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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `g_"GE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yCXrVN:`,  
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, 37q@rDm2  
ZKz,|+X0G  
Cv*x2KF G  
%"X-&1vV  
  class filler -@F fU2  
  { ~=wC wA|1  
public : Dgql?+2$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9M /SH$Qy  
} ; y')RT R{>M  
k;EPpr-{  
|w*R8ro_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ph}j[Co  
8$c bVMjh  
)g|xpb  
jS!`2li?{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `' 153M]  
Ln.ZVMZ;  
Xwa_3Xm*Le  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /oL;YIoQX  
/R LI,.%  
NJ MJ  
e8EfQ1 Ar  
二. 战前分析 ai'4_  
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。 gUR]{dq^'  
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 LrCk*@  
'&FjW-`" G  
r{sebE\ ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @[6,6:h|  
  /* --------------------------------------------- */ ,zQOZ'^  
vector < int *> vp( 10 ); a Zk&`Jpz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y#<MV H  
/* --------------------------------------------- */ H2r8,|XL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zD)pF1,7:8  
/* --------------------------------------------- */ DOQc"+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !>(RK"KWq]  
  /* --------------------------------------------- */ #u5~0,F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a1.|X i'/z  
/* --------------------------------------------- */ +-a&2J;J'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,SScf98,j  
u=&Bmn_  
D%7kBfCb  
RkuuogZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: m7%C#+67  
1._1, _2是什么? d"U(`E=H9  
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。 #g5^SR|qE  
2._1 = 1是在做什么? aVe/ gE  
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。 GOSI3RRn  
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。 _0pO8o-x  
}sxn72,  
{C^@Q"I  
三. 动工 FZH\Q~IUV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >~\w+^2f8  
_}mK!_`  
*fO{ a  
t=R6mjb  
template < typename T > 6S.~s6o,  
class assignment =3 +l  
  { 'ZQWYr9R  
T value; tVqmn  
public : "Jy~PcJZ1  
assignment( const T & v) : value(v) {} n(lk dw  
template < typename T2 > Sg] J7;]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S='syq>Aok  
} ; O{k:yVb  
"%@uO)A /  
plV7+?G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \;]kYO}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ArI]`h'W  
}Uf<ZXW  
uD[ "{?H  
df=z F.5  
  class holder @("}]/O V:  
  { ze'.Y%]  
public : fA^7^0![  
template < typename T > Hh kN^S,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D6Y6^eS-  
  { {BO|u{C  
  return assignment < T > (t); WjM>kWv  
} \h3e-)  
} ; xq!IbVV/h  
(_9|w|(  
qd!#t]  
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: Sd:.KRTu.  
mYNEz @  
  static holder _1; {6xPdUhw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m&R"2t_Z  
s6=YV0w(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LQ-6vrbs  
而不用手动写一个函数对象。 hN(L@0)  
Z,WW]Y,$  
3D)b*fPc  
.dI)R40L/\  
四. 问题分析 ?Ay3u^X  
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。 (Q-I8Y8l8  
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。 qi+&|80T.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^p_u.P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 135vZ:S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9DEh*%q  
y67uH4&Vm  
五. 问题1:一致性 b4 hIeBI\  
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?| yty` 2$O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =J@`0H"  
[xpQH?  
struct holder +zRh fIJHH  
  { H_X?dj15  
  // Dw |3Z  
  template < typename T > \]Z&P,}w  
T &   operator ()( const T & r) const 7nz!0I^   
  { hXX1<~k  
  return (T & )r; BDpF }  
} NygI67  
} ; [F|+(}  
j;2<-{  
这样的话assignment也必须相应改动: n6d^>s9J  
=ef1XQ{i*  
template < typename Left, typename Right > *=vlqpG  
class assignment 3$"/>g/  
  { kUHie   
Left l; y3yvZD  
Right r; 7<yp"5><)  
public : { (\(m/!Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PZ34*q  
template < typename T2 > +AK:(r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /R%^rz'w  
} ; fr#Qz{  
8Inx/>eOI  
同时,holder的operator=也需要改动: WOO%YU =  
5 R*lVUix  
template < typename T > h#{T}[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f[qPG&  
  { ypA:  P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8U^D(jrz  
} aqfL0Rg+`  
/S/aUvN  
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。 [A_r1g&_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 feCqbWq:  
@\~tHJ?hQd  
return l(rhs) = r; + v[O  
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。 wZv-b*4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n+quSF)  
pGGV\zD^  
template < typename Tp > M5Wl3tZL  
class constant_t =hcPTU-QU  
  { y[:q"BB3  
  const Tp t; UE)fUTS  
public : 99KVtgPm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g+9v$[!  
template < typename T > l.7d$8'\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IIax gfhZ  
  { 5w-JPjH  
  return t; Q>IH``1*e  
} ih!~G5Xi9i  
} ; <9\,QR)  
01nsdZ-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E0`[G]*G  
下面就可以修改holder的operator=了 WW3  B  
cqk]NL`'  
template < typename T > ;\s~%~ \  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ou;qO 5CT  
  { hrT%XJl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); QSmJ`Bm  
} ]-KV0H  
@,YlmX}  
同时也要修改assignment的operator() K_##-6>  
U"B.:C2  
template < typename T2 > t{=i=K 3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M@~ o6^  
现在代码看起来就很一致了。 V5X i '=  
=z-5  
六. 问题2:链式操作 c `ud;lI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eKJ:?Lxv;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 M,JA;a, _  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 !a4cjc(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !u%9;>T7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3"vRK5Bf  
&>V/X{>$`K  
template < typename T > 2C{/`N  
struct result_1 IM$0#2\  
  { _-6e0srZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F(E<,l2[  
} ; V{FE[v_  
L1F###c  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: RnSm]}?  
{Ve D@  
template < typename T > Q,n4i@E  
struct   ref `+^sW#ki  
  { 4 iKR{P6  
typedef T & reference; I <xy?{s  
} ; -s89)lUkS  
template < typename T > CfY7<o1>  
struct   ref < T &> QxA0I+i  
  { '&)D>@g  
typedef T & reference; QnP{$rT  
} ; I)rGOda{  
HNFhH0+^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u6p5:oJj,  
,,}sK  
template < typename T > ~BtKd*~*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,{pGP#  
  { " SLvUzO>q  
  return l(t) = r(t); } m6\C5  
} K@*rVor{  
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。 +Tp%5+E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n_u`B|^Pj  
t5n2eOy~T  
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 qf)C%3gXI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kny%QBoiw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T|!D>l'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y!;gQeC  
最后的布局是: 2pjW,I!`  
                Add O!yakU+  
              /   \ L=,Y1nO:p  
            Divide   5 &:q[-K@!  
            /   \ '}T;b}&s  
          _1     3 =tNzGaWJ  
似乎一切都解决了?不。 ;*.(.  
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。 m]1!-`(*  
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-D(y  
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: ,b:n1  
{:3.27jQ  
template < typename Right > BL0 |\&*1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KCl &H  
Right & rt) const hc6.#~i  
  { 0FTRm2(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2q/nAQ+  
} XN4oL[pO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e/ WBgiLw  
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。 V8\$`NEP  
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。 m:b^,2"g  
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。 @c0n2 Xcr  
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。 (lieiye^  
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? H/pcX j  
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: ^g-Fg>&M  
C(xqvK~p  
template < class Action > U%h7h`=F?  
class picker : public Action Z6NJ)XQy6F  
  { K q/~T7Ru  
public : Oq[i &  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WBy[m ?d  
  // all the operator overloaded ;v%Q8  
} ; g>UBZA4  
c1PViko,>  
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。 Q6eN+i2 ;  
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: y{YXf! AS  
v3?kFd7%H~  
template < typename Right > xnT3^ #-h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const " \`BPN  
  { g)X7FxS,z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &3WkH W   
} Mp^^!AP9  
4|FRg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \y[Bu^tk  
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。 ~."!l'a  
lfXH7jL2~  
template < typename T >   struct picker_maker ]NbX`'  
  { L7s>su|c(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r >E\Cco  
} ; #"hJpyW 4V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fE'-.nA+  
  { LjSLg[i  
typedef picker < T > result; /SbSID_a  
} ; bd,Uz% o_  
]bs+:  
下面总的结构就有了: qbEKp HnB  
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。 C:rRK*  
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。 7t ZW^dF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %)BwE  
至此链式操作完美实现。 (W7;}gysh  
+{5JDyh0  
1XqIPiXJ  
七. 问题3 -)4uYK*  
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。 fS5GICx8R  
;R/k2^uF  
template < typename T1, typename T2 > W+8BQ- 2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '$n:CNha  
  { N[0 xqQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *~"zV`*Q  
} oG+K '(BB  
SAd 97A:  
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: /&*m1EN#o  
v&p,Clt-2  
template < typename T1, typename T2 > LKIW*M  
struct result_2 D LNa6  
  { o lYPlH F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y0@'za^y  
} ; c9\B[@-q  
os}b?I*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? O|HIO&M  
这个差事就留给了holder自己。 $7msL#E7  
    XC*uz  
l.XknF  
template < int Order > Fl B, (Cm  
class holder; ;3 G~["DA  
template <> Y8D7<V~Md  
class holder < 1 > cSY2#u|v  
  { u(8_[/_B  
public : mGt\7&`  
template < typename T > NE$VeW+@  
  struct result_1 hq5NQi` %  
  { ' 9IP;  
  typedef T & result; ~!8%_J_  
} ; _L?v6MTj  
template < typename T1, typename T2 > b^uP^](J  
  struct result_2 <^CYxy  
  { A)hq0FPp  
  typedef T1 & result; 8FxcI!A@  
} ; u^}7Vs .  
template < typename T >  ]# Y|   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0 $n8b/%.  
  { QN)/,=#  
  return (T & )r; fKPiRlLS  
} I(z>)S'7r  
template < typename T1, typename T2 > 9=Y,["br$_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A Oby*c  
  { (iHf9*i CV  
  return (T1 & )r1; B@ZqJw9J[  
} g,00'z_D  
} ; B`g<Ge~  
Q mb[ e>  
template <> Rf)'HT  
class holder < 2 > *Gg1h@&  
  { di-O*ug  
public : Aivu%}_|  
template < typename T > _ff=B  
  struct result_1 DCEvr"(  
  { GCcwEl!K^  
  typedef T & result; e#l*/G*,  
} ; g0^~J2sDd  
template < typename T1, typename T2 > >Sc$R0  
  struct result_2 mA&RN"+V  
  { yf `.%  
  typedef T2 & result; 3S[w'  
} ; Fv?R\`52u  
template < typename T > 8vz_~p9%j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z1Bj_u{  
  { LL|_c4$Ky  
  return (T & )r; 4q\.I +r^  
} qWRNHUd  
template < typename T1, typename T2 > %00k1 *$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jo6~r-  
  { Ybs=W< -  
  return (T2 & )r2; 844tXMtPB\  
} vDu0  
} ; tb-OKZq  
uB5h9&57  
p{mxk)A  
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> >。 '#cT4_D^lI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uznoyj6g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .jU|gf:x  
v YRt2({}Z  
return l(i, j) = r(i, j); #JJp:S~`   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xFsB?d  
kWZ/ej  
  return ( int & )i; jOoIF/So  
  return ( int & )j; j33P~H~  
最后执行i = j; *=-__|t  
可见,参数被正确的选择了。 WmT}t  
MZUF! B  
pm'@2dT  
QOkE\ro  
Z$OF|ZZQ  
八. 中期总结 GibggOj2Q,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^}i5 0SG:y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xZ9}8*Q&:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :GwSs'$O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;kyL>mV{  
jMz1s%C  
\3n{w   
m wRL zN  
37:b D  
.LXh]I *  
九. 简化 %{N$1ht^  
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。 ch5`fm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H6%!v1 u  
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: R,d70w (_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .oi}SG  
  +-*/&|^等 T3u5al  
2. 返回引用。 Dyouk+08x  
  =,各种复合赋值等 1jUhG2y  
3. 返回固定类型。 \U)2 Tg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @yU!sE:  
4. 原样返回。 Se^/VVm  
  operator, GvZac  
5. 返回解引用的类型。 zCBtD_@  
  operator*(单目) y~]I Vl"  
6. 返回地址。 fG8}=xH_&  
  operator&(单目) #.\,y>`  
7. 下表访问返回类型。 WTV3p,;6a  
  operator[] :|n>H+Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X%4uShM  
  operator<<和operator>> *O(/UVuD\  
| Q1ub S  
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。 p0[,$$pM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |"Xi%CQ2  
E]u'MX  
template < typename Left > .WL\:{G8;  
struct value_return RB lOTQjv  
  { 0_,3/EWa  
template < typename T > !_XU^A>  
  struct result_1  \pewbu5^  
  { #FQm/Q<0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dVsAX(  
} ; 4,w{rmj  
h 0QYoDvbC  
template < typename T1, typename T2 > 7U{b+=,wK  
  struct result_2 i">z8?qF  
  { G!e}j @@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DSDl[;3O{s  
} ; D<_,>{$gW  
} ; 5,0 wj0l  
E+^} B/"  
d}wa[WRv   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =& Tu`m  
9?g]qy,1)  
下面我们来剥离functor中的operator() r7Q:l ?F2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -_{C+Y_  
l $p_])x  
return l(t) op r(t) Cdt,//xrz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GqIvvnw@f  
return op l(t) aV?}+Y{#  
return op l(t1, t2) skR, M=F~  
return l(t) op j?f,~Y<k  
return l(t1, t2) op g6@NPQ  
return l(t)[r(t)] ^O$[Y9~*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +]S;U&vQ  
K)h"G#NZM  
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: I7G\X#,iz  
单目: return f(l(t), r(t)); j;AzkReb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =|6^)lt$  
双目: return f(l(t)); Top#u  
return f(l(t1, t2)); 9s\i(/RxW  
下面就是f的实现,以operator/为例 XC$+ `?  
Y&05 *b"  
struct meta_divide e&H<lT  
  { (1elF)  
template < typename T1, typename T2 > MOqA$b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VH7iH|eW  
  { -X&!dV:= 4  
  return t1 / t2; J++sTQ(!?  
} AG$-U2ap  
} ; a_pCjG89  
=qS^Wz.  
这个工作可以让宏来做: DETajf/<F  
9A} kkMB:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j0pvLZjM  
template < typename T1, typename T2 > \ RZV1:hNN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k9_VhR|!  
以后可以直接用 )HzITsFZKT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ek{PA!9Sk  
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 #o r7T^  
(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。。。) f<> YYeY  
o. V0iS]  
, R.+-X  
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 u6qi  
#H|j-RM2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r;%zG Fp  
class unary_op : public Rettype K&D}!.~/  
  { soqNzdTB2  
    Left l; Y8`))MeD  
public : rt@-Pw!B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -4^@)~Y  
S)'q:`tZo  
template < typename T > O 44IH`SI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )(ZPSg$/F  
      { se n{f^U  
      return FuncType::execute(l(t)); #Rm=Em}d  
    } Q 5Ghki  
"PX3%II  
    template < typename T1, typename T2 > C(t6;&H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^d5./M8Bd  
      { 7]. IT(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eZ.0,A*1B1  
    } MY<!\4/  
} ; 8F\Msx  
3R=3\;  
3Ibt'$dK  
同样还可以申明一个binary_op _[OEE<(  
ZvnZ}t >?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VrGb;L'[  
class binary_op : public Rettype %`\3V {2*  
  { SKc T  
    Left l; ]g-qWSKU  
Right r; P!6e  
public : z7Rcnr;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,?~UpsUx  
,md7.z]U~  
template < typename T > iJaNP%N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %}]4Nsde  
      { ^SSOh#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CTbhwY(/  
    } @#--dOWYR  
Ye=7Y57Nr  
    template < typename T1, typename T2 > hzPB~obC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jQ\ MB  
      { #<i> <EG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .McoW7|Y  
    } Lc:SqF  
} ; hIO4%RQj_  
Z=t#*"J  
#&2N,M!Q  
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 b5 C}K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v"('_!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !q6V @&  
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。 ;pNbKf:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #2vG_B<M)  
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。。。 !lN a`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -IsdU7}  
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) (zYSSf!I  
下面是修改过的unary_op ]S2[eS  
gS<{ekN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wR<QeH'V  
class unary_op :-W CW);N  
  { d t0E0i  
Left l; `~+a=Q  
  / -qt}  
public : KjfKo;T  
H"RF[bX(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l0_E9qh-i  
~CdseSo 9  
template < typename T > ?eVuz x  
  struct result_1 19-yM`O  
  { &Cpxo9-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -MW(={#   
} ; Y./}zCT  
4k2c mM$  
template < typename T1, typename T2 > yb.|7U?/x  
  struct result_2 {_X1&&>8/  
  { "O1*uwm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6p]R)K>wS  
} ; [#rdfN'?U  
K84cE  
template < typename T1, typename T2 > H6CGc0NS+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AFB 7s z  
  { ?Nze P?g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rMg{j gD  
} b%jG?HSu  
E?h2e~ ,]  
template < typename T > GGQ(|?w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'W2$wN+P  
  { TNT"2FoBd  
  return OpClass::execute(lt(t)); V #\ZS{'J  
} j nA_!;b  
W!0  
} ; bOIM0<(h  
,Yprk%JT  
pW^ ?g|_}  
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 Y*`A$  
好啦,现在才真正完美了。 )7%]<2V%  
现在在picker里面就可以这么添加了: u{nWjqrM*5  
#\ S$$gP  
template < typename Right > Q;,3W+(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qkG;YGio  
  { /?-p^6U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~0r.3KTl"Y  
} `iayh  
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。 wOkJ:k   
QOy&!6  
ggsi`Z{j?  
rxI&;F#  
Rpd/9x.)&  
十. bind X*yp=qI  
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。 <RVtLTd/  
先来分析一下一段例子 +rpd0s49  
}vA nP]!A5  
[qMO7enu#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =y]b|"s~2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R9-JjG2v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4m(>"dHP  
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。 -R \ @W q@  
我们来写个简单的。 k^\ &.63(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3udIe$.Q  
对于函数对象类的版本: JG4*B|3  
8+cpNX  
template < typename Func > e^_@^(||!6  
struct functor_trait -2ij;pkIW$  
  { ^JVP2L>o*  
typedef typename Func::result_type result_type; Vd>.fb\U2  
} ; u#,'ys  
对于无参数函数的版本: w:xKgng=L  
sP8&p*TJF  
template < typename Ret > yrNc[kS/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ns= b&Uyc  
  { [ .uaO  
typedef Ret result_type; ZBq*<VtV  
} ; s1$#G!'  
对于单参数函数的版本: J9c3d~YW  
D2 cIVx3:(  
template < typename Ret, typename V1 > q>4i0p8^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e+ w  
  { C|@k+^S  
typedef Ret result_type; Z?aR9OTP  
} ; Hz3X*G\5b  
对于双参数函数的版本: !!O{ ppM  
z\d2T%^:g(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UKQ&TV}0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2.2a2.I1  
  { 3C[4!>|  
typedef Ret result_type; 3Wxtxk._E  
} ; :bDn.`KG#  
等等。。。 ZboJszNb;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^J~4~!  
m$qC 8z]  
template < typename Func > A1}+j-D7!y  
struct func_return .FRF<_`^  
  { ER0#$yFpM  
template < typename T > J15T!_AW<  
  struct result_1 PR6uw  
  { "UnSZ[;t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .ehvhMuG|  
} ; Vy~$%H94  
fQ4$@  
template < typename T1, typename T2 > <7] Y\{+  
  struct result_2 ioCkPj  
  { `0sk2fn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nJH%pBc  
} ; #R4KBXN  
} ; % peb{i  
JP*mQzZL  
Xb]?/7 X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,O{ 5   
2e@\6l,!^  
template < typename Func, typename aPicker > 9<CUsq@i:  
class binder_1 Z=8CbS).  
  { A@AGu#W  
Func fn; <X&:tZ #/  
aPicker pk; k 0Yixa  
public : `b'J*4|oGo  
pAmI ](  
template < typename T > u$p|hd d  
  struct result_1 svjFy/T(lL  
  { .: ;Hh~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bXLa~r4\  
} ; Ayt!a+J  
tKGsrgoV  
template < typename T1, typename T2 > ^WPV  
  struct result_2 $KHDS:&  
  { IjAity.Xrq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zN JyF;3  
} ; (kOv  
yS3s5C{C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *tPY  
eW,Pn'  
template < typename T > q#-H+7 5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FY*0gp  
  { K): sq{  
  return fn(pk(t)); Nj8)HR  
} X&X')hzIt  
template < typename T1, typename T2 > )pa|uH +N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~kT{O!x}4  
  { vUeel%  
  return fn(pk(t1, t2)); xTm&`Xo  
} gg_(%.>  
} ; x[6Bc  
0EU4irMa  
@sO.g_yM  
一目了然不是么? V@-GQP1  
最后实现bind :''0z  
K L~sEli  
P~Owvs/=  
template < typename Func, typename aPicker > W<7Bq_L[|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YU(x!<Z  
  { qrYeh`Mv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h9nCSj  
} ;0q6 bp(<H  
rdg1<Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {v 0(0  
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。 H`@7o8oj1  
i.4[]f[/h  
十一. phoenix R~-q! nC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !W^II>Y  
-bfd><bs  
for_each(v.begin(), v.end(), CZ}tQx5ga  
( K\Q 1/})  
do_ j,jUg}b  
[ f` J"A:  
  cout << _1 <<   " , " -.{7;6:(k  
] ')RK(I  
.while_( -- _1), 8;3FTF  
cout << var( " \n " ) 7IH{5o\e  
) SoIMftX  
); m:CpDxzbf  
qChPT:a  
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: CP^^ct-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 /VkJ+%}+j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s:P-F0q!&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6V/mR~F1r  
c[q3O**  
WLH2B1_):  
template < typename Cond, typename Actor > ?GZs5CnS  
class do_while e~dU "  
  { $y}Tbm  
Cond cd; &LYZQ?|  
Actor act; g'E^@1{  
public : / KM+PeO  
template < typename T > !<ucwWY,  
  struct result_1 5S bSz!s`$  
  { 8~&v\GDkF  
  typedef int result_type; Xw)+5+t"{  
} ; ]A[~2]  
C?k4<B7V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k2;yl _7  
'"a8<7  
template < typename T >  tvILLR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dtm@G|Ij  
  { 0nAS4Az  
  do {S!~pn&^Y  
    { T^t`H p  
  act(t); NunT2JP.  
  } Ye\%o[X  
  while (cd(t)); 0"Hf6xz  
  return   0 ; %## bg<  
} qm@hD>W+  
} ; ` (<>`  
FliN@RNo  
"`zw(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |kD?^Nx  
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。 j^M@0o  
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。 S1JB]\  
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。 0)#I5tEre  
下面就是产生这个functor的类: `SWK(='  
^+&}:9Ml  
S7R^%Wck/6  
template < typename Actor > WObfHAp.  
class do_while_actor K\PS$  
  { x($1pAE  
Actor act; xgVt0=q  
public : U*t `hn-xs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1Cthi[ B  
Gf>T{Q`,is  
template < typename Cond > {S c1!2q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e^fjla5  
} ; z$A5p4=B'^  
r&w>+KIt  
6O?O6Ub  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @M-bE=  
最后,是那个do_ }|;n[+}  
#PGExN3e  
^`$KN0PY  
class do_while_invoker $: -Ptm@  
  { [@)|j=:i:  
public : va)\uXW.N  
template < typename Actor > ~2H)#`\ac8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Cv3H%g+as  
  { SU^/qF%8  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4Y'qo M;  
} @: NrC76  
} do_; _IGQ<U<z  
aG!!z>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^?,/_3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k5 8lmuU  
最后来说说怎么处理break和continue ~![R\gps  
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。 cuHs`{u@P  
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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