTWt`  
  { f`;w@gR`=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sMVk]Mb  
} ; vP#*if[V5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wjH1Ombt  
  { zp:QcL"  
typedef picker < T > result; kf<c[su  
} ; {A< 961  
Tc"J(GWG  
下面总的结构就有了: Hn(Eut7%  
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。 vw:GNpg'R6  
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。 RhB)AUAj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pl[@U<8aw  
至此链式操作完美实现。 _OjZ>j<B.  
\6MM7x(U3  
ig YYkt  
七. 问题3 cK\ 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。 Sx J0Y8#z  
|cnps$fk~  
template < typename T1, typename T2 > N2HD=[*cr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \\13n4fAv  
  { ~@6l7H6{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uxDM #  
} gjz-CY.hz  
(y6}xOa(  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <'UGYY\wg0  
<)!,$]S  
template < typename T1, typename T2 > +XO\#$o>W  
struct result_2 (p12=EB<  
  { \X\f ~CB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `) cH(Rj  
} ; J]Z~.f="  
6@8t>"}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6| B9kh}  
这个差事就留给了holder自己。 }Md;=_TP  
    = &pLlG  
#O;JV}y  
template < int Order > (57!{[J  
class holder; .1;UEb|T  
template <> #z%D d{E  
class holder < 1 > Ic_NQ<8  
  { ojlyW})$%  
public : TvDC4tm-:  
template < typename T > I-g/ )2  
  struct result_1  P33xt~  
  { 9NU0K2S  
  typedef T & result; M$Z2"F;  
} ; 3BCD0 %8  
template < typename T1, typename T2 > 0'Ho'wDb  
  struct result_2 51y"#\7  
  { I-r+1gty  
  typedef T1 & result; yCN_vrH>  
} ; =(7nl#o  
template < typename T > 2 HQ3G~U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4RtAwB  
  { b\`S[  
  return (T & )r; r*l3Hrho~K  
} kq5X<'MM9N  
template < typename T1, typename T2 > ]nB|8k=J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yTd8)zWq  
  { %2 zmc%]r  
  return (T1 & )r1; < z2wt  
} <OGG(dI  
} ; ?BfE*I$\h  
+K'Hr: (  
template <> m:?"|.]  
class holder < 2 > 9/(jY$Ar  
  { aU_Hl+;  
public : K$M+"#./  
template < typename T > Wvr{l  
  struct result_1 (n*:LS=0  
  { `nl n@ ;  
  typedef T & result; P Y^#hC5:  
} ; -<6?ISF2  
template < typename T1, typename T2 > BtC*]WB"_'  
  struct result_2 ;cI*"-I:F  
  { z2uL[deN'"  
  typedef T2 & result; rtj`FH??11  
} ; Ck Nl;g l  
template < typename T >  @;bBc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RTm/-6[N  
  { \uJRjw+  
  return (T & )r; ccHf+=  
} ~_D.&-xUF  
template < typename T1, typename T2 > K@O^\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const + t5SrO!`  
  { ;ItH2Lw<&  
  return (T2 & )r2; V]p{jLG  
} H3D<"4Q>  
} ; 9RJF  
/D&&7;jJ  
CBEf;I g  
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> >。 +P2oQ_Fk`9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?q:|vt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @&ZQDi  
9D3{[  
return l(i, j) = r(i, j); !ajBZ>Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "o&8\KSs  
x=oV!x  
  return ( int & )i; T- en|.  
  return ( int & )j; Y_JQPup  
最后执行i = j; .5(YL8d  
可见,参数被正确的选择了。 K oJ=0jM#  
6c-/D.M  
@Vre)OrN#  
JLoF!MK}  
Wo 1x ZZ  
八. 中期总结 }Kp!,  
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: fST.p|b7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I=y7$+7%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s?w2^<P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s@F&N9oh  
m\6/:~qWW  
h_%q`y,  
{zwH3)|Hn  
y{%0[x*N<m  
D'g,<-ahl  
九. 简化 ]`/>hH>+~9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Eomfa:WL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t6DSZ^Zq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: o(*\MT t?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 im<bo Mv  
  +-*/&|^等 M3tl4%j  
2. 返回引用。 D:z'`v0j  
  =,各种复合赋值等 'f5 8Jwql  
3. 返回固定类型。 d:%b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [G<ga80  
4. 原样返回。 m2PUU/8B/  
  operator, p*;!5;OUR  
5. 返回解引用的类型。 ingG  
  operator*(单目) >qeDb0  
6. 返回地址。 \ruQx)5M  
  operator&(单目) s L^+$Mq6  
7. 下表访问返回类型。 cOVj @z  
  operator[] \V? .^/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B=|R?t (*  
  operator<<和operator>> L;Ff(0x|  
qSY\a\.<  
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。 "#1\uoH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  Rb6BY-/J  
r,6~%T0  
template < typename Left > @{Rb]d?&F?  
struct value_return L'+bVP{L  
  { Z-iU7 O  
template < typename T > 4MgN  
  struct result_1 +kL7"  
  { lw@Yn>eza  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >?$2`I  
} ; (i~UH04r>s  
Z& _kq|  
template < typename T1, typename T2 > Lq(=0U\"P  
  struct result_2 m<CrkKfpG  
  { y;b#qUd5a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 67j kU!  
} ; pN9!  
} ; .?Eb{W)^br  
c8uaZvfW  
]LvP)0=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x3+ -wv  
(?z?/4>7<  
下面我们来剥离functor中的operator() PCT&d)}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wm5&5F4:  
#C9f?fnM  
return l(t) op r(t) 25X|N=}   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \e86'&  
return op l(t) kWr1>})'  
return op l(t1, t2) &~:EmLgv  
return l(t) op ]#o;`5'  
return l(t1, t2) op j.=:S;  
return l(t)[r(t)] "Bd-h|J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yYz{*hq  
!>48`o ^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ao K9=F}  
单目: return f(l(t), r(t)); wd`p>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FB6Lz5:Vf  
双目: return f(l(t)); iv*RE9?^  
return f(l(t1, t2)); tA(oD4H9  
下面就是f的实现,以operator/为例 '\bokwsP  
x6cG'3&T  
struct meta_divide hz/mNDE]  
  { L^qCE-[  
template < typename T1, typename T2 > }a"=K%b<\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ii0\Skb  
  {  P^te  
  return t1 / t2; ]]|#+$ ~  
} RP~nLh3=\  
} ; h8/tKyr8(  
Uh/=HNR  
这个工作可以让宏来做: DOWWG!mx  
{ j_-iF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o*K7(yUL4  
template < typename T1, typename T2 > \ e66Ag}Sw|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h1~h& F?  
以后可以直接用 -r *|N.5c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P0 0G*iY~\  
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 lf"w/pb'  
(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。。。) ';R]`vWFe  
C@a I*+@-"  
!Q\*a-C  
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 R+!U.:-yz  
.=:f]fs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %oiF} >  
class unary_op : public Rettype f r~Eb'8  
  { ) f3A\^  
    Left l; #?)6^uTW  
public : [W )%0lx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p@pb[Bx~[  
K~#?Y,}O  
template < typename T > du$lS':`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N[eL Qe]q  
      { GP+=b:C{E  
      return FuncType::execute(l(t)); Sfe[z=7S  
    }  3?D, Wu  
'/`O*KD]  
    template < typename T1, typename T2 > 2Pb+/1*ix  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $'l<2h>4  
      { UG\2wH_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xc[ym  
    } GyL9}  
} ; <Y6Vfee,&  
>V8!OaY5n  
#_^ p~:  
同样还可以申明一个binary_op xDeM7L'  
{ccc[G?>.Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $-/-%=  
class binary_op : public Rettype d"5_x]Z;  
  { z?13~e[D  
    Left l; ;G`]`=s#Lq  
Right r; ,m*HRUY  
public : Q@}SR%p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sDs.da#*2  
X8v)yDtw  
template < typename T > x .@O]}UH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F4~ OsgZ'N  
      { a;dWM(;Kw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gGE{r}$  
    } 2Bi]t%<{  
1<~n2}   
    template < typename T1, typename T2 > +o3n%( ^~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j)G%I y[`  
      { `yq) y>_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _S[@?]=`b  
    } 47Vt8oyh%  
} ; I!Dx)>E&  
?#c "wA&  
c611&  
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 ]u<U[l-w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o[wiQ9Tl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xN$V(ZX4  
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。 c\[&IlM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tYMr  
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。。。 O.#R r/+)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1c/<2xO~  
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) )/f#~$ws  
下面是修改过的unary_op &:C[ nq  
)6XnxBSH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _s-X5 xU  
class unary_op | #a{1Z)  
  { !M}-N  
Left l; o9ys$vXt*  
  g<~ODMCO?W  
public : )s7EhIP  
G~_eBy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wmK;0 )|H  
PRYm1Y  
template < typename T > AvIheR  
  struct result_1 W@GU;Nr  
  { XmO]^ `  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s(5(zcBK  
} ; CNj |vYj  
U4a8z<l$  
template < typename T1, typename T2 > }|-8- ;  
  struct result_2 ,: z]15fX  
  { y]i} j,e0L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; = ?/6hB=7<  
} ; Z @m5hx&  
u ?F},VL;  
template < typename T1, typename T2 > oQ Vm)Bn'R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const we}5'bS>  
  { vGH]7jht  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }!*|VdL0  
} $Y$s*h_-/<  
[$>@f{:  
template < typename T > $^e_4]k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ z*<^ONq  
  { LEg|R+ 6E  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7k#>$sY+  
} , P1m#  
fP;I{AiN~  
} ; P$O@G$n  
%0u5d$bq  
&"1_n]JO  
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 H11@ DQ6  
好啦,现在才真正完美了。 /K,@{__JP  
现在在picker里面就可以这么添加了: -G1R><8[  
j9%vw.3b  
template < typename Right > vl`St$$|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s }^W2  
  { 1 j|XC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  Cb|R  
} hR>`I0|p&  
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。 zyK11  
:W'.SRD  
 OtZtl* 5  
-|czhO)R  
~vZ1.y4  
十. bind Ko0T[TNkh  
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。 z.t,qi$;{U  
先来分析一下一段例子 Hc0V4NHCaL  
Yk7^?W  
Pj^Ccd'>=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,+5 !1>\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AUU(fy#<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ZI!;~q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?I.bC   
我们来写个简单的。 2ZxZ2?.uJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /5XdZu6k`h  
对于函数对象类的版本: 8?o{{ay  
)d5mZE!3  
template < typename Func > p AtxEaXh  
struct functor_trait p!(]`N   
  { Kku@!lv  
typedef typename Func::result_type result_type;  ZN;fDv  
} ; BLo=@C%w5  
对于无参数函数的版本: aXD|XE%  
AIwp2Fz  
template < typename Ret > x1`Jlzrp,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~HX'8\5  
  { B{Lzgw u;  
typedef Ret result_type; ];Bk|xJ/>  
} ; <*4r6UFR  
对于单参数函数的版本: -fx$)d~  
Xu[A,6  
template < typename Ret, typename V1 > wIQt f|ZI>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z0tm3ovp  
  { Nu%MXu+  
typedef Ret result_type; ^<e(3S:  
} ; K&iU+  
对于双参数函数的版本:  u+]8Sq  
!2g*=oY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iC<qWq|S_m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k`,>52  
  { meyO=>  
typedef Ret result_type; , *Z!Bd8  
} ; h\OMWJ~  
等等。。。 Ivc/g,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p w`YMk  
HS 1zA  
template < typename Func > Bjsg!^X7  
struct func_return RZ:= ';  
  { n]WVT@  
template < typename T > #; >v,Jo  
  struct result_1 USyOHHPW@  
  { H_7EK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b(:U]>J  
} ; q{+Pf/M5  
10e~Yc  
template < typename T1, typename T2 > 4#w Z#}  
  struct result_2 $2pkh%  
  { QetyuhS~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; : ]~G9]R`  
} ; @L5s.]vg=  
} ; |]x>|Z?/u  
\zyvu7YA  
qv$m5CJvK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >du|DZq  
QNgfvy  
template < typename Func, typename aPicker > - 1tiy.^$F  
class binder_1 '@,M 'H{  
  { PFPZ]XI%F  
Func fn; 5}"9)LT@@w  
aPicker pk; Hn!13+fS  
public : yk&PJ;%O<  
~-o[v-\  
template < typename T >  <]h?_)  
  struct result_1 4b :q84  
  { f#b;s<G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4S3uzy%  
} ; xy[aZr  
$irF  
template < typename T1, typename T2 > jdAjCy;s!  
  struct result_2 wOs t).  
  { LF\HmKM,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eNX!EN(^  
} ; GEUC<bL+  
)@[##F2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4Bz:n  
=`Lci1#pu}  
template < typename T > H[D<G9:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $u P'>  
  { EE$\8Gx']!  
  return fn(pk(t)); VHqHG`}:  
} 6,a:s:$>}R  
template < typename T1, typename T2 > SZ(]su:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X_aC$_b  
  { yr/G1?k%ML  
  return fn(pk(t1, t2)); 7B{LRm6;Vu  
} 2rPmu  
} ; chA7R'+LA  
 x>$e*  
_=-B%m  
一目了然不是么? cK.z&y0]  
最后实现bind o&ETs)n|  
?!HU$>  
6W[~@~D=  
template < typename Func, typename aPicker > h5<eU;Rw+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |wINb~trz  
  { F<TIZ^gFP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *WaqNMD[%  
} B;e (5y-  
Yhte&,D"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f9D01R fo  
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。 @L$!hTaP  
sm"s2Ci=}  
十一. phoenix L Q0e@5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Kv9Z.DY  
T:Nc^QP|tm  
for_each(v.begin(), v.end(), O',Vce$  
( N@0cn q:"  
do_ ;2P  
[ )M><09  
  cout << _1 <<   " , " "S H=|5+  
] lHAWZyO  
.while_( -- _1), % :h %i|  
cout << var( " \n " ) Z+=M_{`{  
) $C{,`{=  
); }i{A4f `  
T~L&c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: h0$Y;=YA  
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 p(6 sN=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _\na9T~g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]I_*+^?tI  
BP}@E$  
~7an j.  
template < typename Cond, typename Actor > "VDMO^  
class do_while E>+>!On)b  
  { -9::M}^2  
Cond cd; dIfy!B"  
Actor act; 2+_a<5l~  
public : IC?(F]$%>  
template < typename T > .+,U9e:%  
  struct result_1 o7 t{?|  
  { qVfl6q5  
  typedef int result_type; stUUez>  
} ; Re&"Q8I.8  
u"4 B5D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C]p@7"l  
7Ja*T@ !h  
template < typename T > bF6J>&]!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c_8<N7 C  
  { MqJ5|C.q  
  do =3 Vug2*wd  
    { \ 'Va(}v  
  act(t); s&Y"a,|Z  
  } ?w+ V:D  
  while (cd(t)); "F%JZO51  
  return   0 ; {`G d  
} X'-Yz7J?o  
} ; 1X&.po  
i[@13kr  
nwh@F1|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n}j6gN!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。 JJM<ywPGp  
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。 9v[V"m`M  
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。 > (9\ cF{  
下面就是产生这个functor的类: eIfQ TV  
4e Y?#8  
NB4O,w  
template < typename Actor > -sfv"?  
class do_while_actor U(9_&sL  
  { P6R_W  
Actor act; L-!1ybB^  
public : [ r8 ZAS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wV"`Du7E;  
P/girce0  
template < typename Cond > &'x~<rx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f+Sb> $  
} ; @(~:JP?KNC  
r]UF<*$  
Z sTtSM\Ac  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !~Uj 'w  
最后,是那个do_ }}{n|l+R5  
qfyZda0d  
{VE h@yn  
class do_while_invoker QCF'/G  
  { {@^;Nw%J  
public : %^pi  
template < typename Actor > yGf7k>K'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `(sb  
  { LWN {  
  return do_while_actor < Actor > (act); Wc[,kc  
} UnF8#~  
} do_; ^k;]"NR  
=O![>Fu5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2t-w0~O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \A"o[A2v  
最后来说说怎么处理break和continue 9)ALJd,M  
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。 _!R$a-  
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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