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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >?rMMR+A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ic"8'Rwb  
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, h9#)Eo   
L(sT/  
;{q*  
PB?2{Cj  
  class filler c&FOt  
  { !a-B=pn!]  
public : 0!7p5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ! Dj2/][  
} ; V; CPn  
S!+>{JyQ  
y@I t#!u0  
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: o]<9wc:FZ  
a^pbBDi W  
Jazgn5  
A.dbb'^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'W yWO^Bdk  
akU2ToP  
4^M"V5tDx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :O$bsw:3w<  
OZnKJ<  
W5=)B`v  
U+@U/s%8  
二. 战前分析 f-71`Pyb  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Qh(X7B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 FROC/'  
>%0$AW|Exu  
_B&Lyg !J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !!H"B('m  
  /* --------------------------------------------- */ (xRcG+3];  
vector < int *> vp( 10 ); : -d_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :dAd5v2f  
/* --------------------------------------------- */ q!?*M?Oz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a6^_iSk  
/* --------------------------------------------- */ 2vX $:4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8W?dWj  
  /* --------------------------------------------- */ 7t:tS7{}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); stBe ^C  
/* --------------------------------------------- */ Z0m`%(MJa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sA77*T  
j7k}!j_O{  
+a 1iZ bh  
8.Y|I5l7G  
看了之后,我们可以思考一些问题: aR/?YKA  
1._1, _2是什么? F_jHi0A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 rxH]'6kP  
2._1 = 1是在做什么? 3m` >D e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~IS8DW$;  
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。 ;'= cNj  
kMMgY?  
$i5J}  
三. 动工 W>)0=8#\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mpMAhm:  
%kjG[C  
!W9:)5^X  
`+"(GaZ  
template < typename T > +ovK~K $A  
class assignment *^~ =/:  
  { tmooS7\a  
T value; gtZmBe=  
public : 4]ni-u0*  
assignment( const T & v) : value(v) {} E<[ s+iX  
template < typename T2 > }|Mwv $`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *_o(~5w-K  
} ; kzDN(_<1  
HdJ g  
%BP>,E/w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k[;)/LfhS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <\u3p3"[4  
IrqM_OjC  
oDz|%N2s|  
E)gD"^rex  
  class holder Mz p<s<BX  
  { ;*M@LP{*L  
public : '#V@a  
template < typename T > _>R aw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h<`aL;.g  
  { Y(.e e%;,  
  return assignment < T > (t); h @!p:]  
} hx$61 E=  
} ; :Kwu{<rJ!(  
<f>w"r  
\7r0]& _  
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: Wye* ~t  
!m+Pd.4TaB  
  static holder _1; >|E]??v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5M0Q'"`F:  
L(VFzPkY%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bOFzq>k_  
而不用手动写一个函数对象。 7v ZD  
~Ld5WEp k3  
, ~O>8VbF  
Yi*F;V   
四. 问题分析 &>,;ye>A  
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。 K8;SE !  
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。 Z~~6y6p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3R+% C*7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b0{i +R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w`)5(~b  
W2 -%/  
五. 问题1:一致性 nn_O"fZi  
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?| ]?tRO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =9GA LoGL  
Q&eyqk   
struct holder o utJ/~9;  
  { ?,>3uD#  
  // F@i >l{C  
  template < typename T > 7__[=)(b2X  
T &   operator ()( const T & r) const YsVmU  
  { ](w)e p~;3  
  return (T & )r; XB7Aa)  
} -G~]e6:zD  
} ; |Ns4^2  
a)QT#.  
这样的话assignment也必须相应改动: 1;ttwF>G7  
9|1msg4  
template < typename Left, typename Right > $r/$aq=K  
class assignment im2mA8OH  
  { #'_#t/u  
Left l; V]F D'XAl  
Right r; '[ t.  
public : ,a?)O6?/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gyw=1q+  
template < typename T2 > |LZ;2 i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eiKY az  
} ; 'Qy6m'esW  
j=l2\W#}  
同时,holder的operator=也需要改动: |nefg0`rk  
(,U|H`  
template < typename T > 0)oh ab  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :y-;V  
  { oMQ4q{&|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z1J)./BO  
} >1j#XA8  
q]? qeF[  
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。 1K#>^!?M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^wIB;!W  
nR{<xD^  
return l(rhs) = r; 6e-ME3!<l  
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。 41X`.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qVC+q8  
E>bkEm  
template < typename Tp > 5whW>T  
class constant_t pU7;!u:c4%  
  { lL)f-8DX  
  const Tp t; |OH*c3~r  
public : r mX*s} B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Hd~g\  
template < typename T > /mkT7,]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a{kJ`fK   
  { wpK1nA+7N  
  return t; ,1sbY!&ekL  
} yYP_TuNa  
} ; D S U`(`  
qLEYBv-3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "iSY;y o  
下面就可以修改holder的operator=了 ^ Ps!  
FK^xZ?G  
template < typename T > FRQ.ix2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {-4+=7Sg1  
  { xt^1,V4Ei~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }Va((X w  
} /wJ#-DZ  
& =[!L0{  
同时也要修改assignment的operator() @z1QoZ^w  
\zBi-GI7  
template < typename T2 > ZNBowZI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ` UsJaoR#f  
现在代码看起来就很一致了。 ?Lg<)B9   
EF)BezG5y  
六. 问题2:链式操作 5?0<.f,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R-Edht|{  
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。 syl7i>P  
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。 W.j^L;  
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。 _k@cs^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $JY \q2  
OJ&'Z}LB  
template < typename T > d A)T>  
struct result_1 jFN0xGZ  
  { #]}Ii{1?Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Kv@P Uzu  
} ; Nf] ?hfJ  
;fNCbyg4 I  
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: $s7U |F,I  
>Scyc-n  
template < typename T > t% qep|  
struct   ref  =yod  
  { ^Q8yb*MN  
typedef T & reference; UR'[?  
} ; u@_|4Bp,"  
template < typename T > @[r[l#4yUi  
struct   ref < T &> \!^=~` X-  
  { apL$`{>US  
typedef T & reference; aO1^>hy  
} ; |Hf|N$  
lh;fqn`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K#OL/2^ 5  
FyEKqYl  
template < typename T > 1/-3m Po  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %0Ur3  
  { &~_F2]oM  
  return l(t) = r(t); Ow;thNN  
} S^%3Vf}  
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。 BE0l2[i?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EE"8s7ZF  
l[E^nh>  
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 h .Qk{v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7!J-/#!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Jqxd92 bI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "1a;);S=*)  
最后的布局是: |ke0G  
                Add -64l f-<  
              /   \ /9_%NR[  
            Divide   5 l#[Z$+!09  
            /   \ (HRj0,/^  
          _1     3 beO Mln+R  
似乎一切都解决了?不。 &PC6C<<f  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >w.;A%|N  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (G|!{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ](JrEg$K  
6_`Bo%  
template < typename Right > f/Y&)#g>k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [5&k{*}}  
Right & rt) const `CWhjL8^  
  { (2b${Q@V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cW*v))@2  
} 5UQ {qm*Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fqI67E$59  
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。 MFq?mZ,  
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。 aU6l>G`w  
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。 ]wid;<  
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。 kZ5#a)U<  
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? f#ZM 2!^!  
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: T<*)Cdid  
94B%_  
template < class Action > i:YX_+n  
class picker : public Action 5t%8y!s  
  { Fip 5vrD  
public : ^SpQtW118  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1]/;qNEv  
  // all the operator overloaded iZNS? ^U  
} ; Mxl;Im]!`.  
:)lS9<Y}  
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。 ]T)N{"&N/  
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: HO<|EH~lu  
I(M/ X/  
template < typename Right > uX-^ 9t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =d Q[I6  
  { uGZGI;9f4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |3~m8v2-  
} RG'iWA,9m`  
&5y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^}P94(oz  
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。 (7qlp*8.s  
nXn@|J&z~U  
template < typename T >   struct picker_maker 3(oMASf  
  { AFi_P\X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J$6WUz:?  
} ; 1 *' /B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g|Lbe4?  
  { W.^zN'a  
typedef picker < T > result; #ZJ 1\Ov  
} ; :6Z2@9.}w  
+6uf6&.@~  
下面总的结构就有了: )h@PRDI_  
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。 /xUF@%rT  
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。 Q\4tzb]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {}s/p9F4  
至此链式操作完美实现。 A l?%[-u  
%?[gBf[y  
c!E{fSP  
七. 问题3 *+rfRH]a  
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。 AO5&Y.A#  
|tAkv  
template < typename T1, typename T2 > )p>Cf_[.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v]M:HzP  
  { ;U3:1hn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yP7b))AW9  
} R3G\Gchd  
f" Iui  
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: 2|j=^  
t]SB .ja  
template < typename T1, typename T2 > -+[Lc_oNPx  
struct result_2 X| \`\[  
  { :;_}Gxx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B& @ pZYl  
} ; 81E EYf  
,f^fr&6jb  
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? v7pu  
这个差事就留给了holder自己。 A8tJ&O rwY  
    e.vt"eRB  
Fj`k3~tUw  
template < int Order > ZV--d'YiEm  
class holder; sgO au\E  
template <> E#_/#J]UQn  
class holder < 1 > XQ=%a5w  
  { dm}1"BU<  
public : lW5Lwyt8  
template < typename T > {> ,M  
  struct result_1 )jXKPLj  
  { ]r#b:W\  
  typedef T & result; D9TjjA|zS  
} ; Ja~8ZrcY  
template < typename T1, typename T2 > ; =n}61  
  struct result_2 ho$}#o  
  { HWV A5E[`Y  
  typedef T1 & result; ogIu\kiZ  
} ; EmaS/]X[  
template < typename T > -r,v3n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [s$x"Ex  
  { ?;oJ=.T  
  return (T & )r; MB;rxUbhe3  
} B>1,I'/$.  
template < typename T1, typename T2 > (W#CDw<ja  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $e+4Kt ,  
  { u D(C jHM>  
  return (T1 & )r1; .nZKy't   
} 0UJ6> Rj  
} ; yf&_l^!  
2FZ T  
template <> S!PG7hK2  
class holder < 2 > v@]SddP,?  
  { b_`h2dUq  
public : r^6@Zwox]  
template < typename T > ?#GTD?3d  
  struct result_1  Y:/p0 o  
  { =COQv=GT  
  typedef T & result; qv(3qY  
} ; d-b<_k{p  
template < typename T1, typename T2 > ;:Z5Ft m  
  struct result_2 iT:i '\~  
  { ]2l}[ w71|  
  typedef T2 & result; "8%$,rG1&  
} ; Zj -#"Gm  
template < typename T > adu6`2 *$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <.Zh{"$qo  
  { OK v2..8  
  return (T & )r; J-/w{T8:  
} 9{4oz<U  
template < typename T1, typename T2 > [_jw8`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /RJ]MQ\*O  
  { 3\4e{3$  
  return (T2 & )r2; vv&< 7[  
} 2H w7V3q  
} ; A{4,ih"5  
~]?s A{  
SW%}S*h  
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> >。 5eL b/,R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y2tVq})!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QuEX|h,F  
C9?mxa*z  
return l(i, j) = r(i, j); EVLL,x.~:z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #w%-IhP  
V|@bITJ?7  
  return ( int & )i; x-c5iahp'  
  return ( int & )j; L4B/ g)K  
最后执行i = j; Mi#i 3y(  
可见,参数被正确的选择了。 lr4wz(q<9  
7_PY%4T"  
QxG^oxU}  
|pS]zD  
aV7VbC  
八. 中期总结 9[JUJ,#X'0  
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: 1K#[Ef4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OqS!y( (  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (/nnN4\=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @:RoYvk$  
Dqo#+_v  
ECi;o1hda  
7w2$?k',-  
V-7l+C5  
uvJHkAi  
九. 简化 tz2=l.1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7omHorU+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ),vDn}>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ip<VRC5`5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wk7E&?-:6  
  +-*/&|^等 hDTC~~J/  
2. 返回引用。 .]h/M,xg  
  =,各种复合赋值等 lCUYE"o  
3. 返回固定类型。  !AJkd.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f6K.F  
4. 原样返回。 ,ja!OZ0$  
  operator, FS=yc.Q_  
5. 返回解引用的类型。 xi{ r-D8Z  
  operator*(单目) `B"sy8}x  
6. 返回地址。 "~r)_Ko  
  operator&(单目) , d $"`W2  
7. 下表访问返回类型。 $.C-_L  
  operator[] 0sU*3r?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <$s sU{5  
  operator<<和operator>> sM MtU@<x  
x5MS#c!7  
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。 czIAx1R9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [m{sl(Q  
%m dtVQ@  
template < typename Left > wH!$TAZ:Yw  
struct value_return j24 3oD  
  { mrRid}2  
template < typename T > izcaWt3 a  
  struct result_1 XX /s@C  
  { 17?YN<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UJh;Hp:  
} ; 1xEOYM)  
=q]!"yU[d  
template < typename T1, typename T2 > I ?Dp *u*  
  struct result_2 o$</At  
  { l+ >eb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JMt*GFd  
} ; OS; T;  
} ; @ :Zk,   
P~{8L.w!>W  
sw}O g`U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6Ot~Q  
{aUTTEu  
下面我们来剥离functor中的operator() S=-$:65  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^D+^~>f  
,.0bE 9\o  
return l(t) op r(t) k*)sz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YhV<.2^k  
return op l(t) "g5{NjimY  
return op l(t1, t2) F<b'{qf"  
return l(t) op ':;k<(<-  
return l(t1, t2) op tgG*k$8z  
return l(t)[r(t)] m=l'9j"D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M\4` S&  
bD,X.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Jf?6y~X>Y  
单目: return f(l(t), r(t)); O%kUj&h^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }ww/e\|Nt=  
双目: return f(l(t)); Bz_'>6w  
return f(l(t1, t2)); zsJ# CDm  
下面就是f的实现,以operator/为例 p" >*WQ   
f/O6~I&g  
struct meta_divide e1-tpD:J  
  { HuTtp|zM>  
template < typename T1, typename T2 > lvWwr!w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?< b{  
  { J?3/L&seA  
  return t1 / t2; )pHlWi|h  
} GqRXNs!  
} ; FiiDmhu  
I)'bf/6?  
这个工作可以让宏来做: ujxr/8mjV  
#{|cSaX<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Cty#|6 k  
template < typename T1, typename T2 > \ ` 'Qb?F6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cw!,.o%cD  
以后可以直接用 =J]WVA,GqA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D BHy%i  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3U>-~-DS  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ??p%_{QY~b  
?yS1|CF%&y  
Zw9;g+9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =|P &G~]  
[o#% Eg;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i$E [@  
class unary_op : public Rettype ;WSW&2  
  { &t9 V  
    Left l; =p'+kS+  
public : JnsJ]_<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r+Ki`HD%  
FoK2h!_  
template < typename T > _F%`7j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4c< s"2F  
      { #3qeRl  
      return FuncType::execute(l(t)); nFn!6,>E  
    } z;S-Q,  
3>1^$0iq  
    template < typename T1, typename T2 > k B>F(^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AChz}N$C  
      { AVpg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f zo'9  
    } h) Wp  
} ; =Hd yra  
&Pr\n&9A  
Zigv;}#  
同样还可以申明一个binary_op [HQ)4xG  
*z0d~j*W;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } jj)  
class binary_op : public Rettype hX{,P:d=f  
  { w2nReB z  
    Left l; \2s`mCY  
Right r; [Iks8ZWr_  
public : "O jAhKfG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sFFQ]ST2p  
|EE1S{!24m  
template < typename T > 6^Wep- $  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &|>~7(  
      { i 6G40!G=)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _!',%  +  
    } YqX$a~  
4 ThFC  
    template < typename T1, typename T2 > ~w>h#{RB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Nt &+o  
      { `} PYltW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -x//@8"   
    } 92DM1~ *  
} ; ss)x fG  
f4f2xe7\Q  
S!b18|o"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 s/D)X=P1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .hat!Tt9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "@UQSf,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @V*dF|# /  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q\6(_U#Tl  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 D`LBv,n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B3#G  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !K>iSF<  
下面是修改过的unary_op KMRPleF  
sT\:**  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7<yc:}9nx  
class unary_op LCHMh6  
  { (wDE!H7  
Left l; `$T$483/  
  I'uwJy_I\  
public : cszvt2BIg  
WUYI1Ij;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5}#wp4U  
@ma(py  
template < typename T > \Rny*px  
  struct result_1 (&:gD4.  
  { dVQ[@u1,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X06Lr!-%  
} ; I_J&>}V'  
]O x5F@  
template < typename T1, typename T2 > BR2Gb~#T  
  struct result_2 po*G`b;v  
  { I^ ?tF'E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g":[rXvId  
} ; R+M&\ 5  
T D _@0Rd  
template < typename T1, typename T2 >  z:,PwLU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y }odTeq  
  { C ^Y\?2h1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~ nsb  
} 4V,.Oi  
 $GJT  
template < typename T > x|6]+?l@6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wX,V:QE  
  { <g[z jV9p  
  return OpClass::execute(lt(t)); %nZl`<M  
} Z?axrGmg0  
hS]w A"\87  
} ; ~G!JqdKJ0  
Y?0/f[Ax,y  
$coO~qvU  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug X,QsE{  
好啦,现在才真正完美了。 ,;)ZF  
现在在picker里面就可以这么添加了: J Wn26,  
fvkcJwkc  
template < typename Right > Mbi]EZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *T5;d h (  
  { P$)g=/td1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); = S&`~+  
} C?<pD+]b_  
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。 Q.mJ7T~T  
f O*jCl  
q-F K=r 5  
NX @FUct;  
++0)KSvw  
十. bind mayJwBfU  
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。 "s+4!,k  
先来分析一下一段例子 r"7n2   
4DA34m(  
~^m Uu`@r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [{x}# oRSE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xnP!P2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^jdU4  
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。 ag=d6q  
我们来写个简单的。 t'qYM5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >yBq i^aL  
对于函数对象类的版本: 9j,g&G.K  
!|cg=  
template < typename Func > GtA`0B  
struct functor_trait h!EA;2yGKa  
  { tq3Wga!5  
typedef typename Func::result_type result_type; }r,\0Wm  
} ; 4.RQ3SoDa  
对于无参数函数的版本: zKJ2 ~=  
.|UQ)J?s  
template < typename Ret > Z~5) )5Ye;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xUo6~9s7  
  { k:@DK9 "^  
typedef Ret result_type; #~u0R>=  
} ; LFp "Waiv  
对于单参数函数的版本: +{J8,^z#  
)- C3z   
template < typename Ret, typename V1 > Swi# ^i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ($[wCHU`!  
  { RZ".?  
typedef Ret result_type; zZ5:)YiW-  
} ; ep0,4!#FAO  
对于双参数函数的版本: !IxO''4  
NxT"A)u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [|}IS@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C* 7/iRe  
  { {z#2gc'Q  
typedef Ret result_type; GIC1]y-'  
} ; "}4%vZz  
等等。。。 1yy?1&88S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i|YS>Pw~j  
wQkM:=t5  
template < typename Func > +.G"ool  
struct func_return s{hKl0ds  
  { UO/sv2CN  
template < typename T > :+rGBkw1m  
  struct result_1 7s9h:/Lu  
  { _7 3q,3`24  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,"(L2+Yp  
} ; ]Bw0Qq F#  
sDY~jP[Oa  
template < typename T1, typename T2 > IK~&`n](>  
  struct result_2 [6/ QUD8  
  { 0XHQ 5+"8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M6Fo.eeK3  
} ; Q?{%c[s  
} ; XYE|=Tr]  
P]E-Wp'p  
j0jl$^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q'2vE;z Kb  
\l%xuT  
template < typename Func, typename aPicker > ny={OhP-  
class binder_1 ~E<2gMKjO  
  { d:H'[l.F%  
Func fn; wT1s;2%  
aPicker pk; 2G8pDvBr  
public : e~'` x38  
`?Rq44=  
template < typename T > U$rMZk  
  struct result_1 Yo-}uTkw  
  { H=t"qEp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XR5KJl  
} ; Xlo7enzY  
wb-yAQ8  
template < typename T1, typename T2 > 7*/{m K)  
  struct result_2 5=dL`  
  { B@,9Cx564  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k$EVr([  
} ; K|& f5w  
zmMc*|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /r}L_wI  
q2GW3t  
template < typename T > 6Rd4waj_,U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &y[NC AeA  
  { K%(y<%Xp  
  return fn(pk(t)); 5{Cz!ut;tE  
} md!6@)S-p  
template < typename T1, typename T2 > ~MpikBf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;"3B,Yj  
  { jYsAL=oh,*  
  return fn(pk(t1, t2)); 5pO|^G j1  
} X1L@ G  
} ; K %^n.  
BHXi g~d  
OWd'z1Yl  
一目了然不是么? GkIE;7#2kX  
最后实现bind *bkb-n Kw  
N<EVs.7  
w =^.ICyb@  
template < typename Func, typename aPicker > U ZZJtQt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9KSi-2?H  
  { _IH" SVub  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rg/{5f  
} DwD$T%kF  
b7Y g~Lw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @hLkU4S  
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。 Cs $5Of(  
pYO =pL^Q  
十一. phoenix \& JZ >h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jDzQw>T X  
1Pf(.&/9_  
for_each(v.begin(), v.end(), xNz(LZ.c  
( #-hO\ QdC  
do_ x2"iZzQlD  
[ LQ0/oYmNc  
  cout << _1 <<   " , " yNu_>!Cp5  
] {.Tx70kn  
.while_( -- _1), 18g_v"6o  
cout << var( " \n " ) :_{8amO  
) UD I{4+z  
); n:j'0WW  
HL)!p8UHJ  
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: J3 $>~?^1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor tDByOml8Ix  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -[>de! T3$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {C1crp>q  
A~ya{^}  
sXKkZ+2q  
template < typename Cond, typename Actor > k.T=&0J_1  
class do_while LZ*8YNp1'  
  { -@TY8#O#-  
Cond cd; 9tiZIm93]  
Actor act; ZbnAAbfKH  
public : Uqr>8|t?  
template < typename T > jm0p%%z  
  struct result_1 _=v#"l  
  { +z >)'#  
  typedef int result_type; OG\i?N  
} ; )0{`}7X  
QV4|f[Ki%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @SQsEq+A?\  
z*@eQauA  
template < typename T > Q=~"xB8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tjdPi a  
  { A2 l?F  
  do |Q?h"5i"(  
    { A=|XlP$6  
  act(t); 3^xUN|.F*V  
  } {I#_0Q,i  
  while (cd(t)); J~~\0 u  
  return   0 ; uo F.f$%"  
} ^$c#L1 C  
} ; |OQ]F  
8f@}-  
T^bA O-d#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rb?7i&-  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <O#&D|EMd|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^BsT>VSH6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *dBy<dIy  
下面就是产生这个functor的类: 3bEcKA_z(  
d\z6Ob"t  
=j7Du[?Vu  
template < typename Actor > dab]>% M  
class do_while_actor ]>3Y~KH(  
  { w,{h9f  
Actor act; 6j E.X  
public : &OR(]Wt0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;$p!dI\-Q  
43=v2P0=Tj  
template < typename Cond > !pU$'1D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fI.|QD*$b  
} ; Y2|i>5/|<  
9#8vPjXW}.  
jP@ @<dt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CTMC78=9}  
最后,是那个do_ -FeXG#{)  
zAgX{$/Fg  
R >xd*A  
class do_while_invoker Y;'<u\^M"  
  { D 0Xl`0"'  
public : p1N}2]e  
template < typename Actor > IQqUFP$8g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *>fr'jj1$  
  { *^>"  h@J  
  return do_while_actor < Actor > (act); +VwQ=[y]  
} hgU;7R,?ir  
} do_; ]jT}]9Q$  
fQ+whGB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KsDS!O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U}92%W?  
最后来说说怎么处理break和continue hBgE%#`s  
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。 g 9,"u_  
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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