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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [03$*BCq3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f/t1@d!  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, [)V&$~xW  
qdoJIP{  
lhsd 39NM  
iM;7V*u  
  class filler 0j*-ZvE)30  
  { N*6Y5[g!\  
public : [ t@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~^*IP1.3  
} ; OQ&?^S`8',  
fC>3{@h}*  
f`w$KVZ1!w  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1"J\iwN3  
aa:Oh^AJy  
__HPwOCG7  
e;KZTH;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s[h& Uv"G  
F(*~[*Ff  
 DJ?kQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e573UB  
ft oz0Vb  
`9QvokD  
ad^7t<a}<  
二. 战前分析 \a]JH\T)Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5~Vra@iab:  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `p`)D 6  
~e,k71  
d&K2\n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )SG+9!AbMZ  
  /* --------------------------------------------- */ l]Ozy@ Ib  
vector < int *> vp( 10 ); =KfV;.&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u4QPO:,a4  
/* --------------------------------------------- */ 0Lcd@3XL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vJ9 6qX  
/* --------------------------------------------- */ ~IvAnwQ'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iHy=92/Ww  
  /* --------------------------------------------- */ kfaRN ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KLpu7D5(|  
/* --------------------------------------------- */ w'[lIEP 2$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]$[J_f*x  
ax{+7  k  
;O=tSEe  
p9]008C89  
看了之后,我们可以思考一些问题: .>z)6S_G  
1._1, _2是什么? n"YY:Gm;8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 nbM[?=WS  
2._1 = 1是在做什么? ycAQHY~n  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]jNv}{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  9?c0cwP?  
tRU+6D <w  
_[|~(lDJl  
三. 动工 -V@vY42  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vZj:\geV  
'PW~4f/m  
JSXudz5 c  
,f0|eu>  
template < typename T > nG<_&h  
class assignment "&;>l<V  
  { IQ_2(8Kv  
T value; }C1&}hZ  
public : F9rxm  
assignment( const T & v) : value(v) {} ssbvuTr  
template < typename T2 > v%O KOrJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4DY\QvW5  
} ; sE87}Lz  
hKP7p   
,!U._ic'B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pyA;%vJn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^`ah\L  
: vN'eL|#  
*Dx&}"  
b#;%TbDF  
  class holder f0rM 4"1  
  { ^_FB .y%  
public : {+~}iF<%  
template < typename T > ;Z]i$Vi_r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?Fgk$ WqC  
  { hwkm'$}  
  return assignment < T > (t); oNHbQ&h  
} WW33ZJ  
} ; hl`4_`3y  
h}PeXnRU  
qN h:;`  
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: },9Hq~TA  
&,B\ig1Jf  
  static holder _1; -#Xo^-&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jd<`W  
Cf@~W)K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bw^*6P^l  
而不用手动写一个函数对象。 $10"lM[  
rro92(y  
S?pWxHR]  
olc7&R  
四. 问题分析 &'{6_-kh  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =6FA(R|QU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 'Fi\Qk'D@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jWHv9XtW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C3EQz r`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #- S%aeB  
ph*?y  
五. 问题1:一致性 JJ\|FZ N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ykFm$ 0m+I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]PWK^-4P  
'1'#,u!  
struct holder K q;X(&Z  
  { 1?:/8l%V  
  // %j3XoRex><  
  template < typename T > Ox .6]W~  
T &   operator ()( const T & r) const AE`z~L,  
  { $['_m~ 2  
  return (T & )r; !S6zC >  
} G 3))3]  
} ; hSQ*_#  
S]_iobWK  
这样的话assignment也必须相应改动: X@l>mAk  
9H^$cM9C  
template < typename Left, typename Right > a2J01B  
class assignment 3>60_:+Zb  
  { ZDHm@,d  
Left l; f(}?Sp_  
Right r; Mr/;$O{  
public : X2CpA;#;7l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~mAv)JK  
template < typename T2 > vjNP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |~)!8N.{  
} ; WI@l2`X  
{D6lS j  
同时,holder的operator=也需要改动: ]w7wwU^^*U  
R@ksYC3 F  
template < typename T > nPlg5&E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 05o +VF;z  
  { TVy\%FP^L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f]c{,LFvZ  
} 1 Hw%DJ  
[2h 4%{R&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 | ]#PF*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l@edR)n <  
jL^3/0"o  
return l(rhs) = r; |HT5G=dw  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Cp!bsasj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e`]x?t<U4/  
,O`a_b]  
template < typename Tp > KK-}&N8  
class constant_t VsIDd}~C%  
  { <L!9as]w  
  const Tp t; d@d\9*mn  
public : _]oNbcbt(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 42E%&DF  
template < typename T > EV=/'f[++  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L_@P fI  
  { X ? eCK,  
  return t; '!\t!@I$  
} \0)v5u  
} ; r Uau? ?  
ut SW>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2~ [  
下面就可以修改holder的operator=了 <V} ec1  
,,}& Q%5  
template < typename T > t3P$UR%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Qs\m"yx  
  { }\#u~k!l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :'6vIPN5  
} ;RR\ Hwix  
$p(  
同时也要修改assignment的operator() 7XM:4whw  
;W~H|M  
template < typename T2 > Bp:PAy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $kAal26z  
现在代码看起来就很一致了。 3Gk\3iU!  
zG^|W8um_  
六. 问题2:链式操作 b8FSVV 7@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }0okyGg>q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 lf`" (:./  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 obzdH:S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @ zs.M-F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~DJILc  
uW 7Yem&  
template < typename T > uO^,N**R#  
struct result_1 \&XtPQ  
  { c^F@9{I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jNbU{Z%r  
} ; ^55q~DP}>  
! (H RP9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xI>HY9i )  
<>shx;g^C  
template < typename T > Pt=@U:  
struct   ref j|-{*t{/x  
  { s#BSZP  
typedef T & reference; )B$Uo,1  
} ; X$A[~v  
template < typename T > '.gLqm}%  
struct   ref < T &> mb GL)NI  
  { xofxE4.  
typedef T & reference; 2G&H[`  
} ; HrK7qLw7  
+~n"@ /  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /ka "YU  
q.:j yj6  
template < typename T > vp|.x |@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uY;7&Lw y1  
  { )u?^w  
  return l(t) = r(t); cgV5{|P  
} c&"OhzzJK'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ET\>cxSp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 werTwe2Q  
4p6\8eytq.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8+mu'RZ X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Hfo/\\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |_\q5?S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4(mRLr%l@`  
最后的布局是: J;5G]$s  
                Add ],|;  
              /   \ 2J&J  
            Divide   5 9i`MUE1Sh  
            /   \ pP)> x*1  
          _1     3 fn3DoD+I  
似乎一切都解决了?不。 n2N:rP  
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。 <Kk[^.7C;  
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。 D6fGr$(N%  
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: BJP^?FUd=,  
} $oZZKS  
template < typename Right > \R.Fmeko  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Hd ${I",  
Right & rt) const k vF[d{l  
  { tGw QUn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OI)U c .  
} h[& \ OD,P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cnL@j_mb  
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。 [P3 Z"&  
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。 WNp-V02l  
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。 i Qa=4'9;  
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。 ,|^ lqY  
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? H=@S+4_bK  
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: y{9<>28  
\E8CC>Jd  
template < class Action > S{S.H?{F  
class picker : public Action 8,&pX ga  
  { 1Gp| _8  
public : 5e >qBw8t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rPx:o}&<  
  // all the operator overloaded oTb4T=  
} ; um=qT)/D  
|>dqZ_)v  
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。 K!O7q~s[D  
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: -&0HAtc  
js[H $  
template < typename Right > 9RQw6rL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w9,w?%F  
  { CuA A)Bj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V\/5H~L  
} yIf>8ed]#  
J%1 2Ey@6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i{MzQE+_^  
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。 IJ2>\bW_p  
f}:W1&LhI?  
template < typename T >   struct picker_maker W~?mr! `  
  { K {__rO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4>Y\Y$3  
} ; Rf#t|MW*#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > osPrr QoH  
  { :rnj>U6<>  
typedef picker < T > result; s}Q*zy  
} ; v]U0@#/p  
TIVrbO\!o  
下面总的结构就有了: mApl}I  
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。 @YI- @  
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。 BE,H`G #h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sSsRn*LN-:  
至此链式操作完美实现。 I`[s(C>3@  
Y/`*t(/5  
Qg5-I$0  
七. 问题3 ^T_2 s  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 QmY1Bn?s  
xf 4`+[  
template < typename T1, typename T2 > T`K4nU#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }^Ky)**  
  { 9RnXp&w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Na>?1F"KHk  
} qAirH1#  
a {4RG(I_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .*c%A^>  
l^4!  
template < typename T1, typename T2 > la*c/*  
struct result_2 (nt=  
  { !~a1xI~s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {f[X)  
} ; O;SD90  
V"W)u#4,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? b:YyzOqEu  
这个差事就留给了holder自己。 MzCZj  
    vF .Ml  
A9C  
template < int Order > "V:E BR  
class holder; "Rq)%o$Z  
template <> {U7A&e0eW  
class holder < 1 > mqKr+  
  { ZfSAXr "(  
public : |<w Z;d  
template < typename T > 4<l&cP  
  struct result_1 p WLFJH}N  
  { {aYCrk1  
  typedef T & result; /+{1;}AT  
} ; O K2|/y  
template < typename T1, typename T2 > +EP=uV9t  
  struct result_2 \"AzT{l!;  
  { Vv~:^6il  
  typedef T1 & result; `ILO]+`5  
} ; +i6XCN1=  
template < typename T > MP%pEUomev  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 07qL@![!  
  { Q0-}!5`E1$  
  return (T & )r; $+Zj)V(  
} -?PXj)<  
template < typename T1, typename T2 > -A;4""  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7?EC kuSv  
  { 2:Rxyg@'  
  return (T1 & )r1; g@B,0JRh  
} oK{H <79  
} ; =d`/BDD  
q3$;lLsb;j  
template <> wwh)B92Y5  
class holder < 2 > g9oY K  
  { p'`pO"EO  
public : O"~BnA`dJ  
template < typename T > ey! {  
  struct result_1 Hpq?I-g<^  
  { d}_%xkC  
  typedef T & result; [I4&E >  
} ; c&u~M=EW  
template < typename T1, typename T2 > =VM4Q+'K  
  struct result_2 z9IJ%= R  
  { ;'xd8Jf  
  typedef T2 & result; =EdLffU[J  
} ; XbL\l  
template < typename T > /8tF7Mmr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A3c&VT6Q  
  { 6<+8[o  
  return (T & )r; (N`x  
} d@0&  
template < typename T1, typename T2 > *m 9,_~t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [sweN]b6F  
  { n;,>Fv  
  return (T2 & )r2; s2M|ni=  
} {rWFgn4Li  
} ; h!UB#-  
/ng +IC3  
Q ^z&;%q1  
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> >。 "8YXFg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +\@WOs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;yVT:qd %  
Ij}k>qO/2  
return l(i, j) = r(i, j); +/Q ?<*[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zMW[Xx!  
! fSM6Vo  
  return ( int & )i; a54qv^IS  
  return ( int & )j; D?< R5zp  
最后执行i = j; c DO<z  
可见,参数被正确的选择了。 dLIZ)16&  
c<n <!!vi  
-L)b;0%  
-)2sR>`A%  
:KL5A1{  
八. 中期总结 1xF<c<  
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: 6fr@y=s2:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'AjDB:Mt$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UM QsYD)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 56Gc[<nR  
("$ ,FRTQ:  
mFu0$N6]H  
iQnIk| 8  
0nV|(M0lu?  
U*7Yi-"/*  
九. 简化 K oF4e:2>  
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。 m6D]   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HLml:B[F(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  >!7\Rx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J SOgq/\  
  +-*/&|^等 ,@]rvI6 x  
2. 返回引用。 E8Q Y6gKF  
  =,各种复合赋值等 Hjtn*^fo^  
3. 返回固定类型。 ,F)9{ <r]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t)hAD_sf  
4. 原样返回。 :Kt'Fm,s?  
  operator, hB:}0@l6p=  
5. 返回解引用的类型。 aE'nW@YL.  
  operator*(单目) GDMg.w 4Yk  
6. 返回地址。 U`h>[9  
  operator&(单目) b08s610fk  
7. 下表访问返回类型。 2|C(|fD4  
  operator[] "/MA.zEl0,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v1Wz#oP  
  operator<<和operator>> 1 6N+  
/5Zt4&r  
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。 MU/3**zoW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _RcFV  
CYCG5)<9  
template < typename Left > L[s8`0  
struct value_return '&#YaD=""  
  { [esR!})  
template < typename T > $<N!2[I L  
  struct result_1 _jr'A-M  
  { ^Td_B03)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OKH4n/pq  
} ; ?U;KwS]%  
; OpN &q+  
template < typename T1, typename T2 > CS<,qvLpL  
  struct result_2 }F~4+4B^  
  { JO `KNI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZXR#t?D  
} ; `43X? yQ  
} ; YLEa;MR  
^KeJ=VT  
].C4RH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jg7 WMH"`  
zu@5,AH  
下面我们来剥离functor中的operator() z#!}4@_i3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ub* j&L=  
P b(XR+  
return l(t) op r(t) .h;PMY+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *+wGXm  
return op l(t) Pfv| K;3i  
return op l(t1, t2) @Pt,N qj:  
return l(t) op _poe{@h!  
return l(t1, t2) op AM ZWPU  
return l(t)[r(t)] 'l| e}eti>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dmkd.aP4  
&S8Pnb)d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: zAxscD f'  
单目: return f(l(t), r(t)); g[d.lJ=Q-N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V?*\ISB`}  
双目: return f(l(t)); AK brXKx  
return f(l(t1, t2)); *Ou)P9~-L  
下面就是f的实现,以operator/为例 |Qe#[Q7  
V#Px  
struct meta_divide T .57Okp  
  { g,0u_$U  
template < typename T1, typename T2 > Z.]=u(=a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WE hDep:  
  { wCwJ#-z.=  
  return t1 / t2; C25r3bj  
} mx'!I7b(L/  
} ; Qmk}smvH  
ba-J-G@YW  
这个工作可以让宏来做: 0gEtEH+  
Hik :Sqpox  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OZ /!= ;  
template < typename T1, typename T2 > \ keBf^NY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A* =r~T5B  
以后可以直接用 Y8Bc &q}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hLZ<h7:  
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 opKk#40  
(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。。。) ia!b0*<   
/_`f b)f  
&3nbmkM  
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 @4'bI)  
Q^iE,_Zq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $\DOy&e  
class unary_op : public Rettype dHtbl\6  
  { ygvX}q  
    Left l; l^@!,Z  
public : Eep*,Cnt0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eoC@b/F4  
`Z}7G@ol  
template < typename T > pnvHh0ck_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )<kI d4E  
      { ;-OnCLr  
      return FuncType::execute(l(t)); hSO(s  
    } ,.cNs5 [t  
WP@IV;i  
    template < typename T1, typename T2 > t#Q" ;e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .!kO2/:6  
      { f~RS[h`:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y~w -z4  
    } e+!+(D  
} ; D?v)Xqw=  
lDQ'  
Zw)*+> +FV  
同样还可以申明一个binary_op T.fmEl  
FuiEy=+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Nf#8V|  
class binary_op : public Rettype RcASFBNpS  
  { !F|mCEU  
    Left l; (&w'"-`  
Right r; lR^OS*v  
public : rT2gX^Mj&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z=B6fu*  
fcuU,A  
template < typename T > fY|Bc<,V9)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |b@H]c;"  
      { fVU9?^0/)9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yN0!uzdW*  
    } AX Y.80+  
nZfU:N  
    template < typename T1, typename T2 > V>{G$(v$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bc/'LI.%  
      { H9x,C/r,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "71,vUW  
    } Ag>E%N  
} ; A?DgeSm  
&nc 0stuL  
urlwn*!^s  
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 (|6Y1``  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LEq"g7YH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W-QBC- 3  
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。 Y1?"Ut  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /-#1ys#F=  
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。。。 )w{bT]   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^ lUV^%f  
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) d,Fj|}S  
下面是修改过的unary_op oBA]qI  
4>uy+"8PO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6N{V cfq  
class unary_op P <$)v5f  
  { Wz}8O]#/.  
Left l; X}Ey6*D:  
  ~\4B 1n7  
public : aKLA_-E  
Zy}Qc")Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D^?jLfW8  
`m~x*)L#  
template < typename T > cB;:}Q08#  
  struct result_1 4@K9%  
  { 6I$laHx?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $=x1_  
} ; 0Cox+QJt  
K+0&~XU  
template < typename T1, typename T2 > YWV"I|Z  
  struct result_2 U{IY F{;@  
  { 7j>NUx=j3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^4+ew>BLSv  
} ; Q^&oXM'x/i  
S~ dD;R  
template < typename T1, typename T2 > Bf72 .gx{0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wD|3Czc  
  { *4i)aj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O8; `6r  
} A`=;yD  
.4M8  
template < typename T > )HrFWI'Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m])!'Pa( =  
  { !)jw o=l}J  
  return OpClass::execute(lt(t)); W+A-<Rh\  
} tQSj[Yl  
Qy)+YhE  
} ; Xq3n7d.  
LvWl*:z  
thoAEG80  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ")/TbT Vu  
好啦,现在才真正完美了。 hX-([o  
现在在picker里面就可以这么添加了: vv2N;/;I  
y_^w|  
template < typename Right > AL%gqt]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E8TJ*ZU  
  { U Hej5-B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y Iab3/#`  
} 9uXuV$.  
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。 U>q&p}z0 H  
AN!MFsk  
Sv*@3x  
ISQC{K']J  
}Pm>mQZ},  
十. bind -S7PnR6  
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。 ]!u12^A{  
先来分析一下一段例子 QHt;c  
49)A.Bh&!  
@%4MFc0`!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jpL' y1@Ut  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q^^.@FU"x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \5+?wpH  
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。 k,EI+lCX  
我们来写个简单的。 {U$qxC]M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v&6=(k{E@R  
对于函数对象类的版本: -mSiZ  
_%HpB=  
template < typename Func > 81\$X  
struct functor_trait J{GtH[  
  { L{v^:  
typedef typename Func::result_type result_type; w#?@ulr]d  
} ; 8q)wT0A~  
对于无参数函数的版本: T Y|5O! <  
fI{ZElPp  
template < typename Ret > b.qp&2A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nI1DLVt  
  { CYr2~0<g  
typedef Ret result_type; G1; .\i  
} ; S(7_\8 h  
对于单参数函数的版本: b&LfL$  
G2FP|mf,  
template < typename Ret, typename V1 > ;Nw.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -Jo8jE~>V  
  { -IBf;"8f  
typedef Ret result_type; Sm(QgZO[4  
} ; _$<Q$P6y  
对于双参数函数的版本: M`W%nvEDE  
(S :+#v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (Bta vE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5lp L$  
  { L*ZC` .h  
typedef Ret result_type; {x{/{{wzv  
} ; GP"(+5  
等等。。。 7g-#v'.N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy btq`[gAF\  
KFCL|9P  
template < typename Func > aBPaC=g{HO  
struct func_return yOn +Y  
  {  `O-LM e  
template < typename T > F{1;~Yg%  
  struct result_1 }$K2h*  
  { % -~W|Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +39Vxe:Oy  
} ; uV]4C^k;`[  
,hj5.;M  
template < typename T1, typename T2 > >U~B"'!xV  
  struct result_2 ?[4!2T,Ca  
  { Ua.7_Em  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )PC(1Zn  
} ; u-W6 hZ$  
} ; :Zy7h7P,lT  
)"  H$1  
]Gw?DD|Gn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S~"1q 0  
32_{nLV$[  
template < typename Func, typename aPicker > SnK j:|bV  
class binder_1 {(}Mu R  
  { O*3x'I*a  
Func fn; ={9G.%W  
aPicker pk; [\o+I:,}wi  
public : gf!hO$sQ3  
uN`{; Av  
template < typename T > `{g8A P3  
  struct result_1 ^}XKhn.S'  
  { ?Gq'r2V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CIt>D'/YT  
} ; K\ww,S  
2Wlk]  
template < typename T1, typename T2 > {~g(WxE  
  struct result_2 6qA48:/F=  
  { _=c>>X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +"Pt?k  
} ; RU!j"T 5  
G"CV S@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Sd;/yC8  
0G/VbS  
template < typename T > _(J7^rN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |H67ny&K^&  
  { C24[brf  
  return fn(pk(t)); W~GbB:-  
} 8?S32Gdu  
template < typename T1, typename T2 > QMI&?Q:=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V:h-K`~ /  
  { ,s'78Dc$  
  return fn(pk(t1, t2)); KWU ~QAc  
} &Z682b$  
} ; eTI<WFRc_  
b _fI1f|  
z\Y+5<a  
一目了然不是么? !g /&ws&  
最后实现bind :sRV]!Iw  
W1X\!Y  
G| pZ  
template < typename Func, typename aPicker > }$W4aG*[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a^qLyF& F  
  { \Q"o\:IoIT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [>"bL$tlo*  
} >;',U<Wd  
$AAv%v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <{7CS=)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 sDnHd9v<?t  
&sL(|>N  
十一. phoenix Dm/# \y3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eqcV70E8cK  
%dTkw+J  
for_each(v.begin(), v.end(), 66<3zadJZU  
( hR3lo;'  
do_ l-"c-2-!  
[ aH)$#6${Ap  
  cout << _1 <<   " , " 3kFOs$3  
] @Md%gEh;&  
.while_( -- _1), H{'<v|I  
cout << var( " \n " ) :.['e`  
) ^Ye i9bXl  
); }LS:f,1oGp  
~YHy '.  
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: bkkhx,Oi[G  
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 |w2H5f{fR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gnmKh>0@6o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EWPP&(u3  
Efi@hdEV  
Y|J\,7CM  
template < typename Cond, typename Actor > |pJ)w  
class do_while &| %<=\  
  { .lfKS!m2  
Cond cd; ud K)F$7  
Actor act; 'v^CA}  
public : c[ ]_gUp8  
template < typename T > bs!N~,6h  
  struct result_1 5uMh#dm^  
  { v_f8zk  
  typedef int result_type; I*R[8|  
} ; _aVrQ@9  
OaU-4 ~n;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m xtLcG4G  
&P&LjHFK  
template < typename T > V6"<lK8"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #|fa/kb~  
  { h+Km|  
  do 4g]Er<-P  
    { ?Y2ZqI  
  act(t); ~vnG^y>%  
  } -x2/y:q`  
  while (cd(t));  5k.NZ  
  return   0 ; eRQ}`DjTk  
} z]ZhvH7-  
} ; trmCIk&Fkj  
 lk{  
XnrOC|P$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]Mi ~vG q  
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。 ?P[uf  
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。 Z^,C><Yt  
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。 9ctvy?53H  
下面就是产生这个functor的类: fk4s19;?  
w#eD5y~'oo  
Y 3r m')c  
template < typename Actor > IlsXj`!e  
class do_while_actor 5Z}]d@  
  { SCE5|3j  
Actor act; {.$5:<8aC  
public : ,wE]:|`qJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -frmvNJ F  
ARAC'F0  
template < typename Cond > FR9qW$B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R%o:'-~  
} ; ;4tVFqR  
S?nk9 T+  
%o9@[o .]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `E>HpRcxD  
最后,是那个do_ aO('X3?  
OiNzN.}d  
)ALPMmlRs  
class do_while_invoker M>dP 1  
  { xy$73K6  
public : b'Qia'a%  
template < typename Actor > "P HkbU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {8UYu2t  
  { *"` dO9Yf_  
  return do_while_actor < Actor > (act); qLBXyQ;U  
} Y~Y-L<`I  
} do_; 9{|JmgO!  
G\G TS}u[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m\`dLrPX4j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zF6 R\w  
最后来说说怎么处理break和continue 1o)@{x/pd  
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。 5=tvB,Ux4  
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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