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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h>3H7n.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *not.2+  
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, jXR16|  
5(J^N  
o'Y#H r)/  
"ahvNx;x  
  class filler Qpu3(`d<  
  { +qkMQETV6  
public : mJMq{6;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nem@sB;v#  
} ; L[C*@ uK  
$G[KT):N  
,")F[%v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \4s;!R!  
+,_c/(P  
mk=#\>  
S< x:t(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4/MNqit+  
u~'OcO  
T]71lRY5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gX*K&*q   
gaeOgP.0  
)N)ljA3]  
rYGRz#:~+  
二. 战前分析 _T]>/}}p  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V/bH^@,sA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~`Sle xK|}  
[ud|dwP"  
yNva1I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4<}A]BQVkJ  
  /* --------------------------------------------- */ ( u f5\}x  
vector < int *> vp( 10 ); kaFnw(xa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8"M<{72U]  
/* --------------------------------------------- */ IVteF*8hU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,F: =(21  
/* --------------------------------------------- */ 295w.X(J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rJ(OAKnY  
  /* --------------------------------------------- */ 7a<_BJXx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E1W:hGI  
/* --------------------------------------------- */ c{>|o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (6k>FSpg  
\_ -DyD#3  
p@tp]u`7  
I:t^S.,  
看了之后,我们可以思考一些问题: D[~}uZ4\  
1._1, _2是什么? H#+xKYrp  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 tpU D0Z)  
2._1 = 1是在做什么? <SQ(~xYi  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 l0`'5>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :`J>bHE  
M=%!IT  
0j$OE  
三. 动工 ^saM$e^c:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CG9ba |  
3!Bj{;A  
xOIg|2^8  
&@; RI~  
template < typename T > BXA]9eK  
class assignment _,Q[2gQ5N  
  { !$r9C/k  
T value; 8c).8RLf  
public : mP!N<K  
assignment( const T & v) : value(v) {} C*G/_`?9  
template < typename T2 > *Sb2w*c>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qGa<@ b  
} ; KjYDFrR4  
,?y7 ,nb  
}vD;DSz:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GP]TnQ<*;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R 3G@ G  
iQ{z6Qa  
GCH[lb>IJv  
UUm |@  
  class holder XnY"oDg^>  
  { ]) n0MF)p  
public : o?dR\cxj  
template < typename T > la702)N{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BD'NuI  
  { *w 21U!  
  return assignment < T > (t); !KDr`CV&  
} o7 arxo\  
} ; @dV9Dpu  
sVoR?peQ  
: ;TYL[  
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: (nz}J)T&  
:c<*%*e  
  static holder _1; ~ B]jV$=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~04[KG  
V{$Sfmey  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); czS7-Hh@  
而不用手动写一个函数对象。 N 8}lt  
d h?dO`  
kW(Kh0x  
A'~#9@l<  
四. 问题分析 %M6 c0d[9-  
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。 C8MWIX}  
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。 M5u_2;3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [R\=M'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?cxr%`E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h0XH`v  
LE| <O  
五. 问题1:一致性 f9F2U )  
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?| ,D8&q?a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GLcd9|H  
$WClpvVj  
struct holder * gHCy4u{  
  { nNs .,J)  
  // [` 9^QEj  
  template < typename T > G"C;A`6  
T &   operator ()( const T & r) const ;NG1{]|Z  
  { 9A<0zt  
  return (T & )r; mt^`1ekoY  
} InN{^uN  
} ; cD8Ea(  
,-:a?#f>  
这样的话assignment也必须相应改动: P57GqT  
EW9b*r7./  
template < typename Left, typename Right > g? I!OG  
class assignment ifHU|0_=  
  { sW'6} ^Q  
Left l; !l"tI#?6W%  
Right r; f?5A"-NS  
public : Ge1duRGa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GoL|iNW`  
template < typename T2 > req-Q |  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (GNEYf|  
} ; L ]*`4 L  
7@@<5&mN  
同时,holder的operator=也需要改动: LU G9 #.  
p2^)2v  
template < typename T > j%u8=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $^IjFdD  
  { ,P~QS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 94YA2_f;  
} 369Zu4|u  
L}b'+Wi@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 b?>VPuyBb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -U:2H7  
`/c@nxh  
return l(rhs) = r; 1~L\s}|2d  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :fW.-^"VP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lfRH`u  
F Nlx1U[  
template < typename Tp > d^y86pq.  
class constant_t _1\poAy  
  { 01o [!nT  
  const Tp t; %VS 2M #f  
public : c l9$g7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SlT7L||Ww  
template < typename T > ;tXY =  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;xI0\a7  
  { $i -zMa  
  return t; df yrn%^Ia  
} _ }^u-fJ/~  
} ; 3jS7 uU  
$-e=tWkgv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~9bv Wd1D  
下面就可以修改holder的operator=了 Zg2]GJP  
+dJ&tuL:S  
template < typename T > N-xnenci  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eZ A6D\  
  { q6Rw4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d#4Wj0x  
} L@+Z)# V  
moe/cO5a9  
同时也要修改assignment的operator() VH[l\I(h  
ys/vI/e\  
template < typename T2 > C,(j$Id  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2zM-Ob<U`  
现在代码看起来就很一致了。 i!tc  
l*qk1H"g  
六. 问题2:链式操作 w~p4S+k&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X4Lsvvz%@  
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。 yj'Cy8  
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。 `LqnEutzc  
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。 \Me"'.F?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lqauk)(A0  
8'n#O>V@  
template < typename T > qA04Vc[2  
struct result_1 ss*5.(y  
  { d0Tg qO{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *0lt$F$~b  
} ; X&/(x  
JLml#Pu4  
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: g4i #1V=  
"7:u0p!  
template < typename T > KjC[q  
struct   ref F~%|3a$Y  
  { ML"_CQlE7  
typedef T & reference; @::lJDGVv  
} ; \6Xn]S  
template < typename T > ";o~&8?)  
struct   ref < T &> {rz>^  
  { raSF3b/0  
typedef T & reference; mqubXS;J|P  
} ; R&gWqt/  
 ]LMiMj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i:;$oT  
Zi ma^IL  
template < typename T > 4bE42c=Ca7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1+S g"?8  
  { 2UQN*_  
  return l(t) = r(t); ,=yOek}  
} W%=Zdm rv  
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。 "--/v. Cs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d4Ixuux<3  
S3nB:$_-;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  I.UjST  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C"k2<IE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~ 0av3G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8 qn{  
最后的布局是: g~eJ YS,  
                Add %s]U@Ku(a  
              /   \ r}Ltv?4  
            Divide   5 nMLU-C!t  
            /   \ Sb^add0dT  
          _1     3 `Yg7,{A\J  
似乎一切都解决了?不。 \MF3CK@/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 JATS6-Lz`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .V7Y2!4TE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q=^ktKMeR  
9fCiLlI  
template < typename Right > ZBPd(;"x+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const suzFcLxo  
Right & rt) const =CWc`  
  { ^tQPJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cPV5^9\T  
} N|bPhssFw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O 0Vn";Q 4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 V|+ `L-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  F|DR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 <Sz>ZIISd  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,G/\@x%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8}Fw%;Cb  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zuK/(qZ  
IvY,9D  
template < class Action > |~7+/VvI+  
class picker : public Action USlF+RY@3L  
  { B?$S~5  }  
public : U+(Z#b(Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (N)r#"F V  
  // all the operator overloaded 1'(_>S5CG  
} ; .`:oP&9r  
' m  
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。 ZD$-V 3e`  
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: j0ci~6&b3_  
XYz,NpK  
template < typename Right > w:~nw;.T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6 Xzk;p  
  { d;;>4}XJ]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y{+zg9L*  
} 7qCJ]%)b6  
!#}v:~[A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1EKcD^U,  
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。 aeN }hG  
53g8T+`\(  
template < typename T >   struct picker_maker >xhd[  
  { dt`9RB$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oG|?F4l*  
} ; ykErt%k<n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E geG,/-`  
  { @9 n #vs  
typedef picker < T > result; 0IoXDx  
} ; G1`mn$`kq  
w`H.ey  
下面总的结构就有了: [Q2S3szbt6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 DLwC5Iir  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <~IH`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u5  [1Z|O  
至此链式操作完美实现。 ?^+#pcX]t|  
4d{"S02h  
x!Z:K5%O  
七. 问题3 F{a0X0ru~  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S!`4Bl  
U89]?^|bb  
template < typename T1, typename T2 > :F!dTD$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8:3oH!n  
  { YyQf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @lb=-oR!~  
} pgLzFY['  
>S?C {_g  
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: M"$jpBN*  
pfJVE  
template < typename T1, typename T2 > 3{N p 9y.  
struct result_2 rf1wS*uU+  
  { Zztt)/6*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pq/ FLYiv  
} ; Thht_3_C,f  
orcZ yYU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /-G qG)PX  
这个差事就留给了holder自己。 !`O_VV`/@  
    eR#gG^o8  
?3B t ;<^  
template < int Order > 0-;DN:>  
class holder; Lz#$_Am'H  
template <> |k['wqn"  
class holder < 1 > YoSo0fQA  
  { ?<>,XyY  
public : X:xC>4]gG'  
template < typename T > D7gX,e  
  struct result_1 Knw'h;,[  
  { E :'  
  typedef T & result; dy8In%  
} ; L.I}-n  
template < typename T1, typename T2 > eMpEFY  
  struct result_2 g%fJyk'  
  { B $ y44  
  typedef T1 & result; q N[\J7Pz9  
} ; zd6Qw-D7x  
template < typename T > "tg\yem  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pp JE|[]  
  { $BR=IYby  
  return (T & )r; \>aa8LOe  
} ^2Fs)19R  
template < typename T1, typename T2 > &2<&X( )  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }Uqa8&  
  { N%n1>!X)!  
  return (T1 & )r1; eaYkYuS/  
} M'>D[5;N~  
} ; }LHT#{+ x  
!S > |Qh  
template <> ziB]S@U  
class holder < 2 > N18diP[C  
  { Nw3I   
public : mvL0F%\.\  
template < typename T > +s*l#'Q  
  struct result_1 `DWi4y7  
  { 5 vu_D^Q  
  typedef T & result; [#P`_hx  
} ; d <|lLNS  
template < typename T1, typename T2 > cc2oFn  
  struct result_2 H>X\C;X[  
  { Jegx[*O>b  
  typedef T2 & result; yG4LQE  
} ; +qSr=Y:+  
template < typename T > #0YzPMV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ck/_UY|  
  { D<D k1  
  return (T & )r; M|Lw`?T  
} upEPv .h  
template < typename T1, typename T2 > bH WvKv+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WV !kA_  
  { xj00eL  
  return (T2 & )r2; die2<'\4%  
}  K+`-[v5\  
} ; !rsqr32]  
QE{;M  
.olP m3MC  
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> >。 1$3XKw'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: faL^=CAe  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gQk#l\w _  
~d#;r5>  
return l(i, j) = r(i, j); Y+"hu2aPkY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [ilv/V<  
d6d(? "  
  return ( int & )i; 4-}A'fTU8  
  return ( int & )j; @L>NN>?SGQ  
最后执行i = j; -Y jv&5  
可见,参数被正确的选择了。 0@mX4.!  
l~Wk07r3  
GHgEbiY:  
yK>0[6l  
q:~`7I  
八. 中期总结 }96/: ;:k  
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: 2t`9_zqLw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sKB-7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 amk42  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,TfI  
{,-5k.P[  
M:1F@\<  
.^`a6>EQ)|  
,d [b"]Zy  
O3w_vm'  
九. 简化 ZTPOD.:#  
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。 }Cq9{0by?a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :'=~/GR  
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: Dxa)7dA|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T.m)c%]^/  
  +-*/&|^等 I ;11j  
2. 返回引用。 D-+)M8bt  
  =,各种复合赋值等 O"s`-OM;n  
3. 返回固定类型。 ^* /v,+01f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3W0E6H"  
4. 原样返回。 1~xn[acy  
  operator, { d2f)ra.  
5. 返回解引用的类型。 |>o0d~s  
  operator*(单目) v[yTk[zd0  
6. 返回地址。 ^p-e  
  operator&(单目) <sWcS; x  
7. 下表访问返回类型。 @tv];t  
  operator[] m5;[,He  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {@K2WB  
  operator<<和operator>> xMfv&q=k@  
b=QGbFf  
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。 6`5 @E\"E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #ZnX6=;X  
x V 1Z&l  
template < typename Left > )Fr;'JYC1S  
struct value_return ?o(X0  
  { b\Xu1>  
template < typename T > +_XbHjhN/  
  struct result_1 *ZSp9g"Z  
  { ; R|#ae@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $8T|r+<  
} ; ]gZ8b- 2O  
DEwtP  
template < typename T1, typename T2 > -.Pu5et4  
  struct result_2 Wo WM  
  { (7jB_ p%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6RT0\^X*:  
} ; >\oJ&gdc  
} ; I&NpN~AU  
!%\To(r[  
{LJ6't 8y:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H{A| ~V)  
dV=5_wXZ$  
下面我们来剥离functor中的operator() 6r-n6#=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e %v4,8  
UV8r&O  
return l(t) op r(t) 8 W<)c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &'ETx"  
return op l(t) QKaj4?p$|S  
return op l(t1, t2) "%f5ltut3  
return l(t) op \/4%[Q2QDm  
return l(t1, t2) op S{)n0/_  
return l(t)[r(t)] Am?Hkh2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WT!\X["FI$  
|%cO"d^ri  
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: O2/w:zOg'  
单目: return f(l(t), r(t)); aE cg_es  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g*c\'~f;  
双目: return f(l(t)); /uz5V/i0  
return f(l(t1, t2)); ?N?pe}  
下面就是f的实现,以operator/为例 = SJF \Z  
%iS]+Sa.K  
struct meta_divide (*WZsfk>/<  
  { wukos5  
template < typename T1, typename T2 > ?G>TaTiK#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _5S$mc8K0  
  { JTB~nd>  
  return t1 / t2; +e4<z%1  
} CU`Oc>;*T  
} ; g!Yh=kA'N  
pfQZ|*>lkb  
这个工作可以让宏来做: *|#JFy?c[  
5 /jY=/0.a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |Ge/|;.v`  
template < typename T1, typename T2 > \ IS4K$Ac.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0#{]!>R  
以后可以直接用 m'"VuH?^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vG_v89t!ex  
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 qVe6RpS  
(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。。。) ]9< 9F ?  
NE%yv,B  
I_I;.Ik  
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 _ N f[HP  
F20-!b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `b`52b\6S  
class unary_op : public Rettype >upUY(3&  
  { )hJjVitG  
    Left l; SVWSO  
public : ?!j/wV_H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {ZEXlNPww  
fvMhq:Bu  
template < typename T > (ai-n,y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7^ {hn_%;  
      { !,!tNs1 K  
      return FuncType::execute(l(t)); il%tu<E#J~  
    } Or) c*.|\  
A?k,}~  
    template < typename T1, typename T2 > #&KE_ n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bK%tQeT  
      { U9sub6w6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /_\W*@ E  
    } |F {E4mg(o  
} ; u N0fWj]  
{&qsh9ob  
J,KTc'[  
同样还可以申明一个binary_op QO1Gq9  
vm}.gQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z@O e}\.$  
class binary_op : public Rettype Nh/ArugP5P  
  { p:   
    Left l; 5MU@g*gj,C  
Right r; pFRnPOv  
public : `9{C/qB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eG>Fn6G<g  
P,=J"%a-  
template < typename T > 48rYs}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x+`3G.  
      { ,?~,"IQyi[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^@"f%3  
    } * xXc$T  
W?Abx  
    template < typename T1, typename T2 > vGp@YABM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?|yJ #j1=  
      { `&7? +s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y N%Pe:R  
    } UpBYL?+L  
} ; q`zR6  
X]%4QIeS  
baGI(Dk  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 k-0e#"B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uRhH_c-6C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  PMZzzZ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 K%_JQ0`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,{t!->K  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4HmRsOl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1&E&8In]$r  
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) P"<ad kr  
下面是修改过的unary_op H8k| >4  
.W:], 5e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <rxem(PPu  
class unary_op 1H@F>}DP  
  { $R36`wk  
Left l; `o'sp9_3  
  nwH|Hs riU  
public : [/]3:|  
!XceiQu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J1MnkxJmpQ  
#R| 4(HlL  
template < typename T > Z6pDQ^Ii  
  struct result_1  /t P  
  { 1h{_v!X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X)5O@"4 ?  
} ; mz '8  
n&&y\?n  
template < typename T1, typename T2 > ?id^v 7d  
  struct result_2 ]TN}` ]  
  { Q&{5.}L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {'C74s  
} ; 'iK*#b8l  
JDlIf  
template < typename T1, typename T2 > `r LMMYD=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e#{L ~3  
  { {.W%m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N?:S?p9R@  
} $% t  
] UTP~2N  
template < typename T > /m:}rD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qIp`'.#m  
  { EB,>k1IJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xu0*sQK  
} B9\o:eY  
vS<e/e+  
} ; 2YQ$hL~  
$ E6uA}s  
H& +s&F{%  
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 9!h+LGs(,  
好啦,现在才真正完美了。 ~.tu#Y?  
现在在picker里面就可以这么添加了: K*[wr@)u  
['j,S<Bu~  
template < typename Right > oQO3:2a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \GP c_m:qL  
  { A+&Va\|x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |R;=P(0it  
} uqH ;1T;s  
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。 un=)k;oh  
o,I642R~  
L}+!<Ug  
j>zVC;Sj*  
S/aPYrk>6  
十. bind |n/id(R+  
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。 1??RX}8[L+  
先来分析一下一段例子 t~`Ef  
( d.i np(  
>6j`ZWab>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zQJbZ=5Bu"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b%F*Nr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x&wUPo{  
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。 d=XhOC$  
我们来写个简单的。 glpdYg *  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #.RI9B  
对于函数对象类的版本: AF}HS8eYy  
k:.c(_2M  
template < typename Func > Lb/_ULo6-V  
struct functor_trait ~ln,Cm} 4  
  { ebchHnOd  
typedef typename Func::result_type result_type; ,58[WZG  
} ; ^C{a'  
对于无参数函数的版本: ~qF9*{~!  
f#jAjzmYL  
template < typename Ret > {3>^nMv@e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LWE !+(n  
  { 9S^-qQH3}  
typedef Ret result_type; OZ&aTm :  
} ; KN=Orx7Gy  
对于单参数函数的版本: a@. /e @p  
F=H=[pSe  
template < typename Ret, typename V1 > '*:YC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .O(UK4Mb  
  { K!X8KPo  
typedef Ret result_type; rv%Xvs B  
} ; DzEixE-  
对于双参数函数的版本: }m?L/Y'}  
&nYmVwi?"Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )m U)7@!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?/~1z*XUW  
  { _)Ms9RN  
typedef Ret result_type; D~Su82 2  
} ; \BDNF< _  
等等。。。 ]_h"2|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h4C B1K  
FP$]D~DMo  
template < typename Func > ]!QeJ'BLM  
struct func_return  O-k(5Zb  
  { Q1rwTg\  
template < typename T > ]pt @  
  struct result_1 S@_GjCpn  
  { ?@#<>7V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7iJl W&W  
} ; Kh>^;`h  
x;I*Ho  
template < typename T1, typename T2 > P~&X$H%e  
  struct result_2 T-MLW=Vu  
  { bm^ou#]|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C>HU G  
} ; 4%p vw;r  
} ; *\>7@r[%5  
b4Z#]o  
2yNlQP8%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sbVeB%k  
x>Kem$z  
template < typename Func, typename aPicker > ~I'h iV^-  
class binder_1 D_{J:Hb  
  { `CV a`%  
Func fn; k$zDofdfp  
aPicker pk; C$_H)I  
public : h1"#DnK7  
' ySWf,Q^  
template < typename T > +VJl#sc/;  
  struct result_1  QS!b]a3  
  { hZy"@y3Yq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l4; LV7Ji  
} ; %n( s;/_  
cNHN h[ C  
template < typename T1, typename T2 > _L"rygit  
  struct result_2 ve$P=ZuM  
  { OS3J,f}<=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OIN]u{S  
} ; (GZm+?  
g\ke,r6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7 >.^GD  
+ }^  
template < typename T > ' =oV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y$N|p{Z  
  { 9:P)@UF  
  return fn(pk(t)); 6ik6JL$AI  
}  9TeDLp  
template < typename T1, typename T2 > 7Kn=[2J5k'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iVFn t!  
  { E*kS{2NAq  
  return fn(pk(t1, t2)); ]xuq2MU,l  
} @sVBG']p  
} ; 1$c*/Tc:E  
v^e[`]u(  
I%%$O' S  
一目了然不是么? RvVnVcn^#  
最后实现bind C?z C|0  
(bXCc  
i22R3&C  
template < typename Func, typename aPicker > Q (`IiV   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Na#2sb[)  
  { HG Pbx$!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Tux~4W  
} R^D~ic N  
!OiP<8 ,H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FrB19  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Rq;R{a  
\PL92HV  
十一. phoenix 0ya_[\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2-8<uUy  
#ujcT%1G  
for_each(v.begin(), v.end(), `P'{HT  
(  ?9AByg  
do_ #x'C  
[ xe 6x!  
  cout << _1 <<   " , " _I2AJn`#  
] 4p F%G  
.while_( -- _1), 7bTs+C_;7  
cout << var( " \n " ) 0evG  
) m(9E{;   
); 'A4Lr  
q+SDJ?v  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?L|@{RS{|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 7^S&g.A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2f4*r^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >b/Yg:t  
!]W6i]p  
(!;4Y82#  
template < typename Cond, typename Actor > 55hJRm3  
class do_while [j&>dE  
  { %uQ^mK  
Cond cd; #B54p@.}  
Actor act; F> ..eK  
public : puDy&T  
template < typename T > rGx1>xd(k  
  struct result_1 (R.k.,z  
  { r0_3`; H  
  typedef int result_type; +-5CM0*&  
} ; #*?a"  
 ~B/|#o2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )5bhyzSZI  
R\6#J0&Y-  
template < typename T > Dj?9 5Z,r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 16x M?P  
  { pp/Cn4"w  
  do ,)%nLc  
    { ytHa[U  
  act(t); az7L0pp  
  } F7a\Luae  
  while (cd(t)); `$Q $l  
  return   0 ; sA:0b5_a  
} o:m:9dn  
} ; }(ot IqE  
>a Q; 8  
}KJ/WyYW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GN(PH/fO9  
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。 H!HkXm"  
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。 J/=b1{d"n  
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。 v cqL  
下面就是产生这个functor的类: Gh|q[s*k  
`[[ A 7  
pM.>u/=X  
template < typename Actor > pl'n 0L<l  
class do_while_actor izOtt^#DZt  
  { t4 $cMf  
Actor act; 4WU 6CN  
public : Zn&X Uvdl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cy%^P^M  
SkVW8n*s  
template < typename Cond > ?;!l-Dy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -k")#1  
} ; & Z*&&  
, En D3 |  
{-tCLkE 3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |G!-FmIK  
最后,是那个do_ L~CwL  
`G6Nk@9.  
J!~?}Fq/z  
class do_while_invoker OlQ7Yi>  
  { =l?5!f9  
public : 2Q0fgH2  
template < typename Actor > LeXu Td  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yLG`tU1  
  { +Z#lf  
  return do_while_actor < Actor > (act); 89?AcZ.D  
} ?HAWw'QW  
} do_; gtqgf<mS  
ig)rK<@*[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -"#;U`.oh7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _.yBX\tf[  
最后来说说怎么处理break和continue =X]$J@j  
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。 |?i-y3N  
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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