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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i>-#QKqJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {C8IYBm  
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, pP"j|  
8aM\B%NGWi  
P_p\OK*l]o  
-M T1qqi  
  class filler |v#D}E  
  { !N][W#:  
public : UbIUc}ge  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k3Puq1H  
} ; @li/Y6Wh  
{z;K0  
0#m=76[b  
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*,nKJu'r  
6u`$a&dR'l  
VKlC`k8L  
`6#s+JA[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VH+3o?nrT  
GZuWA a  
BT$Oh4y4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KP>1%ap6  
2r+nr  
 %(K}1[  
'|Lv -7  
二. 战前分析 f|/ ,eP$  
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。 B:cQsaty  
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,7!"!?@N  
(_3'nFg  
JnqP`kYbTE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LZ&I<ID`-  
  /* --------------------------------------------- */ udc9KuR@  
vector < int *> vp( 10 ); 1#fR=*ZM"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^LXsU] R  
/* --------------------------------------------- */ 3Tw9Uc\vT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0~[M[T\  
/* --------------------------------------------- */ 'V <ZmJ2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Be^"sC  
  /* --------------------------------------------- */ B*tQ0`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n\BV*AH  
/* --------------------------------------------- */ */@I$*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :hWG:`  
_^ n>kLd$  
*xj2Z,u  
^Q+z^zlC  
看了之后,我们可以思考一些问题: |942#rM  
1._1, _2是什么? 6g#E/{kQw  
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。 zF? 6"  
2._1 = 1是在做什么? iO18FfM_  
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。 -r~9'aEs  
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。 <*/Z>Z_c2  
 b=Ektq  
,[dvs&-*  
三. 动工 [a~@6*=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~,8#\]xR  
q@ wX=  
kK:Wr&X0H  
E7w^A  
template < typename T > . _Jypk8  
class assignment F8/n;  
  { Qs8yJH`v  
T value; g 4 $  
public : KilN`?EJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} Znh;#%n|  
template < typename T2 > Y9st3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9U )9u["DH  
} ; T@zp'6\H  
)!G 10  
z?UEn#E2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nhZ/^`Y<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PTXS8e4  
:w4N*lV-  
m?8o\|i,  
;l < amB  
  class holder *o(bB!q"c  
  { g1l:k1\Ht  
public : ,u- 9e4  
template < typename T > ]'hel#L;l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mGmZ}H'{  
  { 4V mUTMY  
  return assignment < T > (t); zx+}>(U\U  
} BXz g33  
} ; zh(=kS `  
'9&@?P;  
2jkma :$'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: a`eb9o#  
l>(*bb1}b  
  static holder _1; bhsCeH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #~w~k+E4  
g~9b_PY9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k!6m'}v  
而不用手动写一个函数对象。 l!\~T"-7;:  
mGF)Ot R  
d+0= a]  
W58%Zz4a  
四. 问题分析 A ;|P\V  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 I58$N+#  
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。 IfI:|w}:"r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8&qtF.i-6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oBo |eRIt|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x7jFYC  
vuJEPn%  
五. 问题1:一致性 AOV{@ b(  
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?| :vaVghN\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~9;udBfwF  
<w?k<%( 4  
struct holder ^L.'At  
  { cveQ6 -`K  
  // *Aug7 HlS  
  template < typename T > p^ OHLT  
T &   operator ()( const T & r) const ZcTjOy?  
  { Ahr  
  return (T & )r; L EFLKC  
} xv%]g= Q  
} ; iYlkc  
W}%[i+  
这样的话assignment也必须相应改动: 6%wlz%Fp  
C!6D /S  
template < typename Left, typename Right > |=:hUp Jp  
class assignment 8;f5;7M n  
  { l%2 gM7WMY  
Left l; #v6<9>%  
Right r; u1. 0-Y?  
public : lB#7j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5as5{"l  
template < typename T2 > 'cc{sjG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "\5 T  6  
} ; GsiKL4|mj  
sl P>;  
同时,holder的operator=也需要改动: E!L_"GW  
J 5xZL v  
template < typename T > T~g`;Q%i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X7tBpyi  
  { tv: mjS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3h A5"G+7  
} #n|eq{fkK  
TWfk 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。 Ya!PV&"Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'tX}6wurf  
;Qc^xIPy  
return l(rhs) = r; WQB V~.<Yv  
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。 G%K&f1q%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yOk{l$+  
Jq8v69fyQ  
template < typename Tp > 8{6`?qst@  
class constant_t -%V~ 1  
  { <B @z>V  
  const Tp t; PO:sF]5  
public : !>GDp>0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jQBn\^w  
template < typename T > Wq}W )E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U % ?+N  
  { ,,7hVw  
  return t; j}fSz)`i  
} q_"w,28  
} ; b"OHXu  
\}YAQ'T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m5, &;~  
下面就可以修改holder的operator=了 "QBl "<<s  
Tiimb[|  
template < typename T > #GUD^#Jh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4sC)hAx&f  
  { 4Bt)t#0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T!^v^m@>y  
} \+x#aN\  
&(|Ot`el]v  
同时也要修改assignment的operator() ]c6h'}  
4C*0MV  
template < typename T2 > ob|^lAU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ocpM6b.fK  
现在代码看起来就很一致了。 ,H$%'s1I(  
' hdLQ\J  
六. 问题2:链式操作 3bQq Nk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7d+0'3%  
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。 /1Ss |.  
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。 N0 mh gEA  
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。 <KI>:@|Sc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :EH>&vm  
1hc`s+N  
template < typename T > O.-A)S@  
struct result_1 b%d,X-3  
  { `v'yGsIV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lc]cs D  
} ; W[>qiYf^b  
yDj'')LOQg  
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: Kp;a(D  
SQMtR2  
template < typename T > a=6@} l1<  
struct   ref `f <w+u  
  { `L!L=.}4  
typedef T & reference; :z%Zur+n c  
} ; $ P2*qpqy  
template < typename T > b S'dXP  
struct   ref < T &> $0+&xJVn  
  { u 7 <VD  
typedef T & reference; NW&2ca  
} ; as!P`*@  
GXRW"4eF5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |C0!mU  
bik lja  
template < typename T > w?Cho</Xu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m9\~dD  
  { @CoUFdbz  
  return l(t) = r(t); 6^2='y~e  
} %:sP#BQM  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "_=t1UE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bXqTc2>=  
7`^=Ie%(K  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 KUU ZN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ][XCpJ)8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5@pLGMHT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (CAkzgTfc  
最后的布局是: &[N_{O|  
                Add `B$Pk0>5r  
              /   \ C 7YS>?^]  
            Divide   5 |qU~({=b  
            /   \ R0bgt2J  
          _1     3 FL&L$#X  
似乎一切都解决了?不。 <UTO\w%  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /_yAd,^-+  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 h<n2pz}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kUr/*an  
R38 \&F  
template < typename Right > Yjl:i*u/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8A u W>7_  
Right & rt) const |;I"Oc.w^R  
  { 7f<@+&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1Ve~P"w  
} ~B7<Yg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VZ7E#z+nM#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *?>52 -&b  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ih |&q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,vBB". LY'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 zz8NBO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? z(#dL>d$'  
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: :8N{;aui  
IYr}%:P)  
template < class Action > ;1>V7+/  
class picker : public Action nB/`~_9  
  { ?u0qYep:  
public : i@ 86Ez  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D r"PS >.  
  // all the operator overloaded =Wz)(N  
} ; A7T(p7pP  
k,ezB+  
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。 Qv)DSl  
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: + +Eu.W;&#  
ME.!l6lm\  
template < typename Right > Qtt3;5m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |D[LU[<C  
  { Or55_E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E5a7p.  
} L[U?{  
AtqsrYj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :4LWm<P  
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。 l7Wdbx5x0  
M<SVH_  
template < typename T >   struct picker_maker e+?;Dc-SJ\  
  { tJm1Q#||  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ):n'B` f}z  
} ; Dv4 H^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -a'D~EGB^  
  { Lzx/9PPYn  
typedef picker < T > result; N9u {)u  
} ; _T;Kn'Gz(&  
Zm+GH^f'  
下面总的结构就有了: 9S<V5$}  
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。 K?yMy,9%Yw  
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。 7Jpq7;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AE Abny q  
至此链式操作完美实现。 V@\u<LO0G  
=dp`4N  
R'oGsaPB2  
七. 问题3 h dqr~9  
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。 $8Z4jo  
S7@/d HN  
template < typename T1, typename T2 > R_vK^Da  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oq,*@5xV2  
  { &gI*[5v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :w7?]y6~S  
} Ga pM~~  
/!60oV4p0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Q@*9|6-  
?!3u ?Kd  
template < typename T1, typename T2 > zKh<zj  
struct result_2 474 oVdGx  
  { 1k{H,p7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?/(*cA  
} ; QoMa+QTuc  
9Fg:   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .Y }k@T40a  
这个差事就留给了holder自己。 +6L.a3&(b  
    /2 qxJvZ  
pi/&WMZ<  
template < int Order > A[^k4 >  
class holder; gm1RQ^n,@.  
template <> aFL<(,~r  
class holder < 1 > o<5+v^mt#  
  { 'L^M"f^I  
public : &M=15 uCK  
template < typename T > IiY%y:!g  
  struct result_1 Bm6t f}8  
  { 7lr;S(C  
  typedef T & result; >A}ra^gU  
} ; ?q y*`  
template < typename T1, typename T2 > }|RL6p-/'  
  struct result_2 m &[(xVM  
  { ( v$ i  
  typedef T1 & result; Qz$Wp*  
} ; _P%PjFQ)  
template < typename T >  \7e4t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KYq<n& s  
  { 0;%\L:,O  
  return (T & )r; ; NO#/  
} H)rJ >L  
template < typename T1, typename T2 > :]LW,Eql  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HaF&ooI5+  
  { ;)ERxMun  
  return (T1 & )r1; sGa "  
} Vq^b_^  
} ; yP34h*0B  
v7@ *dg  
template <> ciW;sK8  
class holder < 2 > d-gcXaA-8  
  { OK z5;#S=  
public : oq (W|  
template < typename T > SzG?m]  
  struct result_1 46H@z=5  
  { [lz H%0 V  
  typedef T & result; AR g]GV/L  
} ; |Vp ?  
template < typename T1, typename T2 > `*]r+J2  
  struct result_2 zY].ZS=7  
  { .m xc~  
  typedef T2 & result; YDgG2hT/2  
} ; cu#r#0U-  
template < typename T > 'yh)6mid  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +u lxCm_lV  
  { %iZ~RTY6 !  
  return (T & )r; qr~zTBT] E  
} BiZYGq  
template < typename T1, typename T2 > tw] l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dd4^4X`j  
  { ho!qXS  
  return (T2 & )r2; TnuA uui*  
} EV;"]lC9  
} ; {9~3y2:  
Ctk1\quz  
,,?XGx  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  p.,`3"C1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .{(gku>g(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :1~4X  
kAW2vh  
return l(i, j) = r(i, j); r]S"i$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .EjjCE/v-  
S5cs(}Bq  
  return ( int & )i;  7uzc1}r  
  return ( int & )j; K'[kl'  
最后执行i = j; )W1[{?  
可见,参数被正确的选择了。 wid  
eXkpU7w;  
&-Q_%eM^  
&7eN EA  
6?/f $,v  
八. 中期总结 =$_kkVQ$  
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: p;mV?B?oAQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BNixp[Hc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xzf/W+.>.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~e5E%bXxC  
O1oh,~W  
t*-_MG  
5K =>x<  
#z c$cr  
]hbrzv o  
九. 简化 &b]_#c   
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c Hnd gUW]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~6[3Km|2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7&Ie3[Rm_3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -r[O_[g w  
  +-*/&|^等 :GM3n$  
2. 返回引用。 `/(9 #E  
  =,各种复合赋值等 Lv#}Gm  
3. 返回固定类型。 Zb+n\sv4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p<B*)1Tj0  
4. 原样返回。 D% 2S!  
  operator, B!J&=*=e  
5. 返回解引用的类型。 _V3}F1?W  
  operator*(单目) [6nN]U~Y  
6. 返回地址。 6)~7Uf:<v  
  operator&(单目) Zy>y7O(,  
7. 下表访问返回类型。 M2A_T.F=H  
  operator[] sDkO!P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 TR:4$92:H  
  operator<<和operator>> WKq{g+a  
i,l$1g-i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Z{_YH7_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (?P\;yDG  
z/pxZ B ~"  
template < typename Left > 0 R>!jw  
struct value_return O#)YbaE  
  { +Ecn  
template < typename T > qh6Q#s>tH  
  struct result_1 |gfG\fL3V  
  { | 8akp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Iz!]LW  
} ; g,f AV M  
M[0NB2`Wp  
template < typename T1, typename T2 > 9 ]|C$;kw@  
  struct result_2 y!~ }7=  
  { (^~~&/U_U$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +y 48.5  
} ; mS+sh'VH  
} ; ~{t<g;F  
.nei9Y*  
f~f)6XU|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =@d->d  
iVb7>d9}  
下面我们来剥离functor中的operator() /7WdG)'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `_3 Gb  
@\U] hN?  
return l(t) op r(t) $WsyAUl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3k:`7E.  
return op l(t) t24.u+O  
return op l(t1, t2) %D`j3cEp@  
return l(t) op QF$s([  
return l(t1, t2) op (?[%u0%_  
return l(t)[r(t)] _I0=a@3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +rka 5ts  
n -xCaq  
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: <4-g2.\  
单目: return f(l(t), r(t)); >|1-o;UU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H^jcWwy:  
双目: return f(l(t)); Lv>OBHD  
return f(l(t1, t2)); h~ehZJys  
下面就是f的实现,以operator/为例 ].@8/. rg  
</2Cn@  
struct meta_divide / LLo7"  
  { RH;A|[7T&  
template < typename T1, typename T2 > 7H?lR~w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ru$%gh>v  
  { /'bX}H(dq  
  return t1 / t2; {@[#0gPH  
} @={ qy}  
} ; pwA~?$B1  
Y"TrF(C  
这个工作可以让宏来做: P6`LUyz3  
bj@f<f`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /wi/i*;A  
template < typename T1, typename T2 > \ &_'3(xIO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~e686L0j  
以后可以直接用 EU'P U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3.h0  
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 m~gcc  
(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。。。) X#ud_+6x  
B_"PFWwg  
|J~A )Bw?  
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 &pH XSU  
 8(}cbW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b.cBg.a  
class unary_op : public Rettype 5 axt\  
  { H?;@r1ZAn  
    Left l; u0%bv\$m  
public : USKC,&6&}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7s 0pH+  
"7w=LhzV[$  
template < typename T > Z OqD.=O(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LRSt >; M  
      { L#N ]1#;  
      return FuncType::execute(l(t)); lN*"?%<x>  
    } +^[SXI^JaJ  
Q>WnSm5R  
    template < typename T1, typename T2 > !y3XIbdS"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3o#K8EL  
      { Ba76~-gK$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8o466m6/  
    } =h/61Bl3  
} ; cea e~  
8TYoa:pZ  
<m%ZDOMa  
同样还可以申明一个binary_op m" ]VQnQ  
zRB LkrC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a@! O}f*  
class binary_op : public Rettype |wyua@2  
  { $v=(`=  
    Left l; }s.\B    
Right r; p@wtT"Y  
public : A%~t[ H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "P$')u wE  
va!fJ  
template < typename T > fH% C&xj'&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,W>-MPJn[8  
      { -'Z-8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fBKN?]BdN  
    } (Vt5@25JW  
%:7/ym[  
    template < typename T1, typename T2 > jV#1d8qm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WPPD vB  
      { /`7G7pQ+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M%5_~g2n'\  
    } [o.#$(   
} ; X&A2:A 6\+  
s 4n<k]d  
i1!Y {  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &0OH:P%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AA}+37@2I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vhN6_XD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .GvZv>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {T3wOi  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 X @X`,/{X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iN2591S  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ucUu hS5  
下面是修改过的unary_op #_zj5B38E  
jIWX6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T;3B_ lu]  
class unary_op +B4i,]lCx  
  { R[H#a v  
Left l; \M~uNWv|  
  B XO,  
public : |lh&l<=(f  
ULxgvq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l;h5Y<A%?  
*7),v+ET  
template < typename T > GZ.KL!,R!  
  struct result_1 cpx:4R,  
  { U \jFB*U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0VIR =Pbp  
} ; % xBQX  
}1NNXxQ  
template < typename T1, typename T2 > unyU|B  
  struct result_2 \3 O1o#=(  
  { ,N8SP 'R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N^jr  
} ; ;B;wU.Y"  
R)%I9M,  
template < typename T1, typename T2 > ~_ko$(;A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const && WEBQ  
  { r`PD}6\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +SkfT4*U  
} MFqb_q+  
P} Y .  
template < typename T > 8[oZ>7LMzC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !)FKF7'  
  { J$,bsMIX  
  return OpClass::execute(lt(t)); J?f7!F:8  
} :v^OdW  
/Y| <0tq  
} ; zn5|ewl@"  
hdYd2 j  
YH&0Vy#c$  
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 D*ZswHT{y  
好啦,现在才真正完美了。 U+ V yH4"  
现在在picker里面就可以这么添加了: #X0Y8:vj  
3/8<dc  
template < typename Right > Y5<W"[B!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :%IB34e  
  { ^-(DokdBn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8#RL2)7Uy`  
}  x(A6RRh  
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。 `Cz_^>]|=  
KR>o 2  
:71St '  
m5cRHo<9Y  
n"nfEA3{`  
十. bind "FLiSz%ME  
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。 K/8TwB?I  
先来分析一下一段例子 I\|.WrMNi  
cPX^4d~9  
mH )i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Lg|]|,%e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j-t"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !'a <Dw5  
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;&PR#5  
我们来写个简单的。 i\kDb=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fiLlOr%r  
对于函数对象类的版本: Bx|h)e9  
JG{`tTu  
template < typename Func > (dHjf;  
struct functor_trait FPu$Nd&\  
  { Tj!rAMQk  
typedef typename Func::result_type result_type; ~ F>'+9?Sn  
} ; fPG3$<Zr  
对于无参数函数的版本: }w{E<C(M  
x}#N?d  
template < typename Ret > 2g;Id.i>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {N@Pk[!  
  { G}@a]EGm  
typedef Ret result_type; Xi!e=5&Pa  
} ; ."ytBF  
对于单参数函数的版本: }+K=>.  
vZXdc+2l  
template < typename Ret, typename V1 > @ 6H7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UtHloq(r  
  { J@qLBe(v  
typedef Ret result_type; n_*.i1\'w  
} ; rGay~\  
对于双参数函数的版本: gq~"Z[T  
=0SJf 3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 54oJ MW9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Nf}i /  
  { }Zfi/^0U  
typedef Ret result_type; =D)ADZ\<r  
} ; T2|os{U  
等等。。。 Us% _'}(/U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?h,.1Tb  
0R}hAK+| 4  
template < typename Func > FhQb9\g  
struct func_return As j<u!L  
  { j? Vs"d|  
template < typename T > yh.WTgcW  
  struct result_1 'a>D+A:  
  { Wlp`D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C#L|7M??;  
} ; 3!i{4/  
hz5t/E  
template < typename T1, typename T2 > Q<(aU{  
  struct result_2 SZvC4lOn#  
  { GZm=>!T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D H:9iX'  
} ; tMyMA}`  
} ; bl\;*.s'  
:bXTV?#0  
l)V646-O,~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XY<KLO%  
o8S P#ET"n  
template < typename Func, typename aPicker > w{GEWD{&  
class binder_1 kB=5=#s  
  { %Lq}5zB  
Func fn; VREDVLQT  
aPicker pk; olK*uD'`  
public : >S%}HSPKq  
NWj4U3x  
template < typename T > !p_l(@f  
  struct result_1 }sp?@C,Z  
  { AnpO?+\HF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;Hb"SB  
} ; =>7czw:S 1  
/Z]hX*QR  
template < typename T1, typename T2 > Fzz9BEw(i  
  struct result_2 & d* bQv$  
  { 7mL1$i6=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V>ZDJW"G!  
} ; u@Bgyt7Y  
](`:<>c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AG"iS<u  
pqe%tRH{  
template < typename T > 5Hs !s+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >E WK cocM  
  { 3M>y.MS  
  return fn(pk(t)); milQxSpj  
} 1 /SB[[g  
template < typename T1, typename T2 > -o57"r^x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1U ='"  
  { ~eUv.I/  
  return fn(pk(t1, t2)); ^c| 0?EH  
} m~F ~9&  
} ; |RDE/  
c$_}   
4x.I"eW~&  
一目了然不是么? J~ wu*x  
最后实现bind ozA%u,\7k  
&09G9GsnQ  
7>-99o^W  
template < typename Func, typename aPicker > <f0yh"?6VH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z 2lX^z  
  { )2r_EO@3HP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m*v@L4t( 1  
} VYrs4IFT$  
N8X)/W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n%s$!R- \  
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。 2(R{3E4.  
g^^^fKUp)  
十一. phoenix <iM}p^jX9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T%**:@}+  
$=Tq<W*c  
for_each(v.begin(), v.end(), 5,R<9FjW  
( ""jl  
do_ GD!!xt  
[ !X=93%  
  cout << _1 <<   " , " |xpOU*k  
] " pL5j  
.while_( -- _1), u3HaWf3  
cout << var( " \n " ) Apkb!"}>  
) ~-~iCIaTb  
); (AHTv8  
!@> :k3DC&  
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: 1119YeL  
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 WctGhGH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \]Rmq_O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oM,UQ!x <  
p&HkR^.S  
!ce,^z&5  
template < typename Cond, typename Actor > %}{.U  
class do_while U)1hC^[!   
  { =BzBM`-o  
Cond cd; v=D4O.  
Actor act; ~:-V<r,pe  
public : u#0EZ2 >#  
template < typename T > j0S[JpoF  
  struct result_1 ZOL#Q+U  
  { `Vh&XH\S  
  typedef int result_type; 3GZrVhU?m  
} ; Y }8HJTMB  
2-:`lrVd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @>[3 [;  
B:)vPO+ d  
template < typename T > %3q7i`AZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RR>G}u9 np  
  { M,SIs 3  
  do ^_o:Ddz?l"  
    { = Ru q  
  act(t); !1P<A1K  
  } t0)hd X  
  while (cd(t)); mm N $\2  
  return   0 ; 5(y Q-/6C+  
} ~bfjP2 g  
} ; l{. XhB  
5NMju!/  
Vje LPbk)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &l W~ot1,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7Y^2JlZu=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 'zuA3$SR  
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。 dV"Kx  
下面就是产生这个functor的类: t s=+k/Z  
K ?V' ?s  
 j g_;pn  
template < typename Actor > (@xr/9:i  
class do_while_actor S#|5&SR  
  { {|tMN,Z  
Actor act; wE_#b\$=b  
public : 9bD ER  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |LE*R@|3$  
^2mCF  
template < typename Cond > hle@= e/n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %UCuI9  
} ; Fw6x (j"  
pbqJtBBDDS  
do@BJWo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @FuX^Q.[  
最后,是那个do_ _?9|,  
+4K'KpFzZ  
%X(|Z4dL  
class do_while_invoker 5Veybchy "  
  { {^Q1b.=  
public : >8DZj&j  
template < typename Actor > AHTQF#U^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 200Fd8Ju  
  { PJ'@!jx  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0,m@BsK  
} AkBEE  
} do_; m# I  
|A:+[35  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "@&I*1&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YGkk"gFIA  
最后来说说怎么处理break和continue ~)!vhdBe  
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。 [1.>9ngj  
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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