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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~48Uch\LG:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qmv%N  
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$$tS +  
q<D'"7#.  
![{>f6{J  
 ()=  
  class filler q %8,@xg  
  { r;I 3N+  
public : QJ-6aB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jrZM  
} ; IbF[nQ  
`=vL?w^QS  
50Pz+:  
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: Q V4{=1A  
\C~Y  
%Nzg~ZPbmT  
FF)F%o+:w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !T#~.QP4  
D CcM~  
AQQeLdTq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4}gqtw:  
q.g<gu]  
:,]V 03  
E,>/6AU  
二. 战前分析 t+|c)"\5h  
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。  (/-2bO  
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 zdlysr#  
sFT-aLpL@V  
:1PT`:Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $NWXn,Y'  
  /* --------------------------------------------- */ N3!x7J7A  
vector < int *> vp( 10 ); 7D@O:yO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >Ke4lO"  
/* --------------------------------------------- */ F)z]QJOw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?MHVkGD  
/* --------------------------------------------- */ `p|{(g'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -WWa`,:  
  /* --------------------------------------------- */ <=W;z=$!Bb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T&H[JQ/h  
/* --------------------------------------------- */ WSz#g2a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4nN%5c~=  
2,{m>fF  
+ng8!k  
D'$ki[{,  
看了之后,我们可以思考一些问题: se:]F/  
1._1, _2是什么? /bjyV]N  
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。 NldeD2~H  
2._1 = 1是在做什么? =6y4*f  
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。 $-Lk,}s.*  
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。 zWb>y  
n ,!PyJ  
O-[lL"T  
三. 动工 K?+iu|$ &  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *yN+Xm8o  
jjN ]*{s  
lfba   
D(yU:^L  
template < typename T > *e&OpVn  
class assignment 56Z 1jN^U  
  { 5(W`{{AW  
T value; ]vo&NE  
public : .bE+dA6:v  
assignment( const T & v) : value(v) {} > `R}ulz)  
template < typename T2 > 2Dgulx5kGZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;m`k#J?  
} ; !ba /] A/  
H`odQkZ!  
*p0n{F9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l*V]54|ON3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "#anL8  
D/[(}o(  
Nj4=  
E&ou(Q={  
  class holder @0H}U$l  
  { 1AiqB Rs  
public : 8@pY:AY  
template < typename T > Eh/B[u7T[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /Z`("X?_Kf  
  { jYE<d&Cq  
  return assignment < T > (t); mux_S2x9m\  
} g$$i WC!S<  
} ; M#ED49Dh>  
D_mdX9-~  
,v(K |P@  
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: Awy-kou[C  
3<">1] /,  
  static holder _1; _nW{Q-nh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {BB#Bh[  
O_-Lm4g?4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ixc~DV+@[  
而不用手动写一个函数对象。 G- nS0Kn:  
%A_h!3f&  
)lB 3U  
Ne>yFl"u  
四. 问题分析 !Q(xA,p  
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。 j8gw]V/B:  
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。 +$_.${uwV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }e[;~g\&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )> >Tj7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?VUW.-  
pgNyLgN  
五. 问题1:一致性 _OR@S%$  
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?| pYXusS7S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^&^~LKl~  
>|[ l?`  
struct holder W:5,zFW  
  { woI.1e5  
  // [3KP@'52k  
  template < typename T > Z]VmTB  
T &   operator ()( const T & r) const +b O]9* g]  
  {  NW$_w  
  return (T & )r; UqsJ44QEZ  
} MLVrL r t  
} ; 1dsMmD[O  
z#DgoA  
这样的话assignment也必须相应改动: uKOsYN%D  
Q:rQ;/b0/  
template < typename Left, typename Right > Tw`n3y?  
class assignment Cf&.hod  
  { {c|{okQ;Q  
Left l; '#Yqs/V  
Right r; _'OXrT#Q  
public : p0r:U< &  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kx3?'=0;5  
template < typename T2 > :U>[*zE4&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } St`3Z/|h  
} ; M9*#8>  
q-tm `t*7  
同时,holder的operator=也需要改动: Ng=_#<  
0 rge]w.X  
template < typename T > Qg^Ga0Lf6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <4{Jm8zJ  
  { aFfd!a" n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]x12_+  
} !t.*xT4W  
]?1n-w.}r  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V$OZC;4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %]U'   
z&R #j  
return l(rhs) = r; 4ju=5D];   
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。 K*"Wq:T;B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TAE@KSPvo  
}I )%Gw  
template < typename Tp > cT&!_g#g  
class constant_t :_0"t-  
  { 'c6t,%  
  const Tp t; f$2DV:wuC  
public : -G|?Kl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GE S_|[Q  
template < typename T > W08rGY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RkMs!M   
  { ;]c:0W '  
  return t; zxD~W"R:s  
} X"sc'#G T  
} ; gt>k]0  
awC:{5R8v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /%F}vW(!  
下面就可以修改holder的operator=了 g]mR;T3  
kM JA#{<  
template < typename T > 8hZY Z /T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7A=*3  
  { D\@)*"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X?B\+dq  
} ]iq2_{q  
9!>Ks8'.d  
同时也要修改assignment的operator()  WBd$#V3  
uH.1'bR?a  
template < typename T2 > ?LAiSg=eq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6o cTQ}=  
现在代码看起来就很一致了。 .Xm?tC<   
{^ jRV@  
六. 问题2:链式操作 3!*qB-d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j7>a ^W  
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。 CTP!{<ii  
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。 *U}cj A:ZN  
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。 "?n;dXYSi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tso\bxiU  
}fqy vI  
template < typename T > tupAU$h?!  
struct result_1 C&/_mm5  
  { W>'KE:!sp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K @h9 4Ni6  
} ; .`TDpi9OB  
esk~\!d  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yBYZ?gc  
_7bQR7s  
template < typename T > bQ`|G(g-d  
struct   ref K2@],E?e%|  
  { \jCN ]A<  
typedef T & reference; )/FEjo  
} ; d&owS+B{48  
template < typename T > &^hLFd7j/  
struct   ref < T &> #!>QXiyR  
  { HbZFL*2x3  
typedef T & reference; y8Oz4|  
} ; T$&vk#qr  
KfkU_0R+~v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vo!QJ  
{;^GKb+  
template < typename T > 1>'xmp+#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wN2D{Jj  
  { zS/1v+  
  return l(t) = r(t); A2p]BW&  
} ?C`&*+  
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。 ~LU$ no^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n qC@dHP  
1F]jy  
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 "59"HVV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j|DjO?._'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ltg\x8w?c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \]Y=*+{  
最后的布局是: Dk#4^`qp1  
                Add %uQOAe55  
              /   \ (4Ha'uqz  
            Divide   5 .:9XpKbt  
            /   \ *Q!I^]CR  
          _1     3 iL8:I)z  
似乎一切都解决了?不。 n h&[e  
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。 CSVL,(Uw  
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。 |h%0)_  
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: |576)  
mBON>Z [4.  
template < typename Right > 8\BYm|%aa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =j^wa')  
Right & rt) const YtFH@M  
  { B"3uuk8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P,*yuF|bk  
} 4#&w-W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N D1'XCN  
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。 z:W|GDD1  
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。 ,#8H9<O9t  
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。 ['DYP-1J  
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。 fIii  
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? N/8_0]Gf  
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: txFcV  
aFd87'^  
template < class Action > FKU)# Eo  
class picker : public Action ueu=$.^;g  
  { q?=_{oH9  
public : fK; I0J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <qjolMO`  
  // all the operator overloaded # |^yWw^  
} ; ~=/.ZUQNX  
W&p f%?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 !+Zso&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: mt]50}eK  
?(E?oJ)(  
template < typename Right > EE,C@d!*k7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i/aj;t  
  { o!sHK9hvJ)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TSKR~3D#  
} 4mwLlYZ  
5@yBUwMSj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >e^8fpgSo  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 sZ%wQqy~k  
fk'DJf[M  
template < typename T >   struct picker_maker P.'$L\  
  { naiy] oY"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aB)G!Rm&  
} ; z18<rj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sV-UY!   
  { !WNO!S0/j  
typedef picker < T > result; _GsHT\  
} ; =aCd,4B}  
G4QsR7  
下面总的结构就有了: 'tMS5d)4:  
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。 1)!?,O\ey  
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。 n$E'+kox  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 17S<6j#H5  
至此链式操作完美实现。 ?X3uPj9if  
(F'?c1  
6;p"xC-  
七. 问题3 *#c^.4$'  
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。 M(#]NTr ~4  
YnW,6U['{g  
template < typename T1, typename T2 > eDL0Vw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g#r,u5<*?  
  { ~vstuRRST  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 41^ $  
} VCc57 Bo  
wY_! s Qo  
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: }080=E  
*(j -jbA  
template < typename T1, typename T2 > "J*LR  
struct result_2 7YQ689"J6B  
  { 8rM1kOCf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @h)X3X  
} ; j\TS:F^z  
3TF'[(K=  
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? KK41I 8Mw  
这个差事就留给了holder自己。 L ]QBh\  
    -14~f)%NQ*  
mmBZ}V+&=  
template < int Order > w02t9vz  
class holder; c2Up<#t  
template <> U'Fc\M5l/l  
class holder < 1 > &OP =O*B  
  { HVaKy+RU  
public : 6d%)MEM  
template < typename T > W kSv@Y,  
  struct result_1 eN-lz_..7  
  { S\W&{+3  
  typedef T & result; c*Q6k<SKR  
} ; apd"p{  
template < typename T1, typename T2 > =(W l'iG   
  struct result_2 _{48s8V  
  { m"tke'a  
  typedef T1 & result; L0>w|LpRc  
} ; nWsR;~pK  
template < typename T > Vho^a:Z9}W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :my@Oxx4@  
  { ZY-mUg  
  return (T & )r; [eZ'h8  
} q\T}jF\t  
template < typename T1, typename T2 > , \R,O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 15wwu} X  
  { x qLIs:*  
  return (T1 & )r1; uoe>T:  
} T[]kun  
} ; &E$:^a4d  
p^i]{"sjbU  
template <> *kKdL  
class holder < 2 > jWJ/gv~ $  
  { u,),kj<  
public : e3x;(@j  
template < typename T > 73tWeZ8rvx  
  struct result_1 NK|m7 (  
  { *tL1t\jY  
  typedef T & result; Nj|~3 *KO  
} ; z+F:_  
template < typename T1, typename T2 > O:Ob{k  
  struct result_2 IXt cHAgX  
  { UCS`09KNJ  
  typedef T2 & result; DY!mq91  
} ; qwDoYy yu  
template < typename T > A3mSSc6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~.f[K{h8  
  { k ks ?S',  
  return (T & )r; :j( D&?ao  
} Z=CY6Zu7  
template < typename T1, typename T2 > C;.+ kE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S[L2vM)  
  { ts~$'^K[-  
  return (T2 & )r2; iMXK_O%  
} SM8m\c  
} ; TCS^nBEE  
+)QA!g$  
|,OTGZgc  
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> >。 uq_h8JH$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |4u?Q+k%%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `8N],X  
<|_b:  
return l(i, j) = r(i, j); :z}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M}W};~V2ng  
tx{tIw^2;  
  return ( int & )i; ?jRyw(Q  
  return ( int & )j; ?UV ^6  
最后执行i = j; J t,7S4JL  
可见,参数被正确的选择了。 rCFTch"  
x:WxEw>R  
+jpC%o}C  
,Jh('r7  
HRZ3}8Qj  
八. 中期总结 I\peO/w  
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: |? l6S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n*U+jc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _I}rQfPJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'hw_ew   
Il9pL~u  
jt8% L[  
*,=WaODO%  
MX#MDA-4  
Z`lCS o;  
九. 简化 *^5..0du  
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。  %Jc>joU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x#s=eeP1  
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: ViG4tb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ljo^ 2  
  +-*/&|^等 MOEB{~v`;  
2. 返回引用。 $6]7>:8mz  
  =,各种复合赋值等 wc5OK0|  
3. 返回固定类型。 %<Q?|}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Bz#K_S  
4. 原样返回。 63?fn~0\  
  operator, MJ:>ZRXC E  
5. 返回解引用的类型。 1@Zjv>jy[  
  operator*(单目) wh<s#q`  
6. 返回地址。 ] x_WO_  
  operator&(单目) Aa;s.:?  
7. 下表访问返回类型。 d.3O1TXK  
  operator[] 6hs2B5)+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ck0R%|  
  operator<<和operator>> Z 7M%}V%  
$&|*v1rH  
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。 { !C';^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: boR&'yX  
tT;=l[7%  
template < typename Left > = ?hx+-'  
struct value_return ]8XY "2b  
  { vQ}'4i8(  
template < typename T > fYzOT, c  
  struct result_1 yEfV8aY'*  
  { |,ZmRW^2K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {m/\AG)1I  
} ; hL,+wJ+A  
D~xU r )E  
template < typename T1, typename T2 > * QF3l0&  
  struct result_2 <k^P>Irb3t  
  { $MmCh&V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [[PUK{P0  
} ; Eqg(U0k0  
} ; @:~O  
f*g>~!  
t?0D*!D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rwlV\BU  
X]Emz"   
下面我们来剥离functor中的operator() nJ|8#U7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .wD>0Ig  
#(53YoV_8  
return l(t) op r(t) "kKIVlC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6SMGXy*]^  
return op l(t) e_wz8]K)n  
return op l(t1, t2) =Po!\[SBU  
return l(t) op IA|V^Wmt;  
return l(t1, t2) op 1a)NM#  
return l(t)[r(t)]  kQ$Q}3f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JqO#W1h~R|  
TIV1?S  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %3i/PIN  
单目: return f(l(t), r(t)); j:0VtJo~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9Osjh G  
双目: return f(l(t)); %TUljX K}  
return f(l(t1, t2)); ! G%LYHx  
下面就是f的实现,以operator/为例 8Us5Oi  
z+1#p.F$@  
struct meta_divide 'A,&9E{%1  
  { R.R(|!w>  
template < typename T1, typename T2 > fz W%(.tc\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2FO.!m  
  { _1c'~;  
  return t1 / t2; u!%]?MSc  
} I'o9.B8%#  
} ; X9nt;A2TU+  
<GShm~XD2  
这个工作可以让宏来做: OxqbHe  
:YB:)wV,P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ML0o :8Bd\  
template < typename T1, typename T2 > \ e:V(kzAY;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #Xri%&~  
以后可以直接用 ke~O+]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _y)#N<  
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 J[ UL f7:  
(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。。。) 0gVylQ  
"JSg/optc  
7g5sJj  
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  `-4c}T  
i6r%;ueLb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $.(>Sj1  
class unary_op : public Rettype O@3EJkv  
  { 9c806>]U^  
    Left l; Nora<  
public : BpCzmU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A5Yfm.Jy  
2"nd(+ QH  
template < typename T > SPL72+S`,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N40.GL0s  
      { q:-8W[_  
      return FuncType::execute(l(t)); T"t3e=xA  
    } =4yME  
)KR9alf3  
    template < typename T1, typename T2 > :n>m">4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >i]r,j8!  
      { !:`QX\Ux  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B{QY-F~  
    } E/LR(d_  
} ; 1bd(JL  
ro6peUL*2`  
uKh),@JV  
同样还可以申明一个binary_op ]BCH9%zLj  
gOO\` #  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aD3'gc,l  
class binary_op : public Rettype S8<O$^L^  
  { R{@WlkG}  
    Left l; hti)<#f  
Right r; "VkraB.i  
public : $t-HJ<!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .BlGV2@^#  
T\b e(@r  
template < typename T > +|Xx=1_?BK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %`HAg MgP  
      { }9>W41  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9pStArF?F0  
    } =4/lJm``  
I9ubVcV8  
    template < typename T1, typename T2 > 2@1A,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (2QFwBW]  
      { $PstThM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #+QwRmJdT!  
    } jRXByi=9  
} ; d~O\zLQ;  
#=5/D@  
\Q?r+VZ  
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 &BCl>^wn}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c&AA< 6pkv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O|#^&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。 )fpZrpLXE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D^I%tn=F  
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。。。 Gu|}ax"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p-y,OG  
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) nod?v2%   
下面是修改过的unary_op -O\!IXG^  
a*NcL(OC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6N:fq  
class unary_op `K~300-hOb  
  { ;->(hFJt  
Left l; jw5Bbyk  
  zy8W8h(?  
public : nv*q N\i'  
fZ]Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t@>Uc`%  
!CTchk<{(  
template < typename T > *rK}Ai  
  struct result_1 ; GRSe  
  { #)tt}GX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bwqla43gX  
} ; !GURn1vcAe  
xYRN~nr  
template < typename T1, typename T2 > yK_$6EtNKj  
  struct result_2 Nqk*3Q"f  
  { -k|r#^(G2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k!>MZ  
} ; ),mKEpf  
+tkDT@ `  
template < typename T1, typename T2 > ,sn ?V~)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BEx? bf@|]  
  { dG'aJQw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s}uOht} o  
} CQW#o_\  
{l%Of  
template < typename T > ,H2[["1DH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  [:  
  { i!LEA/"V  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z[R E|l{  
} ZC@ 33Q(  
(2[tQ`~  
} ; 1CU-^ j  
r;g[<6`!S  
`6)GjZh^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0+}42g|_Z  
好啦,现在才真正完美了。 .EM0R\q  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q.>@w<[!L  
<[@AMdS  
template < typename Right > #;)Oi9{9;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (y[+s?;WyB  
  { 4`yCvPu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MxD,xpf  
} @Z&El:]3>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7;jwKA;k  
Kp'_lKW)]q  
lRF04  
X9K@mX  
T ]hVO'z  
十. bind /X~l%Xm  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {~_X-g5|]  
先来分析一下一段例子 >k"Z'9l  
U$&G_&*0a  
0/S|h"-L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;!q _+P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }A\s`H m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q0K2md_%x  
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。 N_rz~$|@9  
我们来写个简单的。 ?n)d: )Ud"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~1]4 J(+  
对于函数对象类的版本: ijEMS1$=7  
_CO?HX5ek  
template < typename Func > hCVe05  
struct functor_trait %4|*  
  { gHpA@jdC*  
typedef typename Func::result_type result_type; 0}C> e`<'  
} ; 0+L:+S  
对于无参数函数的版本: 5ltEnvN  
dQT A^m  
template < typename Ret > M{cF14cQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k&wCa<Rs~R  
  { Z0uo. H@.N  
typedef Ret result_type; }^U7NZn<"  
} ; @iwVU]j  
对于单参数函数的版本: YRa{6*M  
g X75zso  
template < typename Ret, typename V1 > @M-i$ q[4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xl8=y  
  { I .jB^  
typedef Ret result_type; W=:4I[a6Q  
} ; )c!7V)z  
对于双参数函数的版本: _;L%? -2c  
`2-6Qv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +z}O*,M"q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *(wkgn  
  { > Dy<@e  
typedef Ret result_type; W^#HR  
} ; {9:[nqX  
等等。。。 B3|h$aKC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O{b<UP'85  
sA$x2[*O  
template < typename Func > 6a6;]lsG  
struct func_return Bn:" q N~  
  { J<hqF4z  
template < typename T > :/UO3 c(  
  struct result_1 ko<u0SjF)u  
  { }MQNzaXY^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ere h!  
} ; a,mG5bQ!  
r&  
template < typename T1, typename T2 > .TZ0F xW  
  struct result_2 qaJ$0,]H+  
  { O&BNhuW2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; " kp+1sG8  
} ; } DQ<YF+  
} ;  dpG l  
>=Bl/0YH  
lw+Y_;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cxX/ b ,  
^u2unZ9BK!  
template < typename Func, typename aPicker > pRR1k?  
class binder_1 m8M2ka  
  { = VIU  
Func fn; stGk*\>U'  
aPicker pk; ?R-4uG[(  
public : bd|ZhRsL  
ox:m;-Ml?_  
template < typename T > pHKcKqB*13  
  struct result_1 a(.q=W  
  { P"*#mH[W|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cft/;A u{  
} ; 'O>p@BEK  
55O_b)$  
template < typename T1, typename T2 > <MK4# I1I  
  struct result_2 Ln-UN$2~F  
  { M2Q*#U>6r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L#huTKX}  
} ; JG^fu*K  
wFbw3>'a9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `-_kOxe3  
PFR64HK2  
template < typename T > OVq(ulwi+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d23;c )'  
  { \B/!}Tn;  
  return fn(pk(t)); zX]4DLl,  
}  9}-;OJe  
template < typename T1, typename T2 > (JMk0H3u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w-{a>ZU0  
  { %"[`   
  return fn(pk(t1, t2)); |)KOy~"  
} V2B@Lq"9`  
} ; kB#;s  
%*bGW'Cw  
r..&6-%:N  
一目了然不是么? m!Y4+KTwD`  
最后实现bind 3A&: c/  
xg(* j[ff3  
op8[8pt%  
template < typename Func, typename aPicker > .gQYN2#zb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aU\R!Y$/"  
  { "udA-;!@&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .@KI,_X6,  
} oaac.7.fV  
Jb;@'o6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6 uS;H]nd<  
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。 ,vDSY N6  
/Fj*sS8  
十一. phoenix 8*x/NaH /\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \Gl>$5np  
`8 Ann~Z|k  
for_each(v.begin(), v.end(), E$"`|Df  
( Sdzl[K/}  
do_ 0{^ 0>H0  
[ qtR/K=^i  
  cout << _1 <<   " , " )U|0vr8:  
] ~o8  
.while_( -- _1), `g}po%k  
cout << var( " \n " ) @|2sF  
) <`)vp0  
); 2#81oz&K  
~J:qG9|]}  
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: zhZ!!b^6<  
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 @@W-]SR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `g+Kv&546  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mXwDB)O{)  
'w"hG$".  
Xk>YiV",?  
template < typename Cond, typename Actor > BAIR!  
class do_while Bo +Yu(|cL  
  { Je*hyi7  
Cond cd; }PUY~ u  
Actor act; a7U`/*  
public : 'z9}I #  
template < typename T > dKpUw9C#/  
  struct result_1 d-{1>\-_  
  { s&d!+-\6_  
  typedef int result_type; wbQs>pc  
} ; _aP 2gH  
~ugyUpY"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aY8QYK ;?^  
0'Uo3jAB  
template < typename T > [;Y*f,UG_-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ruU &.mZ  
  { $tqr+1P  
  do _T.T[%-&=  
    { frRO?  
  act(t); HVz|*?&6  
  } O77^.B  
  while (cd(t)); K+<F, P  
  return   0 ; i%GNm D  
} yPoa04!{=  
} ; WRqpQEY  
N{&Hq4^c  
fq?MnWc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bH}?DMq]O  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w 6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 dZkj|Ua~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,1 ^IFBJ  
下面就是产生这个functor的类: K3^2;j1F Q  
LEd@""h  
_ SJ Fuv/  
template < typename Actor > G-[.BWQ   
class do_while_actor :>-&  
  { 7-Mm+4O9  
Actor act; }B`T%(11=  
public : !B/5@P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MLvd6tIv,  
AhU   
template < typename Cond > CHckmCgf4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; AOM@~qyc   
} ; 3S"kw  
, lFhLj7  
H;N6X y*~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y:YJv x6&4  
最后,是那个do_ q0*d*j F0u  
F;8Uvj  
.23Yqr'zT  
class do_while_invoker S0WKEv@Hn  
  { m](q,65 2  
public : u>*d^[zS  
template < typename Actor > %9OVw #P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ay|K>8z   
  { ]$)U~)T iW  
  return do_while_actor < Actor > (act); >Yx,%a@~R  
} !bBx'  
} do_; mvu$  
y4%[^g~-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,56objaE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 : ~Ppv5W.  
最后来说说怎么处理break和continue i#%!J:_=  
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。 '3]M1EP  
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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