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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0gIJ&h6*f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r;7&U<j~Z  
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, $2kZM4  
ji&%'h  
~;QzV?%  
G/)]aGr  
  class filler )<~v~|re  
  { \]Nt-3|`0  
public : E!s?amM4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R(1N]>  
} ; rLKwuZ  
*LZB.84  
FD1Z}v!5IJ  
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: bTd94  
,B'n0AO/'  
pm4'2B|)g  
F7"v}K]X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ; *ZiH%q,  
n N_Ylw  
9w:F_gr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]lgI Q;r  
W3gBLotdg  
Vlf=gP  
us,~<e0  
二. 战前分析 |eu:qn8  
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。 *a[iq`499  
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 o3ZqPk]al  
te*|>NRS  
Py! F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z /*X)mBuB  
  /* --------------------------------------------- */ LJh^-FQ  
vector < int *> vp( 10 ); !l7D1i~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -*nd5(lY&  
/* --------------------------------------------- */ HX`>" ?{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z0F'zN 3J  
/* --------------------------------------------- */ gP^p7aYwn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .S6u{B  
  /* --------------------------------------------- */ z]V%&f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *?`<Ea  
/* --------------------------------------------- */ Ij_h #f   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V|q`KOF  
0;X0<IV  
+8zC ol?j  
BXx l-x  
看了之后,我们可以思考一些问题: P-LdzVt(^  
1._1, _2是什么? )zMsKfQ  
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。 |9;MP&68  
2._1 = 1是在做什么? Y2 oN.{IH  
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。 LvcGh  
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。 >>I~v)a>w  
\)/dFo\l  
BK[ YX)  
三. 动工 9C"d7--  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ';J><z{>  
{sR|W:fS$  
79y'PFSms  
b'mp$lt!  
template < typename T > [CAV"u)0  
class assignment sI% =G3o=  
  { ?>}&,:U}   
T value; MVYf-'\^  
public : Pf?zszvs  
assignment( const T & v) : value(v) {} h;RKF\U:"  
template < typename T2 > E!6Nf[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M!Wjfq ^~  
} ; a(|,KWHn  
92pl#Igt  
qCUn. mI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vbMt}bM(GD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Dxx`<=&g  
JZom#A. dt  
eI:;l];G9  
:WM[[LOaC  
  class holder ns}"[44C}l  
  { q*pWx]Y  
public : =e!o  
template < typename T >  o8h1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /q\{OsrX  
  { a]%>7yr4  
  return assignment < T > (t); slRD /  
} iL\eMa  
} ; <`Q*I Y  
n^+rxG6 L  
[ KT1.5M[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jC3)^E@:"  
8r-'m%l  
  static holder _1; <}z, !w8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,EuJ0]2  
SBog7An9SI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y'21)P  
而不用手动写一个函数对象。 LE>b_gQ$ 2  
:,*{,^2q:  
u ^Ss8}d  
zZ})$Ny(  
四. 问题分析 !-<PV  
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。 0!(BbQnWI  
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。 uNS ]n}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c_+y~X)i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dxwH C\"5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =c1t]%P,  
0f]LOg  
五. 问题1:一致性 nApkK1?  
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?| k2t#O%_f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P{{U  
 %J?"ZSh  
struct holder Q ,6[  
  { D$$,T.'u  
  // lWe1Q#  
  template < typename T > (;1Pgh  
T &   operator ()( const T & r) const  $% 5f  
  { GJB= 5nE  
  return (T & )r; e/nc[  
} :f|X$> b  
} ; _5l3e7YN  
xZpGSlA  
这样的话assignment也必须相应改动: %^VQw!  
9p '#a:  
template < typename Left, typename Right > /:o (Ghc?  
class assignment !5escR!\D  
  { MDqUl:]  
Left l; Qin;{8I0  
Right r; [bIR$c[G  
public : S`v+rQjW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FaVeP%v  
template < typename T2 > gXThdNU4G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yccF#zU  
} ; DTi\ 4&41  
hJIF!eoI  
同时,holder的operator=也需要改动: u{>_Pb  
wO&2S-;_K  
template < typename T > !v`C-1}70  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zv8I`/4?  
  { XDM~H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '<v_YxEn  
} !/|^ )d^U  
`kERM-@A  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 xw5LPz;B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M!nwcxB!  
leMcY6  
return l(rhs) = r; -g`3;1EV^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z-wvdw]$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZZJXd+Q}  
;s(uaC3  
template < typename Tp > v@KP~kp  
class constant_t 5Rc^5Nv  
  { ;p U=>  
  const Tp t; ~~D =Z#  
public : u>U4w68  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \XI9 +::%  
template < typename T > 057$b!A-a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h~zG*B5F  
  { |m5 E%E  
  return t; 4X^{aIlshk  
} _#mo6')j  
} ; ?*ni5\y5o  
'dFhZ08 u}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P O{1u%P  
下面就可以修改holder的operator=了 RX DPT  
fvUD'sx  
template < typename T > C"=^ (HU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HvSYE[Zt|  
  { Edi`x5"l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }[%d=NY  
} ])YGeY(V0+  
YEB@p.  
同时也要修改assignment的operator()  :Ky *AI  
eJm7}\/6`  
template < typename T2 > buv*qPO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^twJNm{99  
现在代码看起来就很一致了。 ".=LzjE<gv  
5W29oz}-S  
六. 问题2:链式操作 ag \d4y6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y=-ILN("  
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。 rW&# Xw/a  
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。 ZO!  
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。 ,*w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]|y]?7  
tg X},OU^  
template < typename T > J"TM[4^\Y  
struct result_1 ,@b7N[h  
  { #ErIot  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5cza0CriJ  
} ; RC']"jpW  
*xl930y  
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: 3n=`SLj/a  
s?2DLXv}!  
template < typename T > m@_m"1_;  
struct   ref lv* fK  
  { %488"  
typedef T & reference; k'd(H5A   
} ; J^G#x}y  
template < typename T > +-B`Fya  
struct   ref < T &> nvdo|5  
  { S _B $-H|  
typedef T & reference; tKik)ei  
} ; `S{Blv  
R1%2]?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {MaFv  
l6C^,xU~IX  
template < typename T > $j\UD8Hj'-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~GWn>  
  { (Wm4JmX%  
  return l(t) = r(t); <%2A, Vz"  
} y+P iH  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -a}d @&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UW%.G  
gtBnP~zT\B  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ve1O<i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T|c9Swu r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2+Tu"oG;rB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L,XWX8  
最后的布局是: jb~/>I^1  
                Add P2+Z^J`Y>  
              /   \ h]#wwJF  
            Divide   5 7fOk]Yl[  
            /   \ | Ts0h?"a  
          _1     3 N1LZXXY{  
似乎一切都解决了?不。 Nm 0kMq|h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zgdOugmmt_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {Y%X  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "F*'UfOwrZ  
@?w8XHEa|  
template < typename Right > ~x>?1K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;'B\l@U\  
Right & rt) const ~$zodrS9  
  { Uv-xP(X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); osJ;"B36  
} r`THOj\cM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j|u6TG  
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。 NTHy!y<!h  
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。 Use`E  
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。 !*?Ss  
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。 "o*zZ;>^  
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? 0wzq{~\{=_  
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: S'I{'jP5  
+N9(o+UrU  
template < class Action > ,AC+s"VS  
class picker : public Action 9*@Kl`\  
  { -'tgr6=|w"  
public : bIP'(B#1K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZjE!? '(ef  
  // all the operator overloaded  4I> I  
} ; 9Fl}"p[>L.  
rSYzrVc  
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。 ?\QEK  
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: ~ "] 6  
8%UI<I,  
template < typename Right > 2[\I{<2/9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LN8V&'>  
  { O1.a=O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Om% 9 x  
} +M+ht  
axl!zu*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CL^MIcq?  
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。 FuZ7xM,  
(]|rxmycA  
template < typename T >   struct picker_maker 2/9P&c-rp  
  { [8k7-}[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B}.G(-u?7  
} ; rmCrP(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f3 lKdXnP  
  { ;P-xKRU!Xx  
typedef picker < T > result; yK +&1U2`  
} ; yTDlDOmV!  
V}l >p?  
下面总的结构就有了: U20G{%%  
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。 $lj1924?^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 u3 mTsq!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o9!DK  
至此链式操作完美实现。 .TN9N  
hi>sDU< x  
<}c`jN!z.  
七. 问题3 <y(uu(c  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Fejs9'cB  
X*2M Nx^K~  
template < typename T1, typename T2 > silTL_$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xGQ958@  
  { MorR&K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D?u*^?a2  
} .)W'{2J-  
lc%2Pi[X  
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: 1*eWo~G  
_MZqH8  
template < typename T1, typename T2 > PrIS L[@  
struct result_2 !b"#`O%`  
  { E%M~:JuKd?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3_Su5~^  
} ; JLsy|}>  
8v6YOG"b q  
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?  Efsfuv  
这个差事就留给了holder自己。 w0x%7mg@  
    UW+|1Bj_:  
R qS2Qo]  
template < int Order > %@Nuzdp  
class holder; fiSc\C~  
template <> cvpcadN[  
class holder < 1 > E3#}:6m  
  { Y`QJcC(3  
public : A L#"j62  
template < typename T > <_@ S@t)  
  struct result_1 FAVw80?5k  
  { Ed3 *fY  
  typedef T & result; bz[+g,e2oA  
} ; +Io[o6*  
template < typename T1, typename T2 > )o'&f"/  
  struct result_2 uE~? 2G  
  { odPq<'V|AY  
  typedef T1 & result; lm}mXFf#  
} ; 3&!X8Lhv  
template < typename T > C,R_` %b%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3u7^*$S  
  { /JL2dBy#z  
  return (T & )r; d18%zY>  
} F/[vg  
template < typename T1, typename T2 > ^'=J'Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I\O<XJO)_  
  { ^$aj,*Aj~  
  return (T1 & )r1; . gK*Jpmx  
} Ti }Ljp^O  
} ; bWK}oYB*  
Pe w-6u"  
template <> *5iNw_&  
class holder < 2 > B98&JoS  
  { g]9!Pi8jn  
public : d#.9!m~.  
template < typename T > =& ~*r  
  struct result_1 o'@VDGS`  
  { v V:eU-a  
  typedef T & result; jE.U~D)2YF  
} ; 9u/"bj  
template < typename T1, typename T2 > Bry\"V"'g  
  struct result_2 +(VHnxNQs  
  { eN@V?G26K  
  typedef T2 & result; N<$U:!Z  
} ; s5>=!yX  
template < typename T > `d, hP"jBc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -"iGcVV  
  { 5QU7!jb I  
  return (T & )r; 2E^zQ>;01  
} U]lXw+&  
template < typename T1, typename T2 > DQ^yqBVgQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oJy]n9  
  {  L2[|g~  
  return (T2 & )r2; oJw~g [  
} /"+ n{*9  
} ; 0"$Ui#r`  
:e:jILQ[  
~HsPYc8Fz  
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> >。 .,[zI@9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p`-`(i=iJo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }zi:nSpON  
M@S6V7  
return l(i, j) = r(i, j); CF3Z`xD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3Xaw  
_B)LRD+Hj  
  return ( int & )i; I~EQuQ>=  
  return ( int & )j; jQOY\1SR  
最后执行i = j; (Vglcj  
可见,参数被正确的选择了。 =jjUwcl  
nmp(%;<exN  
6|3$43J,F  
~M%r.WFpA  
,2vPmff  
八. 中期总结 stz1e dP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  L3P_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =NwmhV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Me[T=Tt`@w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .Ya]N+r*  
DYJ@>8  
J]5 sWs  
zr%lBHuW  
#q40  >)]  
?"\`u;  
九. 简化 Asicf{HaX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :BG/]7>|V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9VdVom|e  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,/{mRw%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a? K=  
  +-*/&|^等 )s(J8J[b*L  
2. 返回引用。 ,Khhu%$  
  =,各种复合赋值等 Z3Os9X9p  
3. 返回固定类型。 Se qnO.\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^?(A|krFg  
4. 原样返回。 g PogV(V  
  operator, {.O Bcx  
5. 返回解引用的类型。 o0^'x Vv  
  operator*(单目) a(s}Ec${Z  
6. 返回地址。 _Dl!iV05:  
  operator&(单目) gbM#jhQ  
7. 下表访问返回类型。 }OgzSnR  
  operator[] IF%^H K@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3 <RkUmR  
  operator<<和operator>> Q^4j  
Gd1%6}<~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 s2L|J[Y"s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1iEZ9J?  
A"FlH:Pn  
template < typename Left > #bgW{&_ y  
struct value_return @$z/=gsy  
  { v;AMx-_WH  
template < typename T > ]W3D4Swq  
  struct result_1 Xjc{={@p3  
  { \ Xow#@[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fw,ruROqD  
} ; M@fUZh  
Dp!3uR ']p  
template < typename T1, typename T2 > '`$a l7D  
  struct result_2 n}PK0  
  { +lmMBjDa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u}hQF $a"  
} ; }2-<}m9}  
} ; P|YBCH  
z|[#6X6tT  
x&7% U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LS@[O])$'  
|\"vHt?@G  
下面我们来剥离functor中的operator() _;",7bT80  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  `W< 7.  
&-W5 T?Sl  
return l(t) op r(t) 2f ]CnD0$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tmiRv.Mhn<  
return op l(t) 2j8^Z  
return op l(t1, t2) 5OP$n]|(  
return l(t) op gBz$RfyF  
return l(t1, t2) op Ac!,#Fq  
return l(t)[r(t)] )[Bwr bn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rMAH YH9  
eW#U<x%P  
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: awN{F6@ZE  
单目: return f(l(t), r(t)); S]iMZ \I/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \^2%v~  
双目: return f(l(t)); mz@`*^7?  
return f(l(t1, t2)); cMOvM0f  
下面就是f的实现,以operator/为例 :#v8K;C  
ysD @yM,  
struct meta_divide NKB,D$!~&  
  { Vc|r(lM  
template < typename T1, typename T2 > \)859x&(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n-[J+DdB  
  {  uZ][#[u  
  return t1 / t2; BFmYbK  
} zvB!=  
} ; tyFhp:ZB  
yaV=e1W  
这个工作可以让宏来做:  c'?4*O  
Cr|v3Y#h'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0 ;kcSz  
template < typename T1, typename T2 > \ Z)Y--`*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *F/uAI^)  
以后可以直接用 B MU@J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0:UK)t)3I  
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 6T{Zee  
(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。。。) Z#YkAQHv5  
! )$ PD@  
V0+D{|thh6  
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 |$@/ Z +  
'0x`Oh&PK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &P{  
class unary_op : public Rettype o8\@R  
  { _l,?Y;OF  
    Left l; c\~H_ ~F  
public : bA\TuB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q/r0p>  
}ny ,Nl  
template < typename T > e:}8|e~T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q#P=t83  
      { qR0V\OtgY~  
      return FuncType::execute(l(t)); 2/S~l;x  
    } 0HK03&  
(UmoG  
    template < typename T1, typename T2 > GczGW4\P'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U*F|Z4{W  
      { INSI$tA~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fo~8W`H&  
    } <e"O`*ZJ  
} ; yO.3~H)c  
+;SQ }[  
o<P@:}K  
同样还可以申明一个binary_op 32jOs|<\  
Rro|P_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3nv7Uz  
class binary_op : public Rettype )\_xB_K\  
  { G|FF  
    Left l; jq(3y|6,  
Right r; CBdS gHA3>  
public : 7onMKMktM%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xm`s=5%  
6ae  
template < typename T > ZxkX\gl91  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )}L*8 LV  
      { YAnt}]u!"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M iIH&z  
    } ;:1d<Q|  
6W$ #`N>  
    template < typename T1, typename T2 > `84pql,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -'+|r]  
      { m&o}qzC'y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X&DuX %x0  
    } |8}f  
} ; ,}F2l|x_  
EB jiSQw  
=BJ/ZM  
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 )k0e}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2pFOC;tl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c/ %5IhX?  
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。 ?TLEZlB2"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0(#HMBE8  
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。。。 pHFlO!#]|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eU_|.2  
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) R-]QU`c  
下面是修改过的unary_op _H@s^g  
dj4 g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7t` <`BY^  
class unary_op x-+[gNc 6  
  { vFY/o,b \  
Left l; g6 EdCG.V  
  xG0IA 7  
public : w=\Lw+X  
VA.jt}YGE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GyJp! xFB  
I$0`U;Xd  
template < typename T > 5P{dey!  
  struct result_1 K !8+~[  
  { 8yax.N j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qT#+DDEAL  
} ; f|Kd{ $VO  
]3hz{zqV^  
template < typename T1, typename T2 > I=&5mg=m  
  struct result_2 >bxT_qEm  
  { D.)$\Caq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k6rX/ocu  
} ; * JGm  
iQ*JU2;7 t  
template < typename T1, typename T2 > d+~c$(M)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gdnk1_D>  
  { wE3^6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ba|x?kz  
} )/2* <jr  
o*97Nbjn  
template < typename T > h *)spwF-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ? Ldw\  
  { mU:C{<Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); #O]F5JB  
} &w:"e'FG`  
0:Js{$ZL4  
} ; kM]:~b2  
aAO[Y"-:,Y  
qhVDC  
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 z;1tJ  
好啦,现在才真正完美了。 $=iz&{9  
现在在picker里面就可以这么添加了: UV)[a%/SB&  
=Y|TShKk  
template < typename Right > U6FM`w<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const aW %ulZ  
  { %Z&[wU~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k<=.1cFh  
} ZA>hN3fE'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "m})~va  
y% uUA]c*m  
@Qd6a:-6  
Z<En3^j`  
\l_RyMi  
十. bind .rSeJZzuj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~CldqXeI  
先来分析一下一段例子 2i', e  
#^<7VS!x  
N::_JH? ^=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >!A&@1[M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !l~tBJr*sB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BMU~1[r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 IvetQ+  
我们来写个简单的。 gd.P%KC!g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @z$V(}(O^  
对于函数对象类的版本: ) !3XM  
Wf 13Ab  
template < typename Func > 1W8[ RET  
struct functor_trait ^Ot+,l)  
  { 7u,56V?X  
typedef typename Func::result_type result_type; ujB:G0'r  
} ; -`]B4Nt6  
对于无参数函数的版本: ]jG%<j9A  
W5$jIQ}Bw  
template < typename Ret > 56u'XMB?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ckP&N:tC  
  { ko im@B  
typedef Ret result_type; z1f~:AdL  
} ; L|S#(0  
对于单参数函数的版本: Slq=;TDp  
//Ioh (N  
template < typename Ret, typename V1 > =NAL*4c+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "KOLRJ@  
  { R[wy{4<y  
typedef Ret result_type; EU ThH.  
} ; ;W?e@ Lgxk  
对于双参数函数的版本: 2{"Wa|o`  
h(d<':|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zdyS"H}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IyOujdKa  
  { ?Z( 6..&  
typedef Ret result_type; -}2q-  
} ; CeR4's7  
等等。。。 #$K\:V+ 4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P`[6IS#\S  
#1z}~1-  
template < typename Func > E~2}rK+#)  
struct func_return 3RscuD&  
  { q{ @>2AlK  
template < typename T > o?$D09j;;  
  struct result_1 ^ft_1d[  
  { V.'EP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =4 &9!Z  
} ; $"J+3mO  
[@#P3g\:>W  
template < typename T1, typename T2 > I6YN&9Y  
  struct result_2 ],>Z' W  
  { Da_g3z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0%k`* 8  
} ; ..'^1IOA  
} ; =B*,S#r  
J.?6a:#bU/  
nE Qw6q~je  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :uZcN  
hX$k8 o0  
template < typename Func, typename aPicker > GpN tvo~  
class binder_1 \4~uop,Nb+  
  { ff?:_q+.N  
Func fn; Jnb>u*7,  
aPicker pk; VZb0x)w  
public : l *yml  
1`5d~>fV  
template < typename T > "1&C\}.7  
  struct result_1 #]:yCiA  
  { U|u v SJ)X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _4owxYSDke  
} ; <2diO=  
}c| Xr^  
template < typename T1, typename T2 > w80g) 4V+  
  struct result_2 d;:+Xd`  
  { b0tr)>d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;-n+=@]7  
} ; mxq'A  
3Q~ng2Wv%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _&.CI6  
8> T '  
template < typename T > t 4{{5U'\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fi:Z*-  
  { Z99%uI3  
  return fn(pk(t)); hi*\5(uH  
} !R[o6V5T  
template < typename T1, typename T2 > 6@ET3v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v#(wc +[  
  { N#6&t8;kTC  
  return fn(pk(t1, t2)); bxc#bl3  
} IM}#k$vM:  
} ; J ;i/X;^  
`+\ +  
Q^DKKp  
一目了然不是么? hCc_+/j|  
最后实现bind CcLP/  
x>!#8?-h  
Av _1cvR:  
template < typename Func, typename aPicker > tl CgW)<?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fN?HF'7V  
  { y_Bmd   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;I:jd")  
} v /G,  
9H" u\t|?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x a7x 2]~-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 06]J]  
kRTT ~  
十一. phoenix X@\rg}kP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x!tCK47Yq  
[wjA8d.  
for_each(v.begin(), v.end(), L@ql)Lc);  
( H--(zxK  
do_ ,-vbR&  
[ RoJ{ ou@cs  
  cout << _1 <<   " , " I yL2{5  
] ^ bexXYh  
.while_( -- _1), W.HM!HQp  
cout << var( " \n " ) ,+oQ 5c(f  
) cIw)ScY  
); 0%cbno@1V  
E/Q[J.$o  
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: u0A.I_  
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 (m|p|rL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u1~H1 ]Ii  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f]qP xRw  
2x"&8Bg3  
ido'<;4>  
template < typename Cond, typename Actor > ?N~rms e  
class do_while ~Ub '5M  
  { N*f?A$u/I  
Cond cd; #B88w9 b`D  
Actor act; "S,,BjL  
public : >j4;{r+eQw  
template < typename T > fx_7X15  
  struct result_1 !.?2zp~  
  { 3T'9_v[Y  
  typedef int result_type; JpcG5gX^B  
} ; p[!&D}&6h  
VA&_dU]*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jav7V"$  
%u, H2 *  
template < typename T > Ovq-rI{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A% -*M 'J  
  { z|Q)^  
  do }G]6Rip 3  
    { #e}Q|pF  
  act(t); $>hPB[[  
  } eBFsKOtu  
  while (cd(t)); %|*tL7  
  return   0 ; sy.FMy+  
} etMQy6E\  
} ; 'P0:1">  
`WboM\u  
Rp^k D ,*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1aP3oXLL  
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。 g=0`^APql  
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。 AU -,  
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_tdtN<  
下面就是产生这个functor的类: >=G;rs  
tda#9i[pkH  
b(Zh$86  
template < typename Actor > fa//~$#"{L  
class do_while_actor 6ey{+8  
  { b}HL uX  
Actor act; )\s{\u \  
public : C< 3` ]l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y'(( tBWa!  
s/"&k  
template < typename Cond > pZ,=iqr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uZL,+Ce|  
} ; E#[_"^n  
2F%2K?$`Ej  
sG7G$G*ta!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1xP*  
最后,是那个do_ uD0T()J.P5  
s1.EE|h,5  
RZoSP(6  
class do_while_invoker aZn]8jC%  
  { K~$A2b95  
public : hfE5[  
template < typename Actor > RL4J{4K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BpBMFEiP  
  { ~_6~Fi  
  return do_while_actor < Actor > (act); cc- liY "  
} />Kd w  
} do_; 6hp>w{+  
8JYU1E w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ', ~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "A\h+q-  
最后来说说怎么处理break和continue tAF#kBa\y_  
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。 +-~8t^  
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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