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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )LC"rSNx%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |k.%e4  
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, pW&K=,7|  
qAI %6d  
B^;"<2b*  
+/+>:  
  class filler P;8nC:zL  
  { vJ,r}$H3  
public : I<+EXH%1,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lKdd3W"o  
} ; h~EGRg  
@ T.+:U@S  
J2 ZV\8t  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XrUc`  
[L m  
r>ziQq8C&  
7q%xF#mK=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^sVr#T  
i0}f@pCB?X  
E .N@qMn~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X+2uM+  
VW`SqUl  
WuuF &0?8C  
X 0vcBHh  
二. 战前分析 g1kYL$o4  
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。 %T6 sm  
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 ,A%p9  
5Z@0XI  
)L/0X40<.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;kD UQw  
  /* --------------------------------------------- */ &J?:wC=E  
vector < int *> vp( 10 ); /hN;\Z[@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v<3KxP'a  
/* --------------------------------------------- */ xmNs%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V O\g"Yc  
/* --------------------------------------------- */ sOJXloeO[6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rnyXMt.q  
  /* --------------------------------------------- */ ;rRV=$y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FUVp}>#U  
/* --------------------------------------------- */ 8IkmFXj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jd`h)4  
"wy2u~  
j:2TicHDC  
[KL-T16  
看了之后,我们可以思考一些问题: j-cp  
1._1, _2是什么? +)hxYLk&I  
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。 JIiS/]KQ  
2._1 = 1是在做什么? ({3Ap{Q}  
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。 +70x0z2  
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。 h+R26lI1x  
b4qMTRnv  
YP Qix  
三. 动工 a]/KJn /B(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1}_4C0h\'  
YK\pV'&+  
j1rR3)oP  
q|{z9V<  
template < typename T > 4/ WKR3X  
class assignment /\{emE\]  
  { ?9;CC]D  
T value; A$M8w9  
public : O dbXna  
assignment( const T & v) : value(v) {} R<B5<!+  
template < typename T2 > esiU._:u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D0Mxl?S?  
} ; &,P; 7R  
]Twyj  
I_m3|VCa|t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c@2a)S8Y]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G@KDRv  
TSD7R  
: *XAQb0  
RFLfvD<  
  class holder Uc,MZV4  
  { 0xx4rp H  
public : <+-=j  
template < typename T > "}"/d(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qSGM6kb  
  { !1Hs;K  
  return assignment < T > (t); :R`e<g~4  
} 5 JlgnxRq  
} ; H:|.e)$i  
k`;d_eW  
'?jsH+j+  
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: tI@aRF=p]2  
iZLy#5(St  
  static holder _1; '4Jf[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y7zs)W8xTT  
A%2B3@1'q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HC} vO0X4  
而不用手动写一个函数对象。 \HIBnkj)3n  
!?>QN'p.b  
vV xw*\`<6  
IG{ lr  
四. 问题分析 Lk!m1J5  
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。 \FUMfo^  
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。 P-a8S*RRa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \WBO(,]V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >|z:CX$]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tz8 fZ*n  
8k3y"239t  
五. 问题1:一致性 z#Fel/L`O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q 'd]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]ag{sU@#  
|{Ex)hkw  
struct holder x|yJCs>  
  { EjFn\|VK  
  // }`2a>N: &  
  template < typename T > Z;V(YK(WO.  
T &   operator ()( const T & r) const {_-T!yb  
  { w\MWr+4  
  return (T & )r; 4/%fpU2  
} t V( WhP  
} ; I eJI-lo  
0 @!huk  
这样的话assignment也必须相应改动: 2*<Zc|uNW  
8h0CG]  
template < typename Left, typename Right > z"T+J?V/  
class assignment ImG8v[Q E  
  { hsQDRx%H}  
Left l; ;<q 2  
Right r; ! d<R =L  
public : =%<, ^2o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eM{u>n+`F0  
template < typename T2 > ?QmtZG.$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !qp$Xtf+  
} ; "0uM%*2  
AmHj\NX$  
同时,holder的operator=也需要改动: (~eS$8>.  
6lCpf1>6@  
template < typename T > Y<|JhqOXK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cE:s\hG  
  { Ufl\ uq3'H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {ZrlbDQX  
}  [Q{\Ik  
u178vby;l  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ovc9x\N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JH{/0x#+  
"5L?RkFi\  
return l(rhs) = r; >t.Lc.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {?`7D:]`^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =y-yHRC7  
.SjJG67OyA  
template < typename Tp > F \ls]luN  
class constant_t ]:#=[ CH  
  { J/jkb3  
  const Tp t; /6Q]f  
public : "o+?vx-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .n1&Jsey  
template < typename T > g=[OH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =]]1x_GB  
  { *d jLf.I@  
  return t;  :`N ZD  
} iphC\*F  
} ; [:.wCG5  
|,p"<a!+{w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WM`3QJb  
下面就可以修改holder的operator=了 COsmVQ.  
d_d&su E  
template < typename T > g kO^J{_@q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~1D^C |%  
  { r) x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bwzx_F/  
} &muBSQ-  
':fp|m)M  
同时也要修改assignment的operator() 3nG.ah  
+Ps.HW#NY  
template < typename T2 > WI4<2u;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O_8 SlW0e  
现在代码看起来就很一致了。 m{Vd3{H40  
7H)$NG<U$  
六. 问题2:链式操作 ,eBC]4)B6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pe vXixl  
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。 0t? o6 e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 o3dqsQE%  
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。 )][U6e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ny2 Z <TW  
_i {Y0d+  
template < typename T > zawu(3?~)5  
struct result_1  Rpgg :  
  { !nSa4U,$w<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8j;Un]  
} ; e?.j8 Q ~  
X#ttDB  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3T8d?%.l  
f-enF)z  
template < typename T > 84QOW|1  
struct   ref a$|U4Eqo  
  { EW*sTI3  
typedef T & reference; v1 8<~  
} ; %jzTQ+.%]^  
template < typename T > VIz(@  
struct   ref < T &> $U*eq [  
  { llP V{  
typedef T & reference; KE3`5Y!  
} ; /IWA U)A0  
YK6LJv}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <4; nq~  
i8V\x>9  
template < typename T > HpEd$+Mz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L]H'$~xx*  
  { ;&&<zWq3h  
  return l(t) = r(t); uC;_?Bve  
} 3<&:av3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 YSeH;<'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MvpJ0Y (  
RG{T\9]n  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9s^$tgH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QMBT8x/+_'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bFX{|&tHU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 KAClV%jP  
最后的布局是: qR'FbI  
                Add !b+4[ xky  
              /   \ Zu.hcDw1  
            Divide   5 ,!l_  
            /   \ &`I(QY  
          _1     3 T&_&l;syA  
似乎一切都解决了?不。 #gQn3.PX+y  
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。 ByY2KJ7  
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。 RqTO3Kf  
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: 8TFQ%jv  
@e)}#kN.  
template < typename Right > f256;3n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X%'z  
Right & rt) const t,7%| {  
  { w w^\_KGu7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hN2A%ds*(j  
} A4tk</A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  pX_#Y)5  
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。 @wcF#?J  
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。 !d N[9}  
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。 mLuNl^)3  
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。 =sYILe[  
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? U*[E+Uq}:N  
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: l1 Kv`v\  
0$)Q@#  
template < class Action > PyQ .B*JJ  
class picker : public Action S[F06.(1  
  { -'$ob~*  
public : :/T\E\Qr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8 ??-H0P  
  // all the operator overloaded a&_ h(  
} ; vN{@c(=g  
n)kbQ]  
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。 Bu(51wU8  
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: U=G49 ~E  
]j3>=Jb;  
template < typename Right > 13s/m&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w ~*@TG  
  { H.ZIRt !RB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^&?,L@fW  
} gyvrQ, u  
,0! 2x"Q=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I`0-q?l  
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。 cj[b^Wv:  
Ks%0!X?3q  
template < typename T >   struct picker_maker >s^$ -  
  { [7@ g*!+d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G}pFy0W\S  
} ; {U=J>#@G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &!8 WRJ  
  { =npE?wK  
typedef picker < T > result; tY"eoPme  
} ; 0#]fEi  
Bg~]u+c*  
下面总的结构就有了: z+"$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。 @N Yl4N  
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。 \(Sly&gL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x?wvS]EBg  
至此链式操作完美实现。 gI^&z  
)s $]+HQs  
x4^nT=?6_  
七. 问题3 D;Qx9^.  
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。 D^6*Cwb  
1b9S";ct0  
template < typename T1, typename T2 > ^+m`mcsE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LE8<JMB  
  { .C^P6S2oJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); huC{SzXM  
} +Ryj82;59z  
aN0[6+KP;  
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: $f =`fPo  
zq};{~u(  
template < typename T1, typename T2 > cLZ D\1Mt  
struct result_2 P=n_wE  
  { Yqs=jTq`{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ETHcZ  
} ; z&%i"IY  
=*\.zr  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xOTvrX  
这个差事就留给了holder自己。 r{ R-X3s  
    P~\rP6 ;  
Sb`[+i' `  
template < int Order > X"{%,]sb G  
class holder; 64/ZfXD  
template <> *O_fw 0jV  
class holder < 1 > *$eH3nn6g  
  { _w\9 \<%  
public : 6eSo.@*l  
template < typename T > CQWXLQED>  
  struct result_1 j[r}!;O  
  { -$Fj-pO\  
  typedef T & result; ZsP^<  
} ; k$kE5kh,S  
template < typename T1, typename T2 > HgQjw!  
  struct result_2 !eyLh&]5  
  { GY$Rkg6d  
  typedef T1 & result; FSEf0@O:  
} ; ,t`V^(PEq  
template < typename T > vvxxwZa=O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0>|q[SC  
  { ^EUR#~b5iy  
  return (T & )r; MLdwf}[  
} wsQnjT>  
template < typename T1, typename T2 > _5p$#U`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %ztZ#h~g  
  { px;~20$e  
  return (T1 & )r1; [K4cxqlfk  
} bg zd($)u  
} ;  y<Koc>8  
KtQs uL%  
template <> IO\1nB$0nb  
class holder < 2 > N'2?Zb  
  { J||g(+H>  
public : HJl?@& l/  
template < typename T > 5sY $  
  struct result_1 ]KFh 1  
  { S F)$b  
  typedef T & result; @8W@I|  
} ; #&|"t< }  
template < typename T1, typename T2 > H:(B^uH  
  struct result_2 M1Q&)am  
  { |P5dv>tb F  
  typedef T2 & result; Oa/^A-'Q  
} ; +p\E%<uQ  
template < typename T > Wg}KQ6 6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >|SIqB<%:  
  { -m`|Sq  
  return (T & )r; Km5_P##  
} Gld~GyB\k  
template < typename T1, typename T2 > @)b'3~ D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ko}& X=  
  { ; <FAc R  
  return (T2 & )r2;  %j&vV>2  
} +-!3ruwSn  
} ; d*6f,z2=  
:BxO6@>Xc  
H1-DK+Q:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 BwHJr(n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .B`$hxl*0c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S|=)^$:  
,l&?%H9q  
return l(i, j) = r(i, j);  P@O_MT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =i)%AnZ^9  
\92M\S  
  return ( int & )i; q{9vY:`[  
  return ( int & )j; NO*, }aeG  
最后执行i = j; :a*>PMTn  
可见,参数被正确的选择了。 vC,FE )'  
 9tpyrGv  
ika*w  
E]#;K-j  
5X0ex.  
八. 中期总结 +`F(wk["m  
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: Ft>B% -;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  hlVC+%8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b()8l'x_|K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U.TZd"  
f,ro1Nke  
VESvCei  
EP38Ho=[  
O8Mypv/C  
 m}yu4  
九. 简化 Qy:yz  
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。 s4Ja y!A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Sj ovL@X  
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: @JSWqi>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ( %7V  
  +-*/&|^等 $PM r)U  
2. 返回引用。 >9w^C1"  
  =,各种复合赋值等 />xEpR3_A  
3. 返回固定类型。 a @? $#>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F.TIdkvp  
4. 原样返回。 $@VJ@JAe  
  operator, l i<9nMZ<  
5. 返回解引用的类型。 0@_8JB ?E  
  operator*(单目) $l ,U)  
6. 返回地址。 GIlaJ!/  
  operator&(单目) z"6o|]9I  
7. 下表访问返回类型。 \0|x<~#j'  
  operator[] HP*)^`6X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }zA|M9%E  
  operator<<和operator>> f?Ex$gnI  
u4lM>(3Y}  
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。 iB0r+IbR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U,b80%k:  
vT5GUO{5  
template < typename Left > ok--Jyhv#  
struct value_return xDe^>(,"  
  { p cD}SY  
template < typename T > k8E2?kbF  
  struct result_1 uhq6dhhR  
  { 9ZOQNN<ex  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _ (b4|hJ'  
} ; Wda?$3!^q  
@%g:'^/  
template < typename T1, typename T2 > _Nh])p-  
  struct result_2 oxFd@WV5  
  {  e$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >%"TrAt  
} ; p YCMJK-H  
} ; {X, -T&  
Rq1 5AR  
|%4nU#GoB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h(2{+Y+  
Gad&3M0r  
下面我们来剥离functor中的operator() []\-*{^r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]UO zz1   
MeD/)T{G~  
return l(t) op r(t) f$ /C.E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g?1bEOA!  
return op l(t) [ GknE#p  
return op l(t1, t2) UHY)+6qt]  
return l(t) op {(-TWh7V  
return l(t1, t2) op (QFZM"G  
return l(t)[r(t)] Z+R-}<   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lxTqGwx  
je\]j-0$u  
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: !@gjIYq_Y  
单目: return f(l(t), r(t)); }0R"ZPU1Rw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _u-tRHh|A  
双目: return f(l(t)); f:q2JgX  
return f(l(t1, t2)); \ bNDeA&l  
下面就是f的实现,以operator/为例 z V $Z@o  
@ &c@  
struct meta_divide !/2kJOSp  
  { (N}\Wft%  
template < typename T1, typename T2 > 2P57C;N8|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7TX$  
  { Q-_;.xy#4  
  return t1 / t2; a&)$s;  
} !G;BYr>X  
} ;  OG IN-  
0Q%I[f8  
这个工作可以让宏来做: Md:*[]<~  
uF,%N   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t2ui9:g4j  
template < typename T1, typename T2 > \ Pw|/PfG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #SLi v  
以后可以直接用 `5t~ Vlp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 99h#M3@!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /\jRr7 Cd  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -?T|1FA,  
^-# :T  
IxG0TJ_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4>=Y@z  
-% B)+yq>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k<*1mS8  
class unary_op : public Rettype t I +]x]m+  
  { mX SLH'  
    Left l; bxz6 >>  
public : 7Il /+l(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .@(MNq{"6  
Ky7-6$  
template < typename T > ^oHK.x#{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]N'4q}<5o  
      { kD+B8TrW  
      return FuncType::execute(l(t)); XK l3B=h  
    } 9OF(UFgS  
(j}Wt8  
    template < typename T1, typename T2 > Y%rC\Ij/i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t;%MSedn  
      { [Az^i>iH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nRZ T~S4  
    } b|Ed@C  
} ; p t{/|P  
5geZ6]|  
q|;+Wp?  
同样还可以申明一个binary_op 5[qx5|O  
fwyz|>H_Y(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j"+R*H(#  
class binary_op : public Rettype n]JfdI  
  { +>h'^/rAE  
    Left l; =dC5q{  
Right r; ET]`  
public : `WU"*HqW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }WkR-5N  
T8QRO%t  
template < typename T > :'dH)yO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gJn_8\,C>Q  
      { c;7ekj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9%uJ:c?  
    } u-Ip*1/wp  
Qgv-QcI{  
    template < typename T1, typename T2 > 8J7<7Sx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d 'wWj  
      { T xwZ3E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s2+s1%^Ll  
    } H"g p  
} ; ,e>N9\*  
FU~:9EEx  
0jwex  
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 i%_nH"h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n47v5.Wn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b{d@:"  
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。 t?kbN\,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n|iO)L\9aB  
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。。。 ~); 7D'[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yX8$LOjE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5SY(:!  
下面是修改过的unary_op VJ(#FA2  
w+owx(mN@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =:=uV0jX\  
class unary_op Ih0kd i  
  { bjJ212J  
Left l; <yrl_vl{  
  '%9e8C|  
public : <[GkhPfZ  
-i?-Xj#%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |q\:3R_0  
a2un[$Jq`  
template < typename T > ]q@6&]9  
  struct result_1 d1>Nn!m  
  { 6jtnH'E/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ol]+l]  
} ; {^ ^)bf|1'  
@ (A[H^E  
template < typename T1, typename T2 > 2^7VDqLc  
  struct result_2 "o[j'  
  { ) >SU J^u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nu'T0LPNq(  
} ; E|d 8vt  
+Te;LJP  
template < typename T1, typename T2 > s k_Q\0a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EWg\\90  
  { wGf SVA-q\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _6 |lw&o07  
} }A%Sx!7~  
Hh8)d/D  
template < typename T > ~O}LAzGb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v [ 4J0  
  { @nS+!t{  
  return OpClass::execute(lt(t));  + >oA@z  
} 7,2bR  
Ie~#k[X  
} ; 0"L_0 t:  
#}W^d^-5t5  
=X11x)]F9  
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 Rs cU=oaKi  
好啦,现在才真正完美了。 0)'^vJe  
现在在picker里面就可以这么添加了: <k&Q"X:"  
}Z_w8+BZ  
template < typename Right > N?h=Zl|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1^zpO~@ S  
  { AVA hS}*t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j9YI6X"  
} gG^K\+S  
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。 -Ug  
=:zmF]j9  
vo[Zuv?<h  
^MGgFS]G  
qqSf17sW  
十. bind ~% QVjzMC  
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。 afcI5w;>}  
先来分析一下一段例子 iy{*w&p  
X99:/3MXB'  
.ns1;8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [ENm(e$sI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &!#a^d+` 0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 . j}dk.#h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :U>o;  
我们来写个简单的。 DUxj^,mf,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]N^a/&} *  
对于函数对象类的版本: G:QaWqUb  
uFIr.U$V  
template < typename Func > ^6 F-H(  
struct functor_trait ~JsTHE$F  
  { k ckWBL  
typedef typename Func::result_type result_type; Bg*Oj)NM  
} ; }^;Tt-*k  
对于无参数函数的版本: %+U.zd$  
H\7Qf8s|{  
template < typename Ret > %B$~yx3#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A7|!&fi  
  { wvum7K{tI  
typedef Ret result_type; )Ab!R:4  
} ; F{a--  
对于单参数函数的版本: y8uB>z+#+;  
t/\J  
template < typename Ret, typename V1 > ++Qg5FukR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Cyg\FHs  
  { WUSkN;idVG  
typedef Ret result_type; hTZaI*  
} ; pDO&I]S`q0  
对于双参数函数的版本: & Me%ZM0  
'Jww}^h1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e.%` tK3J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K%ltB&  
  { `w1|(Sk$h  
typedef Ret result_type; '-tiH  
} ; C d)j %  
等等。。。 E=.4(J7K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4~8++b1/;  
.V9/0  
template < typename Func > j()<.h;'  
struct func_return +(*S@V$c  
  { ;#G)([  
template < typename T > A>8uLO G}  
  struct result_1 .olDmFQD  
  { TOp|Qtn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GtRc7,  
} ; r7r>1W%4  
U)%gzXTZ%  
template < typename T1, typename T2 > x'OE},>i  
  struct result_2 s_A<bW566F  
  { /(Se:jH$>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %]Gm  
} ; wiXdb[[#  
} ; 8_6\>hW&  
pZx'%-\-T  
$bRakF1'S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )'BuRN8  
w~A{]s{ 4  
template < typename Func, typename aPicker > dHV3d'.P  
class binder_1 &R:$h*Wt|  
  { y<bA Y_-[  
Func fn; 2yk32|  
aPicker pk; 6vySOVMj  
public : |[/[*hDZ9  
8{ aS$V"  
template < typename T > I^*&u,  
  struct result_1 '`$z!rA  
  { c=iv\hn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kGsd3t!'  
} ; ,C%fA>?UF8  
hm"i\JZ3N  
template < typename T1, typename T2 > ,"~#s(  
  struct result_2 OTs vox|(  
  { pBV_'A}ioh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u-g2*(ZT  
} ; O`_!G`E  
zWYm* c"n\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z yyt`  
$Cw> z^}u  
template < typename T > !iBe/yb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const al<[iZ  
  { 6KuB<od  
  return fn(pk(t)); 4<b=;8  
} SXfuPM  
template < typename T1, typename T2 > {//;GC*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x9Veg4Z7  
  { >CtT_yhx  
  return fn(pk(t1, t2)); C'mYR3?m;  
} 5}d"nx  
} ; gPs%v`y)*D  
v o vc,4}  
7'g'qUW+~  
一目了然不是么? by z2u  
最后实现bind S&]AIG)  
Wy{xTLXk2  
d7 )&Z:  
template < typename Func, typename aPicker > tW4|\-E"s4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PMER~}^  
  { OU&eswW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  AnK-\4  
} 5g9lO]WDI  
w E^6DNh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C{mL]ds<  
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。 tHlKo0S$0  
4 [2^#t[  
十一. phoenix R%)ZhG*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [J4 Aig  
XRi/O)98o  
for_each(v.begin(), v.end(), X2>qx^jT  
( ?;1^8 c0  
do_ t?J Y@hT*  
[ bvZTB<rA  
  cout << _1 <<   " , " KLqn`m`O;  
] 6q^Tq {I  
.while_( -- _1), ].Mr&@  
cout << var( " \n " ) @]$qJFXx  
) .kO!8Q-;%  
); %n<u- {`  
r83chR9  
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: Q"UWh~  
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 ^6*LuXPv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HZ$q`e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gG;d+s1  
`uRf*-   
V\k?$}  
template < typename Cond, typename Actor > L`E^BuP/  
class do_while d5?"GFy  
  { ]^9B%t s9  
Cond cd; fNz*E|]8&  
Actor act; &^WJ:BvA|^  
public : )U4h?J  
template < typename T > Q}# 5mf&cD  
  struct result_1 .{6?%lt  
  { n^O Wz4  
  typedef int result_type; DoV<p?U  
} ; HD"Pz}k4  
-~z]ut<Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CS[[TzC=5  
P $4h_dw  
template < typename T > vwZd@%BO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S,&tKDJn  
  { GtZkzVqLd  
  do =*f>vrme  
    { &%YFO'>>}  
  act(t); @bu5{b+8  
  } yxfV|ox  
  while (cd(t)); - zaqL\  
  return   0 ; .;6G?8`  
} Op] L#<&T  
} ; wm@ />X  
1S !<D)n  
C:C9swik"5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @)0-oa,u+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "52nT  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 mG,%f"b0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &=SP"@D  
下面就是产生这个functor的类: cp|&&q  
@D.]PZf  
1iOQ8hD  
template < typename Actor > Mp;yvatO  
class do_while_actor .BLF7> M1  
  { {4\hxyw  
Actor act; Z  Mp  
public : ![H!Y W'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {,r7dxI)`  
JM8 s]&  
template < typename Cond > dt NHj/\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d\nBc6  
} ; D}Jhg`9  
IbRy~  
%\=oy=f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .HTX7mA3  
最后,是那个do_ 9T*%CI  
Rg*zUfu5%o  
?H9F"B$a  
class do_while_invoker G-FTyIP>'  
  { ;0}8vs  
public :  *,9.Bx*  
template < typename Actor > 2i);2>HLG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const phIEz3Fu/  
  { m.~&n!1W*`  
  return do_while_actor < Actor > (act); $mA+ 4ISK  
} <,~ =o  
} do_; iR-MuDM  
q9n0bw^N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 51oZ w%os=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nU"V@_?\  
最后来说说怎么处理break和continue zdA:K25"  
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。 =l`xXma  
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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