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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .$W}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?Sa,n^b*H  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, F {L#  
ocK4Nxs  
hFr+K1  
#rGCv~0*l  
  class filler @ %L  
  { xZ`vcS(  
public : bCC &5b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *WJK&  
} ; 9e>2kd  
@d|Sv1d%  
uE(5q!/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  + @f  
_xi &%F/  
j #P4&  
OAW_c.)5D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B]<N7NYn1  
=FIZh}JD  
HDzeotD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @}!?}QU  
{v=[~H>bt  
dnwzf=+>e  
I{U|'a  
二. 战前分析 ts@$*  
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。 8,RqhT)2#  
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 H*3u]Ebh  
Q#ksf h!D  
DA>nYj-s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); piIz ff  
  /* --------------------------------------------- */ >d]-X]  
vector < int *> vp( 10 ); H\<0{#F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ph.RWy")  
/* --------------------------------------------- */ ,98 F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o_Y?s+~i[/  
/* --------------------------------------------- */ VZ`YbY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t!J>853  
  /* --------------------------------------------- */ AT3HH QD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D aHbOs_<  
/* --------------------------------------------- */ 3PRU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U*sQ5uq  
S\t!7Xs%*U  
ebCS4&c  
#EE<MKka  
看了之后,我们可以思考一些问题: PlA#xnq#  
1._1, _2是什么? 8L/XZ)  
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。 eS ?9}TG|  
2._1 = 1是在做什么? upk_;ae  
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。 z~p!7q&g  
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。 7^! zT  
Xg_l4!T_l  
iY2q^z/S  
三. 动工 tlvZy+Blv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f]?&R c2C  
3y2L! &'z  
[`tNa Vg  
CA&VnO{r  
template < typename T > $/#[,1  
class assignment  ;ud"1wH  
  { E U RKzJk  
T value; p^ROt'eQ<  
public : 3&M0@/  
assignment( const T & v) : value(v) {} oPbziB8  
template < typename T2 > w7pX]<?R"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } edlf++r~  
} ; '4~I %Z7L  
\fI05GZ  
A8S9HXL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3syA$0TZt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a;~< iB;3"  
N,VI55J:y>  
En&gI`3n  
 eBmHb\  
  class holder RK$(  
  { pTTM(Hrx  
public : $X\2h+ Os  
template < typename T > zO$r   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'T7 3V  
  { vAeVQ~  
  return assignment < T > (t); ~Ij/vyB_  
} J#3[,~  
} ; MMD=4;X  
\xC#Zs[<  
.Xe_Gp"x  
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: 368 g> /#'  
rqm":N8@  
  static holder _1; -w)v38iX!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /f+BeQ3#/  
hPgYKa8u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pSYEC,0B  
而不用手动写一个函数对象。 SsfC m C  
CMv8n@ry  
V;J3lV<  
/"~UGn]R  
四. 问题分析 P39oHW  
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。 "<)Jso|  
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。 o^owv(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m&(qr5>b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v|]"uPxH?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n8T'}d+mm  
Q6 m.yds  
五. 问题1:一致性 lU$0e09  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q~' \oWz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MTNC{:Q  
@" umY-1f  
struct holder ,i;#e  
  { @*UV|$~(Q  
  // Z^_zcH'  
  template < typename T > m] -cRf)9  
T &   operator ()( const T & r) const G!%8DX5  
  { x_C0=Q|K3  
  return (T & )r; WNKP';(a@G  
} b8vZ^8tBV  
} ; ?*7Mn`  
`QW=<Le?  
这样的话assignment也必须相应改动: {c*5 )x!  
_F|}=^Z`  
template < typename Left, typename Right > L<Z,@q `  
class assignment O.xtY @'"  
  { /5j5\F:33  
Left l; ~gNFcJuy  
Right r; iJmzVR+  
public : 8gt&*;'}*D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n5IQKYr g  
template < typename T2 > DGS,iRLnA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Vry_X2  
} ; 4fjwC,,  
|(PS bu  
同时,holder的operator=也需要改动: r`h".=oD  
e+{lf*"3  
template < typename T > ?.H]Y&XF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MOnTp8   
  { mo(>SnS<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wEJzLFCn  
} v=cQ`nou  
3T4HX|rC  
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。 n&?)gKL0g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dh?I   
Z,Us<du  
return l(rhs) = r; WjM7s]ZRv  
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。 (+/d*4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NuD|%Ebs  
MxKTKBxQ  
template < typename Tp > ]yZ%wU9!  
class constant_t *)6\ V}`  
  { ;^E_BJm  
  const Tp t; pIYXYQ=Z  
public : .uxM&|0H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aJA(UN45  
template < typename T > R<{Vgy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;z N1Qb  
  { }^p<Y5{b  
  return t; K :~tZ  
} mZPvG  
} ; j0a=v}j3  
cGdYfi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (}.MB3`#C  
下面就可以修改holder的operator=了 /@\R  
DZ\K7-  
template < typename T > N@}h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?2dI8bG  
  { .Y^cs+-o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JPng !tvR  
} 8UqH"^9.Q7  
xSSEDfq  
同时也要修改assignment的operator() tpO '<b  
,-8 -Y>[  
template < typename T2 > Q9xb7)G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HTGLFY(&  
现在代码看起来就很一致了。 !U1 vW}H  
5r~jo7  
六. 问题2:链式操作 `8RKpZv&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U,;796h  
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。 4nh=Dq[  
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。 fF r9]  
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。 f86Z #%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [Z#Sj=z  
~QxW^DGa7]  
template < typename T > [w|Klq5  
struct result_1 _6ck@  
  { ,$> l[G;Bm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LCtVM70  
} ; _N^w5EBC]  
&r4|WM/ec  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: s*<T'0&w0S  
)`R}@(r.  
template < typename T > %!(C?k!\  
struct   ref Y68A+ B.  
  { qIsf!1I?  
typedef T & reference; dpylJ2  
} ; 18QqZ,t  
template < typename T > uW=G1 *n-  
struct   ref < T &> #5z0~Mg-X  
  { ,I x>.^|  
typedef T & reference; -`* 'p i  
} ; {tY1$}R  
kmc"`Ogotw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "#E<Leh'  
<<A#4!f  
template < typename T > n-l_PhPQ`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CW?Z\  
  { ftR& 5 !Wm  
  return l(t) = r(t); +,LWyvc'  
} 9*ZlNZ  
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。 f'@ L|&w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2tpuv(H;  
PE4 L7  
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 M>p<1`t-&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: It&CM,=t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TPk?MeVy%W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Wtc ib-  
最后的布局是: SM4`Hys;p  
                Add B\)Te9k'  
              /   \ TaBya0-  
            Divide   5 b(;u2 8  
            /   \ `Y4Kw  
          _1     3 4Zwbu  
似乎一切都解决了?不。 2*z~ 'i  
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。 uMZ~[S z  
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。 <%S)6cw(3  
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: 3J &R os  
dVEs^ZtI  
template < typename Right > eDZ8F^0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \?T9 v  
Right & rt) const C:5- h(#  
  { Fw\Z[nh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); . c+m(Pk  
} 0ck3II  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i:0v6d  
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。 2WFZ6  
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。 $a*7Q~4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  7N[".V]c  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?8"* B^*Sh  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 9>S)*lU&s  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -GPJ,S V>  
Nyy&'\`!  
template < class Action > jo<xrn\  
class picker : public Action HC6U_d1-6  
  { C:t>u..  
public : #[{{&sN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EpMxq7*  
  // all the operator overloaded rBTg"^jsw  
} ; X_o#!  
=IsmPQKi  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 xBTx`+%WS  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D`a6D  
}]o8}$&(  
template < typename Right > w_Slg&S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )0exGx+:  
  { -|#{V.G3'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZPG,o5`%  
} :.e'?a  
qs ep9z.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > VRQ`-#  
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。 c.IUqin  
KQNQ<OE 4  
template < typename T >   struct picker_maker JfN '11,$  
  { y%i9 b&gDd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Qq`S=:}~x  
} ; rz%~=Ca2j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :C} I6v=  
  { lK=Is v+  
typedef picker < T > result; j*?8w(!  
} ; Jq &Hz$L|  
,Zn6T"[$  
下面总的结构就有了: {kk%_q  
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。 //2O#Fg{/  
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。 ?pW1}: z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uS`}  
至此链式操作完美实现。  O>]i?  
BJux5Nh  
F(ydqgH~a  
七. 问题3 Hq W /  
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。 -a)1L'R  
A r]*?:4y[  
template < typename T1, typename T2 > >fXtu:C-!J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qKfUm:7Q_  
  { eavn.I8J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :6nD"5(  
} qhGz2<}_j  
_HHvL=  
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: HXKM<E{j  
6T$=(I <4  
template < typename T1, typename T2 > , yltt+ e  
struct result_2 +fXwbZ?p  
  { f-|?He4O]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KBB)xez8  
} ; 4)w,gp  
Z|n|gxe  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? r&4Xf# QD6  
这个差事就留给了holder自己。 =;0-t\w!  
    q!:dZES  
[n[dr@J7v  
template < int Order >  U=~?ca  
class holder; *0>`XK$mWo  
template <> MT~^wI0a  
class holder < 1 > !YAX.e  
  { k5Cy/gR  
public : D5c 8sB  
template < typename T > A,_O=hA2I  
  struct result_1 ) 1AAL0F\B  
  { F9j@KC(yg  
  typedef T & result; tC'E#2  
} ; =6dAF"b)  
template < typename T1, typename T2 > NF8<9  
  struct result_2 [KMS/'; ]  
  { mj ,Oy  
  typedef T1 & result; zpy&\#Vc  
} ; }vZTiuzC  
template < typename T > 16"L;r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pIPjTQ?cq  
  { N.vkM`Z  
  return (T & )r; ")u)AQ  
} u&'&E   
template < typename T1, typename T2 > =j@8/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K,!f7KKo  
  { {DX1/49  
  return (T1 & )r1; o}Zl/&(  
} u"(2Xer  
} ; p+;x&h)[l  
zomg$@j  
template <> ;(s.G-9S  
class holder < 2 > } <q=Zq+  
  { lWFm>DiLY  
public : 3V/f-l]X/  
template < typename T > kZQ$Iv+^(  
  struct result_1 .VkLF6  
  { zc1~ q  
  typedef T & result; f.RwV+lq  
} ; 85](,YYz  
template < typename T1, typename T2 > ze uSk| O  
  struct result_2 h[]3#  
  { uvA2`%T/  
  typedef T2 & result; $KmE9Se6,  
} ; nz`"f,  
template < typename T > D[(T--LLT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nN(Q}bF  
  { ;z o?o t/  
  return (T & )r; HqA3.<=F,  
} ?e23[  
template < typename T1, typename T2 > h}%yG{'/M=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ; zfBe%Uf  
  { aIE\B4w  
  return (T2 & )r2; eD N%p  
} ^Y^5 @ x=  
} ; NmV][0(BS  
9|hPl-. .W  
F :-6Htmj  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;W!hl<``d*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !Op18hP$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q?Uk%t\hwc  
#~[mn_C  
return l(i, j) = r(i, j); eS"sd^;R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (d-j/v*4  
`=#ry*E^:  
  return ( int & )i; |9 4xRC  
  return ( int & )j; nmrdqSV  
最后执行i = j; @3>nVa  
可见,参数被正确的选择了。 !7anJl  
MM Nz2DEy[  
JmVha!<qk  
;%PdSG=U  
] I0(_e|z}  
八. 中期总结 +isaqfy/  
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: ]TKM.[[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k N$L8U8f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,lw<dB@7"5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XJf1LGT5  
}UHoa  
B9h>  
  S?m4  
.:jfNp~jt  
[u`9R<>c"U  
九. 简化 FZtILlw  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cH$Sk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D\V (r\i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: N%`Eq@5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "a >a "Ei  
  +-*/&|^等 6b#J!:?  
2. 返回引用。 610hw376B  
  =,各种复合赋值等 oNBYJ]t  
3. 返回固定类型。 g/m%A2M&aH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,h$j%->U  
4. 原样返回。 3mM.#2=@>  
  operator, atWAhN  
5. 返回解引用的类型。 XWFuAE  
  operator*(单目) w~=@+U$f  
6. 返回地址。 t2vo;,^euL  
  operator&(单目) Ic&Jhw;]z  
7. 下表访问返回类型。 #-u?+Nk/  
  operator[] S#, E)h/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f<G:}I  
  operator<<和operator>> )haHI)xR  
*G0r4Ui$  
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。 -* ;`~5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Fh$Xcz~i  
3:WXrOl  
template < typename Left > [8.w2\<?  
struct value_return zbL6TP@=  
  { OQh(qa  
template < typename T > 5%6r,?/7KM  
  struct result_1 lGP'OY"Q  
  { UBxQ4)%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !'EE8Tp~F  
} ; $:MO/Su z{  
B%Sp mx8  
template < typename T1, typename T2 > K%"cVqb2V  
  struct result_2 0UT2sM$  
  { y:8*!}fR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .J3Dk=/  
} ; a<K@rgQ  
} ; .4wp  
 )7Ed }6%  
7|Tu@0XXA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o$DJL11E  
oLp:Z=  
下面我们来剥离functor中的operator() _*Z2</5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jVpk) ;vC  
_'E,g@  
return l(t) op r(t) ` `R;x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {?9s~{Dl  
return op l(t) ! G+/8Q^  
return op l(t1, t2) Q!VPk~~(  
return l(t) op xl$#00|y  
return l(t1, t2) op 1(**JTe  
return l(t)[r(t)] i XI:yE;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $dLPvN  
,&IBj6%Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nP>*0Fq  
单目: return f(l(t), r(t)); >K9uwUi|b]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :#QYwb~  
双目: return f(l(t)); h4^ a#%$  
return f(l(t1, t2)); zk@K uBLL  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]l'W=_XDg  
}9xEA[@;  
struct meta_divide J$?*qZ(oO  
  { 8vcV-+x  
template < typename T1, typename T2 > {>c O&eiCt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ivbuS-f =r  
  { Whq@>pX8  
  return t1 / t2; ymBevL  
} ` `A=p<W  
} ; rs R0V+(W  
!s]LWCX+|  
这个工作可以让宏来做: QMfa~TH#p  
j[h4F"`-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r^k:$wJbRK  
template < typename T1, typename T2 > \ 5Qik{cWxBq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6 /Apdn1[  
以后可以直接用 rnVh ]xJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h*Y);mc$#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8v M}moper  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {qCmZn5  
WKQVT I&A.  
#<bt}Tht  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @hiwq 7[j  
<;.Zms${@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N}>XBZy  
class unary_op : public Rettype mlY0G w_e  
  { 8_K22]c5  
    Left l; Q+[e)YO)  
public : XX,iT~+-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0*"auGuX  
XnQo0 R.PW  
template < typename T > 0f 1Lu) 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g@.RfX=  
      { #"a?3!wr  
      return FuncType::execute(l(t)); x(z[S$6Y\  
    } ~3.1. 'A  
I#kK! m1Q  
    template < typename T1, typename T2 > *Ri?mEv hF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pI |;  
      { ]}cai1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); })|+tZ  
    } 8Z!+1b  
} ; k|,pj^  
2@o_7w98  
FG-w7a2mn  
同样还可以申明一个binary_op ;PJWd|3  
0sRby!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4?X#d)L(  
class binary_op : public Rettype . oUaq|O  
  { *tjE#TW  
    Left l; 2i4FIS|z0  
Right r; !=#E/il,  
public : 3C8'0DB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rO/mK$  
a4X J0Tm  
template < typename T > <w}k9(Ds  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I-i)D  
      { })Rmu."\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Roy0?6O  
    } O k_I}X  
EW$ Je  
    template < typename T1, typename T2 > =8j;!7 p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pc5-'; n  
      { TdP_L/>|J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E) >~0jv  
    } +}X?+Epm  
} ; 0,(U_+ n  
-@G |i$!  
]6</{b  
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 V{fYMgv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BUv;BzyV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~ -Rr[O=E  
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。 V# |#% 8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R)t"`'6|  
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。。。 @?{n`K7{`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f 5_n2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) L._I"g5 H9  
下面是修改过的unary_op Nm#VA.~  
$g _h9L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A L}c-#GG  
class unary_op Xd66"k\b+  
  { z?h\7 R  
Left l; J}TS-j0  
  ;k/y[ x}  
public : ^v3ytS  
1^R@X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tsU.c"^n  
//:.k#}~B  
template < typename T > 1&Rz'JQ+  
  struct result_1 +}>whyX1  
  { ?{$Q'c_I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yEtSyb~GK  
} ; J& +s  
kYz)h  
template < typename T1, typename T2 > )dG7 $,g  
  struct result_2 X^?<, Y)1.  
  { )m"NO/sJ2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (zBa2Vmmv  
} ; ._=Pa)T  
6 EE7<&  
template < typename T1, typename T2 > ?)7uwJsH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RP7e)?5$s  
  { /+P 4cHv]F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @h X  
} vyERt^z  
d37l/I  
template < typename T > T%KZV/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %]>c4"H  
  { WhSQ>h!@s  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0X`Qt[  
} ss%ahs  
CY0|.x  
} ; $B*Ek>EK  
RqXcL,,9  
1a| q&L`o  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [sTr#9Z  
好啦,现在才真正完美了。 #,qw~l]  
现在在picker里面就可以这么添加了: WDSkk"#TF  
wQ*vcbQX*  
template < typename Right > ?@(_GrE-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [E2afC>zrl  
  { 9cWl/7;zXO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); : +/V  
} cG,B;kMjo  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1s=M3m&H  
K/+5$SjF  
@ I LG3"  
y;yXOE_  
B1JdkL 3h  
十. bind 7tfMD(Q]e/  
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。 ly}6zOC\  
先来分析一下一段例子 ?2%d;tW  
h5U@Ys  
-B9C2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mgL~ $  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R?(0:f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (i1FMd}G  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1@P/h#_Vr  
我们来写个简单的。 k)b}"' I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c#$B;?  
对于函数对象类的版本: 05LVfgJ'q  
_jR%o1Y}  
template < typename Func > 4Ucg<Z&%  
struct functor_trait S WVeUL#5  
  { =2\k Jv3  
typedef typename Func::result_type result_type; nY'0*:'u  
} ; tjBs>w  
对于无参数函数的版本: y!6B Gz  
\$/)o1SG  
template < typename Ret > x:88E78  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7;#9\a:R?  
  { {x W? v;  
typedef Ret result_type; Q$Ga.fI  
} ; 7$<.I#x  
对于单参数函数的版本: wXMKQ)$(  
KF|+# qCN  
template < typename Ret, typename V1 > n&D<l '4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z%y>q|:  
  { 2^bq4c4J  
typedef Ret result_type; |[CsLn;  
} ; xpx Un8.  
对于双参数函数的版本: <M B]W`5  
9s6@AJf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > II3)Cz}xRG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $/Gvz)M  
  { VJDF/)X3$  
typedef Ret result_type; >E|@3g +2  
} ; GRB/N1=  
等等。。。 zu5'Ex`gQa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h +.8Rl  
^&zwO7cS  
template < typename Func > ,G!M?@Q  
struct func_return am{f<v,EI  
  { ^I~2t|}  
template < typename T > |Up+Kc:z/n  
  struct result_1 7"2L|fG  
  { 8B JxD<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8V>j-C  
} ; .mn`/4  
NKvBNf|D  
template < typename T1, typename T2 > AV Gu*  
  struct result_2 Yc3\NqQM  
  { !jN}n)FSq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <|c n Qj*  
} ; mp!KPw08':  
} ; g34<0%6jd  
K]Q#B|_T  
PEac0rSW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ];Z)=y,vM  
<gF=$u|}3[  
template < typename Func, typename aPicker > P9p:x6  
class binder_1 SUINV_>7  
  { _G|hKk^,  
Func fn; K 4QJDC8  
aPicker pk; HYyO/U9z|I  
public : p~6/+ap  
"+/%s#&  
template < typename T > I 8vv  
  struct result_1 MP(R2y  
  { z}.y ?#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j5,1`7\7B  
} ; Umjt~K^Z  
0vuL(W8)  
template < typename T1, typename T2 > RbzSQr>a\  
  struct result_2 /:3:Ky3  
  { 0?KXQD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -G e5gQ=  
} ;  n0F.Um  
FRd!UqMXY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \ T/i]z  
26PUO$&b.  
template < typename T > [zl@7X1{_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,yus44w[  
  { M.$Li#So,  
  return fn(pk(t)); g@wF2=  
} qYR $5  
template < typename T1, typename T2 >  N-`Vb0;N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "RMBV}<T  
  { >/mi#Y6  
  return fn(pk(t1, t2)); D9,609w  
} {*,~,iq  
} ; "X0"=1R~  
Oo |*q+{  
M #'br<]  
一目了然不是么? uPKq<hBI  
最后实现bind ]E'BFon  
XI:8_F;Q  
pd{W(M78g  
template < typename Func, typename aPicker > =F'p#N0_2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -1iKeyyA  
  { hTcy;zLLS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =+5z;3  
} A]ZCQ49  
:f%FM&b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D X GClH  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 VN[C%C  
59mNb:<  
十一. phoenix K~ ,| ~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U/F<r3.`#  
1c_gh12  
for_each(v.begin(), v.end(), q9fCoz  
( ' QGacV   
do_ B?A c  
[ OLh`R]Sd  
  cout << _1 <<   " , " |$"2R3  
] n X4R  
.while_( -- _1), S$J}>a#Ry  
cout << var( " \n " ) fHhm)T8KB  
) A tl`J.;G  
); :W]?6=  
aEU[k>&  
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: ]@X5'r"  
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 D^Ahw"X)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,K9\;{C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3D_Ky Z~M+  
,dT.q  
io :g ]g  
template < typename Cond, typename Actor > 0q'd }DW  
class do_while L[l ?}\  
  { rMXIw  
Cond cd; 'f&o%5]  
Actor act; $$ %4,\{l  
public : y_O[r1MF  
template < typename T > 5tPBTS<<"L  
  struct result_1 K$OxeJP?F  
  { -c-af%xD  
  typedef int result_type; .K`OEdr<  
} ; wKF #8Y  
- s[=$pDU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gr9/@U+  
vSty.:bY\p  
template < typename T > X"WKgC g$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T=r-6eN  
  { Q#C;4)e  
  do _y#omEx  
    { kk]f*[Zi5  
  act(t); u8ofgcFYE  
  } H QHFD0hv  
  while (cd(t)); KHwzQ<Z3  
  return   0 ; AA][}lU:5  
} z_qy >  
} ; g8^\|  
W>C!V  
dWHl<BUm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v|5:;,I  
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。 is=sV:j:  
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。 +mRFHZG  
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。 sYV7t*l  
下面就是产生这个functor的类: []HMUL]"  
5.gM]si  
(<sZ8n=AD  
template < typename Actor > l;i,V;@ t  
class do_while_actor !0ly1T 9  
  { Y.I-h l1<r  
Actor act; zJ{?'kp  
public : 6o@}k9AN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 89@\AjI  
8N<0|u  
template < typename Cond > W{E2 2J}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,#3}TDC  
} ; kp3(/`xP  
_\E{T5  
/dTy%hZC}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `5 py6,  
最后,是那个do_ (]7*Kq  
?pgdj|"a  
5,=Yi$x  
class do_while_invoker TR!^wB<F  
  { 1);$#Dlt k  
public : 7q bGA K  
template < typename Actor > b *IJ +  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B{|g+c%  
  { /CpUq;^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3/I Q]8g"  
} gLv|Hu7  
} do_; `abQlBb*  
j]7|5mC78  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [vki^M5i|Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?]%JQ]Gf*  
最后来说说怎么处理break和continue xsK{nM6g  
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。 %bf+Y7m  
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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