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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C8 $KVZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wFL7JwK:G  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, T<0V ^B7  
kh"APxQ79  
-ozcK  
t0ZaIE   
  class filler WsmP]i^Q  
  { 8/|1FI  
public : 7z+Ngt' !  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r)dXcus  
} ; T'14OU2N{Y  
(6)X Fp&  
o<Rrr,  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XE:bYzH  
xZMAX}8v  
)EsFy6K:  
"!o|^nN,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S"Ag7i  
n1y*`5!  
wqt/0,\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1(a+|  
O]9PYv=^  
7I:<i$)V  
","to  
二. 战前分析 DPlmrN9@=  
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。 _&$nJu  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +Jq~39  
zj;Ktgc E  
,Mu"r!MK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]ex2c{ G  
  /* --------------------------------------------- */ tj" EUqKQ  
vector < int *> vp( 10 ); arn7<w0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o{MmW~/o&  
/* --------------------------------------------- */ g+ cH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J['?ud}@  
/* --------------------------------------------- */ ].x`Fq3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q{Gf@  
  /* --------------------------------------------- */ IOH6h=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /| [%~`?BM  
/* --------------------------------------------- */ tfd!;`B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 212  
YM +4:P2  
D^H4]7wG@  
SrvC34<7  
看了之后,我们可以思考一些问题: ia%U;M  
1._1, _2是什么? '# J/e0o@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 yxy~N\ 0  
2._1 = 1是在做什么? m^1'aO_;q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9Ui|8e~=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 24d{ol)  
@Yzb6@g"  
esHcE{GNOS  
三. 动工 TZE;$:1vx>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +(o]E3  
Vs&Ul6@N  
.v#Tj|w^  
q<Wz9lDMNR  
template < typename T > 2!6-+]tC  
class assignment ]=sGLd^)E  
  { RjG=RfB'V  
T value; /8s>JPXKH[  
public : KA]5tVQA  
assignment( const T & v) : value(v) {} qf B!)Y  
template < typename T2 > Vg1MA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K]Z];C#)  
} ; MVe4[<  
\yA*)X+  
kBJx`tjtp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )E=~ _`XO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oJor ]QYK  
-f%J_`  
.Gnzu"lod  
Ve|=<7%%S  
  class holder  ~&Y%yN^  
  { JcI~8;Z@Z~  
public : 43o!Vr/ S  
template < typename T > 6vebGf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xw~&OF&  
  { Z oQPvs7_  
  return assignment < T > (t); G:!'hadw  
} |Ht~o(]&&/  
} ; fTV}IP  
!wEz= i  
q `^5<  
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: IM&l%6[).  
8H2A<&3i  
  static holder _1; a3E.rr;b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }Uunlz<  
LE4P$%>H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HT=-mwa_]  
而不用手动写一个函数对象。 2)+ddel<Z  
bRK[u\,  
N#4"P: Sv  
rn%q*_3-o  
四. 问题分析 !1Z rS  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 B-EDVMu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 s %S; 9 T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'jd fUB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Uk= L?t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2/#%^,Kb2  
[5s4Jp$+  
五. 问题1:一致性 C!S( !Z,  
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?| Tyt1a>! qA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _6{XqvWqb  
{x/)S*:Z  
struct holder J+0T8 ?A  
  { $ 2PpG|q  
  // ? EXYLG  
  template < typename T > fs%l j_t  
T &   operator ()( const T & r) const )w&k&TY4H  
  { jij-pDQnv  
  return (T & )r; C(lGW,!  
} XXZ<r  
} ; xC.Tipn>  
"2 J2za  
这样的话assignment也必须相应改动: zT"W(3  
"gGv>]3  
template < typename Left, typename Right > xBK is\b  
class assignment /&g~*AL  
  { ]R8JBnA  
Left l; 7q|51rZz  
Right r; 8d*W7>rq  
public : g0-J8&?X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !Di*y$`}b  
template < typename T2 > s!F` 0=J^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %L eZd}v  
} ; ])uhm)U@  
%t J@)  
同时,holder的operator=也需要改动: !O*uQB  
?9m@ S#@  
template < typename T > Vrx3%_NkQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2g:V_%  
  { )6 [d'2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >.f'_2#Z&  
} v* /}s :a  
D0a3%LBS/2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !w=6>B^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ob>M]udn  
hTK6N  
return l(rhs) = r; 9a lMC  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;ZowC#j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'r_NA!R  
bO\E)%zp  
template < typename Tp > l!YjDm{E  
class constant_t T9=55tpG9  
  { ;Vh5nO  
  const Tp t; |}^ BF%8V:  
public : e:kd0)9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OXCf  
template < typename T > _vgFcE~E@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %q)*8  
  { QpC,komLJ  
  return t; 2P4$^G[  
} ; E]^7T  
} ; tX *}l|;(  
~k[q:$T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =[T_`*s&  
下面就可以修改holder的operator=了 La#otuw+?  
STY\c5  
template < typename T > 5zR9N>!c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dE0 p>4F  
  { Vv3{jn6%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n%1I}?$fO  
} vgvJ6$#  
rLzN #Zoi  
同时也要修改assignment的operator() ?ta(`+"  
ej9|Y5D"S  
template < typename T2 > ( 17=|s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {Mx3G*hr  
现在代码看起来就很一致了。 8O0E;6b  
60r4%> d  
六. 问题2:链式操作 > qhoGg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zOzobd   
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &]mZp&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :^oF0,-qZ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 u#uT|a.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q1?09  
s GdlS&08(  
template < typename T > KaGG4?=V  
struct result_1 Zn]njf1x  
  { fF*{\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5$w`m3>i(  
} ; E |BE(F;K  
lyYi2& %  
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: }E%#g#  
/<WK2G  
template < typename T > b ?-VZA:  
struct   ref i1E~F  
  { f R?Xq@c  
typedef T & reference; x."/+/  
} ; h<8.0  
template < typename T > O)E8'Oe"Q  
struct   ref < T &> 7@*l2edXm+  
  { /degBL+  
typedef T & reference; C+=8?u<  
} ; S"wn0B$"  
=Pu;wx9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xOAA1#   
&>]c"?C*  
template < typename T > V`/D!8>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FhkS"y  
  { eVy>  
  return l(t) = r(t); $xl>YYEBMH  
} +>uiI4g  
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。 C%l+<wpXO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S[zX@3eZV  
9< $n'g  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?=\&O=_ln  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5i42o+'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 71GyMtX   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #-*#? -  
最后的布局是: ^OWA   
                Add -4 !9cE  
              /   \ l#;DO9  
            Divide   5 BD (Y =g  
            /   \ ^UEExj f  
          _1     3 Arzyq_ Yk  
似乎一切都解决了?不。 v==b. 2=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 )* \N[zm  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 d}2$J1`  
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: wG\ +C'&~  
Jiv%Opo/|  
template < typename Right > WE|-zo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2Vn~o_ga  
Right & rt) const n8dJ6"L<"  
  { >A RZ=x[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I \DH  
} XFiP8aX<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -J<{NF  
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。 e M$NVpS3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 #!i&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 g$N/pg2>cT  
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。 TOe=6 Z5h  
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? nbECEQ:|B  
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: dpPu&m+  
ZHWxU  
template < class Action > PqJB&:ZV  
class picker : public Action }CCTz0[D"  
  { oY K(=j  
public : 'Cv>V"X: `  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Uf ?._&:  
  // all the operator overloaded &I|\AG"X}  
} ; J:!m49fF  
p!OCF]r  
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。 dN%*-p(  
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: fUg<+|v*  
(1pR=  
template < typename Right > R iPxz=kr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !)1gGXRY  
  { 2.>WR~ \  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '[z529HN  
} Q/[g|"  
o;zU;pkB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @|jLw($Ly  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 PXRkK63  
|g@n'^]  
template < typename T >   struct picker_maker 5C|Y-G  
  { T.}wcQf&*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6Bop8B  
} ; VPh0{(O^=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;Eer  
  { j^V r!y  
typedef picker < T > result; 6VsgZ"Il  
} ; ye-EJDZN  
?DwI>< W  
下面总的结构就有了: 4Ucs9w3[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 'BiR ,M$mY  
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。 =Lc!L !(,b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r+D ?_Lk  
至此链式操作完美实现。 <Pm!#)-g9  
b:M1P&R  
/Z?$!u4I  
七. 问题3 Bo#,)%80  
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。 &qjc+-r{l  
,'nd~{pX"(  
template < typename T1, typename T2 > ZR," w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q9h 3/uTv  
  { aWCZ1F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M&v;#CV  
} C+m%_6<  
?^Q8#Y^M  
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: 2d#3LnO  
@|2L>N  
template < typename T1, typename T2 > /F thT  
struct result_2 Xv&&U@7  
  { (^@rr[. o7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d:X@zUR*)  
} ; -91*VBrOd  
=<;C5kSD  
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? .DX-biX,  
这个差事就留给了holder自己。 `B A'a" $  
    #B!HPlrv  
'nMj<:0wlD  
template < int Order > rsaN<6#_^Q  
class holder; sy]hMGH:3W  
template <> 4x)etH^o  
class holder < 1 > g!\H^d4  
  { @BmI1  
public : 28! ke  
template < typename T > "M !]t,?S  
  struct result_1 =] +owl2  
  { m}$7d5  
  typedef T & result; E^`-:L(_  
} ; w!eY)p<  
template < typename T1, typename T2 > hE;|VSdo  
  struct result_2 0Xw$l3@N^  
  { T2ZB(B D  
  typedef T1 & result; -\9K'8 C  
} ; euyd(y$'k  
template < typename T > j6:jN-z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yp!7^  
  { zCe[+F  
  return (T & )r; \V_ Tc`  
} VrIR!9%:  
template < typename T1, typename T2 > `9* |Y8:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B{lj.S` mB  
  { {6tj$&\)  
  return (T1 & )r1; WbWEgd%8.  
} Xmm) z  
} ; A`:a T{j  
W5Uw=!LdEY  
template <> =o5|W'>`  
class holder < 2 > `PUGg[Zx^  
  { S aH':UN  
public : "}x%5/(  
template < typename T > 2;w`W58  
  struct result_1 `x]`<kS;  
  { 7C9_;81_Dt  
  typedef T & result; /os,s[w  
} ; L"tzUYxg  
template < typename T1, typename T2 > zMXQfR   
  struct result_2 |Zk2]eUO+  
  { b]b+PK*h  
  typedef T2 & result; ~JS BZ@  
} ; `tPVNO,l  
template < typename T > 6Qk[TL)t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l86gs6>  
  { 6E-AfY'<  
  return (T & )r; R uGG3"|  
} 3c=>;g  
template < typename T1, typename T2 > 6]sP"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cSTF$62E  
  { (6*  
  return (T2 & )r2; v{X<6^g  
} .%EYof  
} ; NZ"nG<;5  
)~0TGy|  
mKBO<l{S  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b+CJRB1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VTa%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5HaI$>h6  
c;Gf$9?iC  
return l(i, j) = r(i, j); S J2l6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) al"=ld(  
bE;c&g  
  return ( int & )i; )|=4H>?%  
  return ( int & )j; ek"U q RY  
最后执行i = j; zP&D  
可见,参数被正确的选择了。 P-/"sD  
bXi!_'z$  
P~M[i9 V  
1,(WS F  
PX*}.L *x  
八. 中期总结 1\a.o[g3e  
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: W\2 ']7}e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7$*X   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TwsI8X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y_' 6bpb  
U=WS]  
x5|^p=  
3 "iBcsLn  
"AP$)xM-:  
)Dp0swJ  
九. 简化 B@U'7`v  
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。 ^=k=;   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \n`/?\r.z  
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: PthgxB^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4.p:$/GTS  
  +-*/&|^等 D94bq_2}  
2. 返回引用。 BwkY;Ur/AL  
  =,各种复合赋值等 npd:aGx  
3. 返回固定类型。 15S&,$ 1&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y 2)W"PuG  
4. 原样返回。 I^nDO\m <  
  operator, f92z/5%V  
5. 返回解引用的类型。 TlowEh8r  
  operator*(单目) &1Cs'  
6. 返回地址。 ,+ 5:}hR+  
  operator&(单目) &f}w&k2yj  
7. 下表访问返回类型。 F{4v[WP)  
  operator[] $A`m8?bY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dVUe!S`  
  operator<<和operator>> W4,'?o  
('{aOiSH  
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。 _, E/HAX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Cs(sar:7  
Ze[,0Y!u&  
template < typename Left > ?;y-skh  
struct value_return >C19Kie72  
  { ]}kw'&  
template < typename T > ap8q`a{j^  
  struct result_1 4l7 Ny\J  
  { K iEmvC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d@p#{ -  
} ; 1_b*j-j  
Mg2e0}{  
template < typename T1, typename T2 > ?;_*8Doq-a  
  struct result_2 1BEs> Sm  
  { C5~n^I|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4BSqL!i(  
} ; $}.+}'7$  
} ; 1+gFfKq  
|;7mDhj=  
b8_F2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "%)g^Atp>  
KIi:5Y  
下面我们来剥离functor中的operator() "g)V&Lx#X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t>AOF\  
xr{Ym99E$  
return l(t) op r(t) WQ}wQ:]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m^0vux  
return op l(t) 9|lLce$  
return op l(t1, t2) WrSc@j&Ycv  
return l(t) op KzP{bK5/  
return l(t1, t2) op -|Zzs4bx  
return l(t)[r(t)] T@=C2 1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .9J}Z^FD  
Q`W2\Kod]  
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: 2l O(f+  
单目: return f(l(t), r(t)); ^86M 94k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f9 \$,7F  
双目: return f(l(t)); x+j@YWDpG"  
return f(l(t1, t2)); */l;e<E  
下面就是f的实现,以operator/为例 aG83@ABx  
"a= Hr4C*r  
struct meta_divide "p*'HQ  
  { tfN[-3)Z  
template < typename T1, typename T2 > p20JU zy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Scx!h.\5  
  { 'Y#'ozSQv  
  return t1 / t2; m$_b\^we  
} J_ h.7V  
} ; I8YUq   
& W od  
这个工作可以让宏来做: tj'~RQvO  
\yu7,v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1C8xJ6F  
template < typename T1, typename T2 > \ n."n?C'{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v\5O\ I ^  
以后可以直接用 3i7EF.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w;gk=<_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 tc0;Ake-&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) q~b# ml2QS  
":8\2Qp  
]c~yMA+]FZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Uffwzd!  
*d3-[HwZCL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NJQ)Ttt  
class unary_op : public Rettype Sz@z 0'  
  { O7Jux-E1C  
    Left l; =`QYy-b X  
public : uQKQC?w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,puoq {  
5, ,~k=  
template < typename T > |y[I!JdR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V:Gy pY)  
      { A4!X{qUT-  
      return FuncType::execute(l(t)); 6{buel(|e  
    } *{vH9TO  
X2@Ef2EkM  
    template < typename T1, typename T2 > 3fhY+$tq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fwv^dEe  
      { aL4^ po  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rP3tFvOH  
    } xy7A^7Li  
} ; *: @KpYWx"  
n82tZpn  
a8J AJkFB  
同样还可以申明一个binary_op 2+rT .GFc  
}[;ZZm?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8&G9 ?n`I5  
class binary_op : public Rettype 9L:wfg}8s  
  { 'EiCT l  
    Left l; |E7 J5ha  
Right r; qC> tni%  
public : Vo@7G@7K(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U-9Aq  
X|T|iB,vT  
template < typename T > !xfDWbvHV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #\w N2`" W  
      { .Qx5,)@9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M5ZH6X@5  
    } x.*^dM@V  
yws'}{8  
    template < typename T1, typename T2 > P|<V0 Vs.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C '( Y  
      { Q;$k?G=l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xrPZy*Y,  
    } e'.BTt58Y  
} ; -/pz3n  
b^$`2m-?@f  
ZLT?G  
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|MHDMD=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p>7qyZ8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X$>F78e*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \R<MQ# x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bgi_QB#k\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 no3yzF3Hi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >+a\BK"k  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;_I>`h"r  
下面是修改过的unary_op ]&%KU)i?  
{Nl?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JB~^J5#[Oh  
class unary_op o'#& =h$_  
  { S&` 6pN  
Left l; 6kH6"  
  jg710.v:  
public : a yA;6Qt  
w 0_P9g:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V1]GOmXz  
<R7{W"QTA)  
template < typename T > Zo<)r2|O.  
  struct result_1 <a"(B*bBd  
  { U3{<+vSR`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z< i }XCE  
} ; v0\l~_|H  
l<+ [l$0#  
template < typename T1, typename T2 > ]eKuR"ob0  
  struct result_2 qS vV |G  
  { :hZM$4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]o<]A[<  
} ; Kz"3ba}KH  
idYB.]Y(  
template < typename T1, typename T2 > ?:\/-y)Sp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F0<)8{s  
  { zWEPwOlI1P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ddfGR/1X  
} ^aSb~lce  
.yj@hpJM  
template < typename T > 4/b.;$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,W}:vdC  
  { ( V4Ppg  
  return OpClass::execute(lt(t)); dipfsH]p  
} eA4D.7HDK  
,m=G9QcN  
} ; EB[T 5{  
N(7 XILC  
_eKO:Y[e  
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 {$^'oRk  
好啦,现在才真正完美了。 ?P'$Vxl  
现在在picker里面就可以这么添加了: <l<O2l  
]I\GnDJ^  
template < typename Right > =P(*j7=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f!x9%  
  { 7l53&,s   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L!cOg8Z  
} +Uq|Yh'Q  
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。 qq5X3K2&  
= -2~>B  
<,M"kF:  
M`cxxDj&j  
g$K\rA  
十. bind 5s[nE\oaG  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 i(j/C  
先来分析一下一段例子 ]{1{XIF  
`MU~N_  
f7x2"&?vg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'zI(OnIS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p/ ITg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^lHy)!&A  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <o%T]  
我们来写个简单的。 t8*Jdd^3Z/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UGO#o`.G}  
对于函数对象类的版本: e(t}$Q=  
8FuxN2  
template < typename Func > <8:h%%$?  
struct functor_trait <F7a!$zQ  
  { ' h7Faj  
typedef typename Func::result_type result_type; QF>T)1&J[7  
} ; &*v\t\]  
对于无参数函数的版本: UMGiJO\yH  
7zG r+Px  
template < typename Ret > $r!CQ 2S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MKBDWLCB  
  { 36=aahXd\  
typedef Ret result_type; (uC8M,I\  
} ; ]DVr-f ~  
对于单参数函数的版本: \qG ?'Iy  
bIU.C|h@  
template < typename Ret, typename V1 > (7R?T}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y#GHmHeh  
  { Cy;UyZ  
typedef Ret result_type; , #)d  
} ; .ck?JXg  
对于双参数函数的版本: 8c9HJ9vk  
~+Gh{,f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WE) *~5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *~^63Nx!  
  { 0>{ ]*  
typedef Ret result_type; uVEJV |^/  
} ; 27SHj9I  
等等。。。 hN3FH# YO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r)^sHpK:`  
: B^"V\WE  
template < typename Func > |&#N&t  
struct func_return q94;x|63  
  { '9}&@;-_  
template < typename T > i7#4&r  
  struct result_1 DPI[~  
  { B\Nbt!Ps  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '7?Y+R@|L  
} ; x%EGxs;>^  
vJ&_-CX   
template < typename T1, typename T2 > 4}H+hk8-  
  struct result_2 8US#SI'x  
  { GLf!i1Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r9ulTv}X  
} ; J p?XV<3Z  
} ; h.EI(Ev"GN  
 V9) /  
gc A:Q4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `]KX`xGK  
-pC'C%Q  
template < typename Func, typename aPicker > AT&K>NG  
class binder_1 eAlOMSL\  
  { \;&;K'   
Func fn; &E&~9"^hQL  
aPicker pk; Blxa0&3  
public : od)TQSo  
&s".hP6  
template < typename T > zH]oAu=H  
  struct result_1 e0P[,e*0  
  { q/b+V)V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5 bI :xL}  
} ; K%J?'-  
-.h)CM@L  
template < typename T1, typename T2 >  vD#U+  
  struct result_2 (=!At)O  
  { leC!Yj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R/~!km  
} ; t.( `$  
n#">k%bD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E;a,].  
*Ypn@YpSp  
template < typename T > @vl$[Z|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V#ELn[k  
  { &Gt{9#  
  return fn(pk(t)); 5&n:i,  
} uRb48Qy2  
template < typename T1, typename T2 > ]yPK}u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  R0Vt_7  
  { Eg)24C R 4  
  return fn(pk(t1, t2)); (%B{=w}8  
} `H! (hMMV  
} ; ^{}G4BEY  
NTu |cX\R  
j=O+U _w  
一目了然不是么? T1d@=&0"  
最后实现bind vFk@  
sBadiDG~9  
Jx+6Kq(  
template < typename Func, typename aPicker > 9Vt ^q%DC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3'uXU<W!  
  { pbx*Y`v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 63 oe0T&  
} .) Ej#mk  
k?fz @H8D(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j#//U2VdN  
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。 TQ(q [:>  
%tVU Rj  
十一. phoenix (,I:m[0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :TTq   
p:xyy*I  
for_each(v.begin(), v.end(), 2PQBUq  
( ')q0VaohC  
do_ NZ1B#PG,c  
[ xQ"uC!Gu4  
  cout << _1 <<   " , " q1VKoKb6\:  
] T ~xVHk1  
.while_( -- _1), (u 7Lh>6%  
cout << var( " \n " ) 6y^ zC?  
) L/u|90) L  
); +ay C 0  
LaJvPOQ  
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: J&aN6l?  
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 $]|3^(y``  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Dl/ C?Fll  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D/E5&6  
AOg'4  
&| (K#|^@  
template < typename Cond, typename Actor > "pDU v^ie  
class do_while ;T^s&/>E  
  { ={B C0,  
Cond cd; i*|HN"!  
Actor act; @|:fm() <  
public : 8|Tqk,/pD  
template < typename T > :gsRJy1  
  struct result_1 WXxnOLJr  
  { 2Z{?3mAb;  
  typedef int result_type; 5~h )pt47  
} ; kqeEm {I  
c^w^'<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4pL'c@'  
:P-H8*n""  
template < typename T > iFUiw&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3V]dl)en%  
  { }Cu:BD.zQ  
  do OmB M)g  
    { q_[y|ETJ]  
  act(t); YIk@{V  
  } #K^hKx9  
  while (cd(t)); 3f5YPf2u  
  return   0 ; .f$2-5q  
} Uc!k)o#=  
} ; 3N >V sl  
W"%n5)  
.gy:Pl]w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jsAx;Z:QT  
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。 QDxs+<#  
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。 N #v[YO`.  
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。 (*A@V%H  
下面就是产生这个functor的类: 1HO;~NJ]m  
2(d  
UwW@}cy,L  
template < typename Actor >  8~T}BC  
class do_while_actor vEx'~_+a9  
  { `RY}g;  
Actor act; DQ0S]:tC  
public : ZW?h\0Hh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -9 LvAV>  
#btz94/~O  
template < typename Cond > /5E0'y,|P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >4ex5  
} ; <Ch9"1f3,  
l'l&Zqd  
}h1BAKg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {eU>E /SQ  
最后,是那个do_ p@78Xmu?q  
UG.:D';3,  
v^eAQoFLhN  
class do_while_invoker jW&*?6<  
  { oJM; CN  
public : tzN9d~JZ  
template < typename Actor > ds*gL ~k^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FqJd  
  { qVU<jt  
  return do_while_actor < Actor > (act); O\7x+^.  
} Q7u|^Gu,5  
} do_; #c:@oe4v  
=H7p&DhD[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OR&pGoW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \X %#-y  
最后来说说怎么处理break和continue Sck!w 3  
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。 'R1C-U3w,  
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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