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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O(,Ezy x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m\U@L+L  
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, JO5~Vj_"  
]eb9Fq:N7  
E& T9R2Y  
*La*j3|:  
  class filler dGQxGt1  
  { 8^p/?R^bu  
public : ^SxB b,\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eznw05U  
} ; 8U\;N  
9%oLv25{)  
xBG&ZM4"^f  
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: /#9O{)  
HoymGU`w  
M]jzbJ3Q  
?A(=%c|,g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )H S|pS:  
wGd8q xa  
({Fus@/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RoM'+1nP:#  
Y {Klwn   
+ }(  
z|}Anc[\  
二. 战前分析 R[wy{4<y  
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。 EU ThH.  
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 =w".B[r  
~Ht[kO  
8l>/ZZ.NXi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L GK0V!W  
  /* --------------------------------------------- */ [[JwHM8H&  
vector < int *> vp( 10 ); %&Z!-k(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !rb)Y;WQt  
/* --------------------------------------------- */ J\_tigd   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (o{QSk\  
/* --------------------------------------------- */ vb9G_Pfz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "pdG%$  
  /* --------------------------------------------- */ ; z:}OD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :Ff1Js(Z  
/* --------------------------------------------- */ -#3B>VY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); / !jd%,G  
vBj{bnl  
p(Y'fd}  
KLsTgo|J  
看了之后,我们可以思考一些问题: PAH; +  
1._1, _2是什么? Niou=PI@  
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。 (8@._  
2._1 = 1是在做什么? SWO$# X /  
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。 &kXf)xc<~  
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。 R JnRbaC  
2aW&d=!ZV  
..'^1IOA  
三. 动工 ~?E x?!\9R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jFw?Ky2  
M ,e_=aq  
>8t3a-/  
DB:Ia5|*i  
template < typename T > i4'?/UPc  
class assignment .2!'6;K  
  { /V46:`V  
T value; cc.z C3Hs3  
public : 8NPt[*  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z?G-~3]e  
template < typename T2 > ocAoqjlT[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d '4c?vC  
} ; a[xEN7L~4D  
YX18!OhQ  
h?bm1e5kE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "%<Oadz ap  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x V~`sqf  
,8c`  
0#G&8*FMN  
m-5Dbx!j  
  class holder zYYc#N/  
  { E >KV1P  
public : IBQmm(+v  
template < typename T > Ts|&_|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B:&/*HU  
  { H;G*tje/M  
  return assignment < T > (t); K) sO  
} (3%NudkwT  
} ; \.9-:\'(  
%z`bu2  
<{3VK  
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: :I+%v  
fHb0pp\[.  
  static holder _1; Y=x]'3}^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7zgU>$i  
.^l;3*X@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [FAoC3 k-h  
而不用手动写一个函数对象。 -_%n\#  
kJlRdt2  
U"aFi  
F4e<=R  
四. 问题分析 d; oaG (e  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 H^B/ '#mO  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hoO8s#0ED  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }PK8[N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i 0L)hkV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;I:jd")  
v /G,  
五. 问题1:一致性 9H" u\t|?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| x a7x 2]~-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7 H.2]X  
0{@E=}}h  
struct holder Hp8)-eT  
  { SE;Jl[PgcL  
  // Z[FSy-;"  
  template < typename T > kZ[E493bV  
T &   operator ()( const T & r) const v5;c} n  
  { wX<)Fj'  
  return (T & )r; -SlLX\>p  
} 0V}%'Ec<e  
} ; L/F!Y%=;[  
ql2>C.k3L  
这样的话assignment也必须相应改动: 2Af1-z^^K  
3EI$tP@4  
template < typename Left, typename Right > wg<DV!GZ  
class assignment H`9E_[  
  { Wepa;  
Left l; E/Q[J.$o  
Right r; z$QYl*F1  
public : -Z-|49I/mN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a^@6hC>sr  
template < typename T2 > MkRRBvk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f}Mc2PQ-  
} ; {qp XzxV  
8)\ ?6C  
同时,holder的operator=也需要改动: ;xN 4L  
f-k%P$"X&  
template < typename T > dK#:io[Nz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const HKP<=<8/O  
  { xeIt7b?#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,*+F*:o(m  
} ~Z=Q+'Hu0  
Z7V 1e<E  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %S. _3`A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <2fZYt vt  
%{Kp#R5E  
return l(rhs) = r; .Qyq*6T3&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :Z- = 1b~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uv%T0JA/  
7s4G|N[wR\  
template < typename Tp > ?rKewdGY  
class constant_t N8@Fj!Zi  
  { ]t=m  
  const Tp t; D8m1:kU  
public : ,ZHIXylZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &u&/t?  
template < typename T > i/6(~v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dzjp,c@  
  { ^a0{"|Lq  
  return t; jL8.*pfv  
} ]o$aGrZ  
} ; 5V':3o;D__  
Q( U+o-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p9 <XaJ}   
下面就可以修改holder的operator=了 fa//~$#"{L  
J /mLmSx  
template < typename T > 9. 6"C<eYt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p[2`H$A  
  { F0qpJM,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v-B{7 ~=#Z  
} tg_xk+x  
i882r=TE3  
同时也要修改assignment的operator() <~@}r\  
LUc!a4i"fO  
template < typename T2 > Za_w@o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _ I"}3*  
现在代码看起来就很一致了。 v*iD)k:|t  
K| %.mc s4  
六. 问题2:链式操作 _C2iP[YwQ{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2w_[c.  
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。 !'8.qs  
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。 R}_B\#Q  
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。  Sg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct : E[\1  
BCMQ^hP}t  
template < typename T > |J-Osi  
struct result_1 eS-akx^@  
  { X [IVK~D}z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; />Kd w  
} ; 6hp>w{+  
O_OgTa  
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: p{ X?_F  
# 2;6!_  
template < typename T > )lg>'O  
struct   ref U2<8U  
  { `v?XFwnV`  
typedef T & reference; UR?biq  
} ; ;l`us  
template < typename T > L|ZxB7xk  
struct   ref < T &> ]dIcW9a  
  { bca4'`3\|  
typedef T & reference; ;}1O\nngR  
} ; /|Z_Dy  
i ]x_W@h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ) rw!. )  
xs,,)jF(u  
template < typename T > CoZOKRoaH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o]/*YaB2>  
  { >n$V1U&/  
  return l(t) = r(t); VJbsM1y M  
} NH9"89]E  
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。 3MX&%_wUhB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n x4:n@J  
{6Y|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 V3D`pt\[x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PtsQV!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RGEgYOO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7}#zF]vHNi  
最后的布局是: B^Sxp=~Au  
                Add Gk:tT1  
              /   \ 5<U:Yy  
            Divide   5 4N6JKS  
            /   \ rDI}X?JmX  
          _1     3 Lmsc ~~  
似乎一切都解决了?不。 8]h~jNku  
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。 5tx!LGOK  
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。 @n,V2`"  
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: Br4[hUV/  
Y % 9$!  
template < typename Right > f[}(E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %9vl  
Right & rt) const DwmK?5p  
  { sg`   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (yrN-M4~t  
} VO JA}$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cY mgJBG  
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。 Th_PmkvC  
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。 B@w/wH  
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。 /_SQKpic  
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。 ibH!bS{  
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? hXnfZx%  
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: A(eB\qG  
PH.g+u=v  
template < class Action > H^ 'As;R  
class picker : public Action n)|{tb^  
  { 8;Zz25*  
public : eWWqK9B.-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y>^FKN/  
  // all the operator overloaded 8Sxk[`qx\K  
} ; )E|{.K  
H2lQ(Y+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。 )Cu2xRr^`  
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: ff&jR71E  
-wa"&Q  
template < typename Right > wKU9I[]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const igx~6G*  
  { fn#qcZv?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mUj_V#v  
} t"JE+G  
"7q!u,u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GJ5R <f9I  
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。 s Poh\n  
n&l(aRoyx  
template < typename T >   struct picker_maker ?wP/l  
  { ]!q>@b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }7*|s+F(f  
} ; 'B:8tv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (/7b8)g  
  { hCBre5  
typedef picker < T > result; .(RZ&*4  
} ;  .0YcB  
dBw7l}  
下面总的结构就有了: |yl,7m/B-G  
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。 a[Nm< qV05  
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。 mW2D"-s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %2wr%*h  
至此链式操作完美实现。 WEYZ(a|  
|\2>n!  
|'Z+`HI  
七. 问题3 qv^P  
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。 e%s1D  
AL!ppi  
template < typename T1, typename T2 > "1$X5?%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0qINa:Ori  
  { e"y-A&|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >?O?U=:<  
} !(Ymc_s  
IR:GoD+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }.a{;{y  
i#98KzE  
template < typename T1, typename T2 > '_b3m2I.G  
struct result_2 R_D&"&   
  { C$p012D1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L;lu)|b"  
} ; qt(4?_J  
z3Yi$*q <  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5dGfO:Dy_  
这个差事就留给了holder自己。 <2d)4@B=  
    Pbd[gKX_  
5,-g^o7  
template < int Order > )DmydyQ'  
class holder; CBO*2?]s  
template <> B}S+/V` Y5  
class holder < 1 > 3[j,d]\|  
  { o}DR p4;Ka  
public : _dELVs7OL  
template < typename T > Iprt ZqiL  
  struct result_1 T+^Sa J  
  { Nw9@E R  
  typedef T & result; |}L=e.  
} ; #.rkvoB0N  
template < typename T1, typename T2 > kebk f,`p  
  struct result_2 idB1%?<  
  { eL>wKu:r  
  typedef T1 & result; -:95ypi  
} ; j!@T@ 8J  
template < typename T > el U%Z9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w$IUm_~waa  
  { 4#{f8  
  return (T & )r; [n2zdiiBd  
} Qo :vAv  
template < typename T1, typename T2 > ,,H;2xYf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F!3p )?  
  { O1UArD  
  return (T1 & )r1; R%4Yg(-Q  
} i}:hmy'  
} ; Q7<Y5+  
oi]XSh[_s  
template <> gzlxkv-F{  
class holder < 2 > #1%ahPhR+  
  { /O<~n%< G  
public : 9 Jw, ls  
template < typename T > >yr;Y4y7K  
  struct result_1 >|, <9z`D  
  { P4HoKoj2`  
  typedef T & result; 7m  ou  
} ; vp2w^/])u  
template < typename T1, typename T2 > Y(t /=3c[  
  struct result_2 - . o,bg  
  { Rz&`L8Bz  
  typedef T2 & result; Zr1"'+-  
} ; :1Nc6G  
template < typename T > etT9}RbQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \?oT.z5VG&  
  { k;jl3GV  
  return (T & )r;  71@kIJI  
} CcW3o"=4  
template < typename T1, typename T2 > A +=#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VH4wsEH]  
  { z{&Av  
  return (T2 & )r2; ZJW8S  
} uB^"A ;0v  
} ; %19~9Tw  
 pdm(7^  
,}\LC;31,  
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> >。 ^SsdM#E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U# [T!E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [<5/s$,i  
yZ 7)|j  
return l(i, j) = r(i, j); Vpp$yM&?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dH.Fb/7f  
G62;p#  
  return ( int & )i; bl&9O  
  return ( int & )j; hxj\  
最后执行i = j; &"W gO!pzD  
可见,参数被正确的选择了。 >]anTF`d  
:!l.ze{F  
$W=)-X\>  
-<k)|]8  
%E/#h8oN{  
八. 中期总结 h^_^)P+;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hSxK*.W*3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Iila|,cM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GApvRR+Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pY-!NoES  
~Er0$+q=Y;  
n-SO201[*  
BriL ^]  
rz,,ku4qt  
8\9W:D@"x  
九. 简化 @GD $KR9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?*$uj(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {ZSAPq4)L  
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: n|?sNM<J3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zRmVV}b  
  +-*/&|^等 H;NAS/OhS  
2. 返回引用。 ?]bx]Y;  
  =,各种复合赋值等 A W6B[  
3. 返回固定类型。 g33Y$Xdk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :R=7dH~r  
4. 原样返回。 ]hy@5Jyh  
  operator, Du +_dr^4  
5. 返回解引用的类型。 QHja4/  
  operator*(单目) WF*j^ %5  
6. 返回地址。 ?$ov9U_  
  operator&(单目) Dq%} ({+  
7. 下表访问返回类型。 @`+\v mfD  
  operator[] 'v^shGI%Ht  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wLiPkW  
  operator<<和operator>> _.R]K$U  
O-ENFA~E;v  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @YRy)+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?/1LueC:  
5 (!FQ  
template < typename Left > ?u&|'ASo  
struct value_return k%u fgHl!  
  { S&-F(#CF^  
template < typename T > ;nL7Hizo,  
  struct result_1 a#+$.e5  
  { j@#RfVx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y{<js!au  
} ; 8@+<W%+th  
N-b'O`C  
template < typename T1, typename T2 > fj['M6+wd  
  struct result_2 R\X;`ptT  
  { mXhC-8P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p %.Adxx  
} ; g$mMH  
} ; *2N0r2t&  
"M+I$*]  
 \v+c.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )(yaX  
*Q?8OwhJ  
下面我们来剥离functor中的operator() tS\Db'C7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pYm#iz  
mJd8?d  
return l(t) op r(t) ^\ln8!;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G;#xcld  
return op l(t) DF-PBVfpu  
return op l(t1, t2) Vv5T(~   
return l(t) op 55TFBDc  
return l(t1, t2) op pO fw *lD  
return l(t)[r(t)] Het>G{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6C<GYzzo  
%XBTN  
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: N"RPCd_  
单目: return f(l(t), r(t)); XYD-5pG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J#j3?qrxu  
双目: return f(l(t)); <Piq?&VX[  
return f(l(t1, t2)); ZybfqBTD&c  
下面就是f的实现,以operator/为例 Wl=yxJu_(  
TG8U=9qt  
struct meta_divide vfj{j= G  
  { *kZH~]  
template < typename T1, typename T2 > (4RtoYWW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S76MY&Vx23  
  { -qvMMit%7  
  return t1 / t2; dT&u}o3X  
}  q^6#.}  
} ; X{i>Q_8>  
hyJ&~i0P{J  
这个工作可以让宏来做: ToKG;Ff4b  
R=48:XG3/K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =d<~:!)  
template < typename T1, typename T2 > \ m+7%]$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ts_|7Ev  
以后可以直接用 !2&)6SL/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Khv}q.)F  
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 ME!P{ _/  
(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。。。) dblf , x  
d:vc)]M>f{  
xL<c/B`-:  
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 ^?\|2H  
9An \uH)mL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U6wy^!_X9  
class unary_op : public Rettype ]Lg~ I#/#  
  { t>LSP$  
    Left l; ~#VDJ[Z  
public : 9vW]HOK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [g: cG  
y4 ]5z/  
template < typename T > z<^LY]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s:_j,/H0A}  
      { g] ]6)nT  
      return FuncType::execute(l(t)); =+?OsH v  
    } s S3RK  
W?!rqo2SP  
    template < typename T1, typename T2 > K5^zu`19  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LH @B\ mS  
      { iFcSz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~ Al3Dv9x  
    } }wBpBw2J  
} ;  huyfo1(  
:i {; 81V  
cBOK@\x:Wi  
同样还可以申明一个binary_op c05-1  
u0)9IZxc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vr?u=_%Z  
class binary_op : public Rettype ./.aLTh  
  { P|lDW|}D@  
    Left l; O8v9tGZoh  
Right r; IZ^:wIKo{  
public : ]B~ (yh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V!yBH<X  
1=9GV+`n  
template < typename T > T*C F5S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z!fbc#L6  
      { ypemp=+(r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -`z%<)!Y  
    } >o`+j$j  
UH+#Nel+!  
    template < typename T1, typename T2 > qkp0'f*}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x;} 25A|  
      { 31#jLWY'0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0Y0`$   
    } nra)t|m  
} ; pStb j`Eq  
?|}qT05  
d ( ru5*p  
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 m]Qs BK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %BMlc m7Ec  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :f_oN3F p  
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。 #uC}IX2n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %z-so?gF  
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。。。 -byaV;T?"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >\J<`  
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) L*4= b (3  
下面是修改过的unary_op y@2"[fo3~  
KyP@ hhj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +;pw^QB  
class unary_op q@VIFmqY!  
  { nox-)e  
Left l; saQo]6#  
  vgg)f~  
public : ,+C?UW  
w}(pc }^U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =,qY\@fq  
iYw1{U  
template < typename T > O*]}0*CT  
  struct result_1 0(Z:QqpU$  
  { e.XD5~Ax  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QK#qW-49O  
} ; I3sfOU  
+u5xK  
template < typename T1, typename T2 > 4k<U5J  
  struct result_2 @;{ZnRv14  
  { Iue=\qUK^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5 /oW/2"  
} ; a0B%x!y^  
v"%>ms"n  
template < typename T1, typename T2 > r9b(d]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k!$$ *a*  
  {  Yy`A0v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `jhbKgR[  
} 4R8Qn^  
Ic&YiATj  
template < typename T > IeA/<'U s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ro<5c_k  
  { L >hLYIW  
  return OpClass::execute(lt(t)); };Df ><  
} 7`)RB hGB  
3|)cT1ej  
} ; \S?-[v*{  
fT?m~W^  
> hGB o  
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 ~]<VEji  
好啦,现在才真正完美了。 a?Y>hvI  
现在在picker里面就可以这么添加了: oz|+{b}%  
}"%mP 4]&  
template < typename Right > < %<nh`D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~% `hh9]  
  { 9ku|w#%I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vtK.7AF  
} V;)+v#4{  
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。 L7xiq{t`Y  
k{|> !(Ax  
h:FN&E c}  
R]>0A3P  
d:cOdm>,  
十. bind A%&lW9z7  
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。 ~rXLb:  
先来分析一下一段例子 0Am\02R.C,  
B_8JwMJu3  
KRP6b:+4L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P~x4h{~Gd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zk|PQfi+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M A%g-}  
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。 H3iYE~^#  
我们来写个简单的。 {S@, ,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h+YPyeAs  
对于函数对象类的版本: &=T>($3r94  
'*&V7:  
template < typename Func > wLE|J9t%Ea  
struct functor_trait o{hZjn-  
  { v=&xiwz}  
typedef typename Func::result_type result_type; mOyNl -f  
} ; w=ufJR j  
对于无参数函数的版本: Zba<|C  
LCHw.  
template < typename Ret > fNyXDCl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K>\v<!%a  
  { 889^P`Q5  
typedef Ret result_type; 8LuU2Lo  
} ; Go]y{9+(7  
对于单参数函数的版本: {aopGu?i  
W55kR.X6M  
template < typename Ret, typename V1 > m5P@F@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n#4T o;CS  
  { z$/s` |]  
typedef Ret result_type; /P/0\3TCi  
} ; 6aWnj*dF  
对于双参数函数的版本: ,Vz-w;oDn  
3YUF\L]yyw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^0I"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fX1Ib$v  
  { `:0Auw9h  
typedef Ret result_type; C8(0|XX  
} ; "0z4mQ}>N  
等等。。。 XN3'k[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9%MgAik(  
$}0\sj%  
template < typename Func > ybIqn0&[  
struct func_return iUqD>OV  
  { Fd%JF#Hk  
template < typename T > T=g2gmo9  
  struct result_1 5pff}Ru`  
  { (8NE'd8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <Y;w I#C  
} ; kD((1v*D$  
7Fzr\&  
template < typename T1, typename T2 > WK{F  
  struct result_2 f|j<Mj+\  
  { ?+{_x^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; br?pfs$U  
} ; f&Juq8s_0  
} ; lXVh`+X/l  
M%$- c3x  
`C^0YGO%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PT4iy<  
h`p=~u +  
template < typename Func, typename aPicker > _0iV6Bj  
class binder_1 <e@4;Z(h04  
  { lpbcpB  
Func fn; 4#B 56f8  
aPicker pk; \34:]NM  
public : (7??5gjh  
-V'Y^Df  
template < typename T > |#(y?! A^  
  struct result_1 cCG!X%9  
  { %T}*DC$&S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _+Pz~_+kS  
} ; L/N%ft]!T  
dTwYDV}:  
template < typename T1, typename T2 > fK^;?4  
  struct result_2 A":cS }Ui  
  { JE eXoGKd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2LCOB&-Ww  
} ; S++jwP  
d^5x@E_Td  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nM!_C-yX  
$?;)uoAg  
template < typename T > r#J_;P{U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pMf ?'l  
  { ]#'& x%m  
  return fn(pk(t)); ahN8IV=+Gm  
} ; 2aPhA  
template < typename T1, typename T2 > be(hY{y`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /%b nG(4  
  { 8 9maN  
  return fn(pk(t1, t2)); !&{"tL@.  
} "=2'Oqp1  
} ; 9?sm-qP  
m mH xPd  
+Ur75YPh  
一目了然不是么? X#fjIrn  
最后实现bind {s:"mkR  
Ia[<;":U  
mPo.Z"uy7  
template < typename Func, typename aPicker > gzDfx&.0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1 q|iw  
  { !-JvVdM;(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z~;rp`P  
} K[Vj+qdyl  
{}H/N   
2个以上参数的bind可以同理实现。 \ #la8,+9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \9R=fA18  
=tGRy@QV'\  
十一. phoenix CsjrQ-#9yn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  y&wo"';  
q7I(x_y /  
for_each(v.begin(), v.end(), JOwu_%  
( -\25&m!+  
do_ sDBwD%sb  
[ xO4""/ n  
  cout << _1 <<   " , " oE,TA2  
] 1So`]N4  
.while_( -- _1), "z-tL  
cout << var( " \n " ) PE?ICou  
) Zlrbd  
); DbYnd%k*4  
xZVZYvC,t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7zowvE?#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !Yz CK*av1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~G.MaSm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @c).&7  
x4v&%d=M  
lWUQkS  
template < typename Cond, typename Actor > eWr6@  
class do_while p!\ GJ a",  
  { `r0lu_.$]4  
Cond cd; G7r.Jm^q  
Actor act; g`)0 wP  
public : l9 &L$,=  
template < typename T > LyG`q3@  
  struct result_1 lcVG<*gf-  
  { $v5 >6+-n  
  typedef int result_type; ~JP3C5q  
} ; {Ia$!q)  
{4)d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9ZuKED  
!=u=P9I  
template < typename T > R^"mGe\LL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Z8riVJ7j-  
  { 4E+8kz'  
  do Emw]`  
    { d<w]>T5VW  
  act(t); gu&W:FY  
  } |\94a  
  while (cd(t)); n3$u9!|P  
  return   0 ; 3#eAXIW[  
} -vc ,O77z"  
} ; t[MM=6|Wb  
imB/P M  
alBnN<UM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3Zwhv+CP[  
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。 Q% ^_<u  
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。 Hoi~(Vc.  
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。 }'Ph^ %ox  
下面就是产生这个functor的类: OLoo#HW  
p[)yn%uh  
^AERGB\36  
template < typename Actor > zjzEmX  
class do_while_actor -z%->OUu  
  { b1%w+*d<z  
Actor act; [ u ^/3N  
public : +-|}<mq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} XD80]@\za  
9Q\RCl_1  
template < typename Cond > n(C M)(ozU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;Eh"]V,e  
} ; VKg9^%#b`[  
FtlJ3fB@  
*^CN2tm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nswhYSX  
最后,是那个do_ )}Cf6 m}  
;vn0b"Fi3  
,fo7. h4{  
class do_while_invoker PF+Or  
  { 9D;ono3  
public : }9FWtXAU^1  
template < typename Actor > D[4%CQ1m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _xnJfW_  
  { >ul&x!?@  
  return do_while_actor < Actor > (act); !(3[z>  
} rje;Bf  
} do_; a>+m_]*JZ  
^s$U n6v[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ==trl#kQ%%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Cu<' b'%;  
最后来说说怎么处理break和continue }G!'SZ$F 5  
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。 JOs kf(  
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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