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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !B0v<+;P8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4$ ..r4@  
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, LH bZjZ2  
`CPZPp,l6`  
7 FEzak'  
hT\p)w  
  class filler nR(#F9  
  { ~}epq6L>  
public : b?sA EU;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} owP6dtd)  
} ; IvPA|8(  
oZ?IR#^  
Ma% E&.ed  
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: e|S+G6 :O2  
,oC= {^l{  
niXHK$@5  
s4^[3|Zrr0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0 =3FO}[u  
' 2;Ny23  
Ej-=y2j{g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mvUVy1-c  
jI@bTS o  
se4w~\/  
cP/F| uG5  
二. 战前分析 N )b|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 u40b? n.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *?EjYI  
v'mJ~tz  
f(EYx)gZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2<`gs(oxXe  
  /* --------------------------------------------- */ 3Yn:fsy  
vector < int *> vp( 10 ); DW'0j$;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "~ .8eKRQ  
/* --------------------------------------------- */ ; |E! |w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^EnNbFI  
/* --------------------------------------------- */ wFKuSd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S jC)6mo  
  /* --------------------------------------------- */ >[A6 5q'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ymzPJ??!  
/* --------------------------------------------- */ ?yK%]1O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (h'$3~  
Rx@%cuP*  
-f-O2G=  
')Dp%"\?  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9-X{x95]  
1._1, _2是什么? 6KBzlj0T+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N|j;=y!  
2._1 = 1是在做什么? h^.tom g8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 y \mutm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B.CH9M  
{ ="Su{i}}  
"4Wp>B  
三. 动工 \E ? iw.}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cq@_*:~Or  
K%aPl~e  
2Be?5+  
Sm*Jysy`  
template < typename T > =:v><  
class assignment 1OfSq1G>v$  
  { 3<~2"@J  
T value; QTrlQH&p  
public : jx5[bUp4u  
assignment( const T & v) : value(v) {} rhzv^t  
template < typename T2 > !?us[f=g%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oZ\qT0*eb  
} ; pJ)+}vascR  
FJwZo}<6E  
t^bdi}[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qD=m{O8%_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h.}t${1ZC  
b[&,%Sm+6  
fW4cHB 9|  
^! v}  
  class holder XYxm8ee"j  
  { s&QBFyKtJ  
public : &Curvc1fm  
template < typename T > TJ%]{%F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q|]0on~ ]  
  { foP>w4pB  
  return assignment < T > (t); Ql6ai  
} ,SE$Rh  
} ; DS,FVh".|  
>b!X&JU  
CL@h!h554_  
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: bsk=9K2_2t  
+=B}R  
  static holder _1; A 4W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Uf2v$Jl+Yh  
&T|&D[@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mB|mt+  
而不用手动写一个函数对象。 >fZ/09&3  
w;SH>Ax:  
D @4&@>  
R{OE{8;  
四. 问题分析 l SVW}t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 dD.d?rnZq7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  1u S>{M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?:''VM.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +^&v5[$R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mTuB*  
D`~{[cv)\  
五. 问题1:一致性 }fZ =T4r  
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?| z)Q^j>%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w[$nO#  
`j!2uRFe>  
struct holder FG5c:Ep  
  { <Ec)m69P  
  // _l{ 5 'm  
  template < typename T > W6xjqNU  
T &   operator ()( const T & r) const [ls ?IFg  
  { xm10  
  return (T & )r; /E4}d =5L  
} ,8"[ /@  
} ; C}P \kDM  
?'/5%f`  
这样的话assignment也必须相应改动: n40MP5RxY  
>5@vY?QXO  
template < typename Left, typename Right > })0 7u  
class assignment PSQ:'  
  { `)C`_g3Ew  
Left l; CpqSn/  
Right r; $-9@/%Y  
public : S. F=$z.%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (jE:Q2"  
template < typename T2 > whm tEY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -^jLU FC  
} ; 1DlcO>#@  
V-ouIqnI  
同时,holder的operator=也需要改动: ExP25T  
6j"I5,-~!  
template < typename T > hC, -9c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )< a8a@  
  { G* ~*2>~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Is6']bYh  
} ^'I5]cRa  
M7<#=pX&  
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。 @oc%4~zl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /e?ux~f|  
KJ^GUqVl  
return l(rhs) = r; S}[:;p?F`  
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。 %V1T !<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pdha" EV  
^21f^>k(  
template < typename Tp > ;ld~21#m  
class constant_t jG(~9P7  
  { B{UoNm@  
  const Tp t; p>tdJjnt  
public : cTa D{!zm5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^RAFmM#F  
template < typename T > |21hY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *^+xcG  
  { )zt4'b\)v  
  return t; 3R:i*8C  
} "sx&8H"  
} ; 9w<Bm"G  
1HWJxV"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [gdPHXs  
下面就可以修改holder的operator=了 BI^]juH-c  
T_%]#M  
template < typename T > \Y[)bo6s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7c]Ai  
  { / cen# pb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'I>#0VRr  
} PQ"%Z.F"  
DF|lUO]:  
同时也要修改assignment的operator() ;/q6^Nk3A  
`srZ#F5  
template < typename T2 > ^|{fB,B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JsEEAM:w  
现在代码看起来就很一致了。 P2JRsZ.  
s'Q^1oQM2h  
六. 问题2:链式操作 l4reG:uYG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9ufs6 z  
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。 jF_I4H  
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。 y]4 `d  
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。 /(pChY>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PSR `8z n  
Hbc&.W;g7[  
template < typename T > -%) !XB  
struct result_1 bu&y w~  
  { :Rj,'uH+h)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FN EmGz/4  
} ; 1W<_5 j_  
mxA )r5sx  
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: t3g! 5  
4yv31QG$  
template < typename T > Y<fXuj|&  
struct   ref  Bt3=/<.\  
  { yvisoZX  
typedef T & reference; bI(98V,t  
} ; T["(YFCByg  
template < typename T > &:K?-ac  
struct   ref < T &> >{Z=cv/6o  
  { a`Z f_;$@  
typedef T & reference; 0*@S-Lj^c  
} ; 0*x?  
{o%R~{6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AB\4+ CLV  
0Jh:6F  
template < typename T > Uk\U*\.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #K w\r50  
  {  U~t(YT  
  return l(t) = r(t); @ RBwT  
} hz<J8'U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 qG]PUc>j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h cXqg  
dxWw%_Q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &}1)]6q$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rSn7(3e4^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $8r:&Iw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hGV/P94  
最后的布局是: !F)oX7"  
                Add O_^h 7   
              /   \ ;xwQzu%M>5  
            Divide   5 pASVnXJZ  
            /   \ a"0~_=  
          _1     3 E:k?*l  
似乎一切都解决了?不。 '%N)(S`O7P  
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。 }DaYO\:yK*  
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。 %A3Jd4DH  
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: sN2l[Ous  
6< Z9p@6  
template < typename Right > p;Kr664  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F}>`3//u  
Right & rt) const 2-84  
  { vNGvEJ`qn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (.o'1 '  
} G\%hT5^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^h=kJR9  
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。 kZQ;\QL1}  
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。 cDg27xOUi  
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。 ;rgsPVbVf  
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。 d%bL_I)  
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? qv\yQ&pj  
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: &&O=v]6,V  
fp0Va!T(V  
template < class Action > v0=~PN~E  
class picker : public Action UlrY  
  { rNc>1}DDS  
public : 5S LF1u;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rtm28|0H'  
  // all the operator overloaded zYgLGwi{  
} ; xh0!H| R  
zVu}7v()  
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。 |4vk@0L  
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: M3%< kk-_  
@kw=0  
template < typename Right > ^gG,}GTl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \Z8!iruN  
  { dImm},  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R)/w   
} pN[i%\vh  
O);V{1P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;XT$rtuX  
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。 'PZJ{8=  
$3>|R lxYA  
template < typename T >   struct picker_maker eIJQ|p<v  
  { rgr> ;   
typedef picker < constant_t < T >   > result; o&=m]hKpQl  
} ; 5s;#C/ZZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EOL03N   
  { 3I]5DW %-  
typedef picker < T > result; d=[ .   
} ; &PbH!]yd  
AWw'pgTQX  
下面总的结构就有了: [*fnTy  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Nbr{)h  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gb-n~m[y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !T}`h'  
至此链式操作完美实现。 ?pFHpz   
!|D,cs  
1*Z}M%  
七. 问题3 yDPek*#^"q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6`'^$wKs  
Y#\e~>K  
template < typename T1, typename T2 > q;rU}hAzG0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;kY=}=9  
  { 5QlJX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); IySlu^a  
} %lujme  
kHJjdgV  
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: Gb"PMai  
#N*~Q  
template < typename T1, typename T2 > @ ~PL|Pp_  
struct result_2 .NjOaK)\  
  { d6u L;eR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y<)x`&pcD  
} ; &`@K/Nf$9  
a}6Wo=  
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? [K^RC;}nV^  
这个差事就留给了holder自己。 'INdZ8j_  
    cEe>Lyt  
!aLL|}S  
template < int Order > T7[ItLZ  
class holder; 4]Krx m`8  
template <> $N~8 ^6  
class holder < 1 > )F:hv[iv  
  { TtHqdKL  
public : o_?YYw-:  
template < typename T > -q[?,h  
  struct result_1 %GJ, &b|  
  { ?]:3`;h3  
  typedef T & result; ^;L;/I[-  
} ; \MnlRBUM,  
template < typename T1, typename T2 > ^27r-0|l^  
  struct result_2 ^hU7QxW  
  { hW(Mf  
  typedef T1 & result; m!g f!  
} ; lOql(ZH`w  
template < typename T > Y6+nfh_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hS<+=3 <M  
  { 8xLvpgcZ  
  return (T & )r; leiP/D6s  
} tip\vS)  
template < typename T1, typename T2 > n<?:!f`   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <~'\~Zd+  
  { L\pe  
  return (T1 & )r1; <`BUk< uf#  
} KATt9ox@  
} ; TwY]c<t  
O.}{s;  
template <> ;'*"(F=D6  
class holder < 2 > @Kp2l<P  
  { OXI.>9  
public : oGa8}Vtc  
template < typename T > l9\ *G;  
  struct result_1 t 7+ifSrz  
  { LG(bdj"NM  
  typedef T & result; < yBZsSj  
} ; PC/Oo~Gx  
template < typename T1, typename T2 > q'[5h>Pa  
  struct result_2 4&}LYSZl  
  { LyH{{+V  
  typedef T2 & result; =j6f/8   
} ; Dr&2q X!  
template < typename T > c5pF?kFaD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &0~E+ 9b  
  { 8ex{N3  
  return (T & )r; 6Wl+5 a6V  
} A?=g!(wB  
template < typename T1, typename T2 > Ng2qu!F7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kU0e;r1N  
  { Bi9 S1 p  
  return (T2 & )r2; $)mK]57  
} >2TDYB|;  
} ; d[J+):aW  
xM'bb5  
@h$cHZ  
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> >。 Z+x,Awq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /0IvvD!7N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rLtB^?A z  
,E<(K8  
return l(i, j) = r(i, j); R_`i=>Z-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :2vk vLM  
0"#'Z>"  
  return ( int & )i; 4 cDjf~n  
  return ( int & )j; qS:hv&~  
最后执行i = j; -W<x|ph U  
可见,参数被正确的选择了。 Yxp.`  
QX-%<@  
u1R_u9  
f%<kcM2  
EBc_RpC/Z  
八. 中期总结 j#hFx+S  
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: Dk[m)]w\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9!&fak _  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V i V3Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dI};l  
yY+)IU.  
`83s97Sa  
d0vn/k2I  
~PAF2  
$dIu${lu  
九. 简化 >MwjUq  
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。 78T9"CS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lV<2+Is  
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: _~]~ssn,1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >]s\%GO  
  +-*/&|^等 noJ5h |  
2. 返回引用。 |*W_  
  =,各种复合赋值等 2:3-mWE  
3. 返回固定类型。 TrD2:N}dI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Er509zZ,[  
4. 原样返回。 D+.< kY.  
  operator, : p %G+q2  
5. 返回解引用的类型。 Y>W$n9d&G2  
  operator*(单目) o}O"  
6. 返回地址。 oe$&X&  
  operator&(单目) ?tx%K U\3  
7. 下表访问返回类型。 >U .  
  operator[] Ad$CHx-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rKxIOJ,T  
  operator<<和operator>> E0?R,+>&4  
6:_@;/03%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 A@M%}h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4j+FDc`  
])Rs.Y{Q5  
template < typename Left > VAPRI\uM;  
struct value_return `TwDR6&  
  { YD>5zV%!D  
template < typename T > 3h N?l :/b  
  struct result_1 "u^%~2  
  { ML eo3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g2)jd[GM  
} ; "  ,k(*  
0oR'"Vo  
template < typename T1, typename T2 > P5;n(E(19  
  struct result_2 Q5%$P\  
  { : :?,ZA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I!LSD i3  
} ; [ =/Yo1:v  
} ; /L|$* Xj  
;6+e!h'1  
6WI-ZEVp&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Qg9*mlm`  
3%HF"$Gg  
下面我们来剥离functor中的operator() ,zXP,(x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Yvmo%.oU  
Z/ w}so  
return l(t) op r(t) CcDmZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kD"BsL*6!  
return op l(t) Qk`ykTS!  
return op l(t1, t2) iB-h3/  
return l(t) op <;eXbO>Q  
return l(t1, t2) op ;&iZ {  
return l(t)[r(t)] .0ov>4,R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F"I{_yleq'  
-O&u;kh4g  
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: V%|CCrR  
单目: return f(l(t), r(t)); <d*;d3gm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &ZyZmB  
双目: return f(l(t)); `3wzOMgJ  
return f(l(t1, t2)); t?&@bs5~g  
下面就是f的实现,以operator/为例 Xgb ~ED]  
sWtT"7>x  
struct meta_divide q!fdiv`  
  { /i !3Fr"  
template < typename T1, typename T2 > Uw`YlUT\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J)kH$!csi  
  { yLFZo"r  
  return t1 / t2; 'J[ n}r  
} rHSA5.[1P  
} ; {:@MBA 34  
;pH&YBY  
这个工作可以让宏来做:  iwiHw  
` @PHV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 40?xu#"  
template < typename T1, typename T2 > \ ^k#.;Q#4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KCDbE6  
以后可以直接用 U<|hIv-&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KzgW+6*G  
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 A,H|c="  
(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。。。) _0GM!Cny  
aB $xQ|~  
mK Ta.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 PQ0l<]Y  
,V`zW<8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4hQ.RO  
class unary_op : public Rettype JkfVsmc<{h  
  { j:Y1  
    Left l; dGc<{sQzB  
public : nuvRjd^N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G d%X> ~  
B)L=)N  
template < typename T > &gv{LJd5b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %)t9b@c!}  
      { #&$a7L}  
      return FuncType::execute(l(t)); B8G9V6KS-  
    } e6 &-f  
 sJ3O ]  
    template < typename T1, typename T2 > xPcH]Gs^b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J$+K't5BZ  
      { U??T>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |Q|vCWel{  
    } h=x{ 3P;B  
} ; TXH9BlDn  
pBR9)T\ n  
dv7IHUFf  
同样还可以申明一个binary_op l<DpcLX  
?7eD< |  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;)c 4  
class binary_op : public Rettype I k[{,p  
  { RJ63"F $  
    Left l; *LA2@9l  
Right r; 'F .tOD  
public : @lO(QpdG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cUDo}Yu  
rzk-_AFR  
template < typename T > {y\5 9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _=g;K+%fb  
      { yG/_k !{9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,Oj 53w=  
    } 2 D vKW%;  
'#*5jn]CqB  
    template < typename T1, typename T2 > 8lJMD %Df:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )=9EShz!  
      { zZh\e,*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tqMOh R  
    } Z\ 1wEGP7{  
} ; USrBi[_ci\  
l,w$!FnmR  
9$iDK$%  
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 $%GW~|S\C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G&DL)ePu]m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wF\5 X  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ]A.tauSW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ohW qp2~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 L2WH-XP=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  9{(A-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) D,( "3zx  
下面是修改过的unary_op %J b/HWC[  
bAkCk]>5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]A#K;AW{U  
class unary_op +jv&V%IL  
  { M[}aQWT$v  
Left l; ^DaP^<V  
  I<}<!.Bc!  
public : Up*.z\|'y  
MmL)CT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2sXNVo8`w"  
>vny9^_  
template < typename T > v "Yo  
  struct result_1 id=:J7!QU  
  { + m+v1(@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a*T=;P3(I  
} ; O)EA2`)E  
R{0nk   
template < typename T1, typename T2 > 4],*y`& g  
  struct result_2 6$*\%  
  { = VFPZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~ MZEAY9  
} ; *$6dNx  
wBa IN]Y,  
template < typename T1, typename T2 > dPx{9Y<FzU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &X`zk  
  { 1{0 L~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rq]zt2  
} #l<un<  
m R|;}u;d  
template < typename T > +/|;<K5_LI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %fH&UFby  
  { BK/~2u  
  return OpClass::execute(lt(t)); f?[0I\V[$  
} @ 5tW*:s  
s/cclFji]  
} ; w15Qqh lK  
y2=`NG=  
\]7i-[  
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 M0$wTmXM  
好啦,现在才真正完美了。 k&M9Hn2  
现在在picker里面就可以这么添加了: {<J(*K*\Jo  
&'{?Y;A  
template < typename Right > >$ok3-tuU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a"Q>K7K  
  { [)S7`K;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D&C83^m  
} _O w]kP='  
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。 6%Ws>H4@|  
E,EpzB$_dj  
M>m+VsJV  
LF?MO1!M  
VQe@H8>3  
十. bind H-ewO8@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 T:?01?m  
先来分析一下一段例子 8V f]K}d  
u ^}R]:n  
tg|7\Z7i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -q6d&D'B+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1O@y >cV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Dc;zgLLL  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 WJJwhr  
我们来写个简单的。 r@v_hc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ph Ep3o&"  
对于函数对象类的版本: -Nu Rf#  
iM'rl0  
template < typename Func > lAZn0EU  
struct functor_trait :0o,pndU  
  { bzh`s<+  
typedef typename Func::result_type result_type; .Km6 (U  
} ; tIJ?caX5=  
对于无参数函数的版本: c*:H6(u  
T>e4Og"?  
template < typename Ret > rV6SN.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GL- r;  
  { KH_~DZU*5  
typedef Ret result_type; 4qe!+!#$  
} ; W2-1oS~ma  
对于单参数函数的版本: |WMP_sGn  
Y-vLEIX=  
template < typename Ret, typename V1 > w]Byl3}Gt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _A5.  
  { X@cO`P  
typedef Ret result_type; u U;]/  
} ; WK)2/$7@  
对于双参数函数的版本: W:V:Ej7 h  
+D&aE$<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SZ)AO8&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U5!T-o;3}  
  { yWkg4  
typedef Ret result_type; !T3b ]0z  
} ; KM o]J1o  
等等。。。 g[ dI%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [<H'JsJl  
hNWZ1r~_  
template < typename Func > jXCSD@?]K  
struct func_return FvTc{"w /  
  { ^_C]?D?  
template < typename T > Jg:%|g  
  struct result_1 b!hs|emo;  
  { pZUXXX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ugT;NB  
} ; Fu;\t 0  
9S8>"w^R  
template < typename T1, typename T2 > @ UgZZ  
  struct result_2 )!tqock*v  
  { G+dQ" cI9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ` <3xi9  
} ; /yhGc}h  
} ; Jq8CII  
$MPh\T  
ljJi|+^$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qY^@^)b[  
a"6AZT"8  
template < typename Func, typename aPicker > r iuG,$EX  
class binder_1 Utv#E.VI  
  { [>^xMF]$2  
Func fn; %n7Y5|Uh  
aPicker pk; 3LK]VuZE  
public : ^xZo .P  
T)Ohk(jK1  
template < typename T > |gP9^B?3  
  struct result_1 _/(7:  
  { wEu"X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ML9nfB^z!  
} ; 8:QnxrODP  
njoU0f1`  
template < typename T1, typename T2 > ) }.<lSw  
  struct result_2 =iZj&B X  
  { S, g/2k*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M!Hn`_E  
} ; Eh{]so  
dYP-QUM$7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k_$9cVA  
O wJZ?j& )  
template < typename T > [->uDbtzL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _pM~v>~*+  
  { 3\~ RWoB0u  
  return fn(pk(t)); ud}B#{6  
} !rwe|"8m?u  
template < typename T1, typename T2 > .NOh[68'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kl&9M!;:n  
  { <ic%c/mN  
  return fn(pk(t1, t2)); {y0`p1  
} s1/:Ts[3i  
} ; t^Hte^#S  
F9Y/Z5 Ea  
h%0hryGB  
一目了然不是么? D6M ktE)'  
最后实现bind .&R j2d  
}% m:^*@$9  
gOnVN6  
template < typename Func, typename aPicker > !~Am1\02  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N4z(2.  
  { %M/rpEE"b%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V< ]l=JOd  
} _0uFe7sIZ  
fsr0E=nV  
2个以上参数的bind可以同理实现。  | D?lF  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 a`:ag~op@&  
icnc5G  
十一. phoenix NDt +m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NE'4atQ|  
B"9/+Yj  
for_each(v.begin(), v.end(), 5qx,b&^w  
( AnUOv 2  
do_ ,*Vt53@E  
[ Q:/BC= ~  
  cout << _1 <<   " , " 5*#!w1X  
] E$w2S Q  
.while_( -- _1), 9iWs'M  
cout << var( " \n " )  b}eBy  
) ?mjQN|D  
); ^/k`URQ  
v o9Fj  
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: O_n) 2t(c?  
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 V6.w=6:`X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G{8>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6)QJms  
'W>Zr}:  
BRu/pyxG  
template < typename Cond, typename Actor > mF|7:zSo  
class do_while [nBdq"K  
  { !x, ;&  
Cond cd; v;r!rZX  
Actor act; { 4(E @  
public : ;is*[r\|1  
template < typename T > $G_,$U !  
  struct result_1 HalkNR-eEm  
  { ?[|T"bE5[  
  typedef int result_type; #t^y$9^  
} ; <Fc @T4Q,  
rps2sXGr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /61P`1y(J  
D{4Ehr "T  
template < typename T > xK3 xiR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0."TSe83\  
  { h.`U)6*?&N  
  do XehpW}2\  
    { @7C?]/8#  
  act(t); o,#[Se*n  
  } AhjUFz  
  while (cd(t)); r-ldqj  
  return   0 ; H,F/u&O  
} %Q0J$eC  
} ; ?2#v`Z=L;  
K1F,M9 0]  
&?-LL{W{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7xmyjy%c  
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。 :n4X>YL)  
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。 :4ndU:.L  
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。  3e<FlH{  
下面就是产生这个functor的类: FzDZ<dJ  
*i}Nb* Z3  
2rr}5i)r|  
template < typename Actor > {APsi7HYBr  
class do_while_actor m _0D^e7#  
  { v0ng M)^q  
Actor act; b0~AN#Es  
public : _-vf<QO]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /p=9"?  
!+E|{Zj  
template < typename Cond > ~}c`r4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HhmC+3w.7  
} ; &r{.b#7\/A  
*acN/Ca1  
q=M\#MlL0'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Bhy:" r%#  
最后,是那个do_ $9}z^sGIM  
P&ig.Og*  
?H c~ 3  
class do_while_invoker j:yQP# U  
  { y11/:|  
public : ]m#.MZe  
template < typename Actor > 4)o_gm~6c4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QFI8|i@  
  { ,C#Mf@b  
  return do_while_actor < Actor > (act); yMQuM :d  
} {|}tp<:2  
} do_; _d8k[HAJ|  
iXN7+QO)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :J3ZTyjb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x4PH-f-7  
最后来说说怎么处理break和continue n\nC.|_G@  
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。 "%c\i-&t  
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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