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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %bZ}vJ5b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #9 u2LK  
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, "Oq>i9v;|$  
gvy c(d  
6+ C7vG`  
t`eUD>\  
  class filler [fl^1!3{  
  { xSL%1>MrN  
public : lbnH|;`$]m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G !;<#|a  
} ; 5|Hz$oU  
v|#}LQZ  
Ika(ip#]=  
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: xq\A TON  
f ,WAl\  
Oq4J$/%  
K-,8~8[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IHStN,QD  
\8iWcqJktN  
q&0I7OV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r0fEW9wL  
/qObXI  
1jkMje  
0PT\/imgN  
二. 战前分析 az;o7[rI^  
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。 pqnZ:'V  
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 ;nZN}&m   
0zrZrl  
2-x#|9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0pl |  
  /* --------------------------------------------- */ sEm064  
vector < int *> vp( 10 ); i2Cw#x0s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^E= w3g&  
/* --------------------------------------------- */ }.74w0~0^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e{fm7Cc)D  
/* --------------------------------------------- */ \A=:6R%Qb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ' Y cVFi  
  /* --------------------------------------------- */ $*z>t*{7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #t?tt,nc}  
/* --------------------------------------------- */ -$+`v<[r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iw?*Wp25  
ZINqIfc  
L0dj 76'M  
iR6w)  
看了之后,我们可以思考一些问题: cgF?[Z+x  
1._1, _2是什么? 3|9 U`@  
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。 #0gwN2Nv"L  
2._1 = 1是在做什么? -3T~+  
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。 Sz#dld Mz  
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。 7-`iI(N<  
/4lm=ZE/  
aEwwK(ny  
三. 动工 kCVA~ %d7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yx&'W_Q@  
jk-e/C  
CF_pIfbaf  
4;.y>~z  
template < typename T > iQJ[?l`  
class assignment ouf91<n  
  { 64w4i)?eM[  
T value; & U6bOH%P  
public : 3r]N\c  
assignment( const T & v) : value(v) {} M8}t`q[-&  
template < typename T2 > f_qW+fN::s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +`s%-}-r  
} ; R0_O/o+{  
"l.1 UB&  
41Htsj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >4@/x{{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L6E8A?>5rD  
#I] ^Wo  
-`<KjS  
Uth H  
  class holder Mpu8/i gX,  
  { \.,qAc\[  
public : U-0A}@N  
template < typename T > ^;=L|{Xl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r[Zg$CW  
  { w!N?:}P<N  
  return assignment < T > (t); F,'rW:{HMt  
} M9scZuj  
} ; ERQc1G]3Dd  
mf\eg`'4?  
GfMCHs   
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: TqN4OkCm/  
daakawn+  
  static holder _1; G.[,P~yy.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PGaYYc3X  
g7r_jj%ow  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); : ZWKrnG  
而不用手动写一个函数对象。 cTQ]0<9:e  
\WN ,.  
y+g01z  
QFYO_$1 Y)  
四. 问题分析 F#^<t$5t  
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。 1YxG<K]  
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。 {} gr\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fu]mxGPc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1*o=I-nOa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l=.h]]`;  
MrGq{,6C  
五. 问题1:一致性 >*FHJCe  
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?| @;K-@*k3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  s%c>Ge  
4T<4Rb[  
struct holder 4Cn% h)w  
  { MR{JMo=r  
  // GZ@`}7b}  
  template < typename T > ;ZVT[gi*  
T &   operator ()( const T & r) const 'gQ0=6(\  
  { ?cRGdLP'D  
  return (T & )r; b!J%s   
} 1#m'u5L  
} ; |1[3RnG S  
UBZ37P  
这样的话assignment也必须相应改动: ?!Bf# "TY  
6+s10?  
template < typename Left, typename Right > wTw)GV4  
class assignment <*'%Xgm  
  { $wBF'|eU  
Left l; *~>} *  
Right r; Ub_!~tb}?  
public : ].e4a;pt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9z0G0QW[  
template < typename T2 > 7u|X . X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z|k>)pv@  
} ; h]{V/  
O"6 (k{`  
同时,holder的operator=也需要改动: i3[%]_eP.  
C ks;f6G  
template < typename T > tW)K pX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;)'@kzi  
  { :U!@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B2/d%B  
} Q2(K+!Oe  
^/V>^9CZ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6#SUfK;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E@(nKe&6T_  
q<Sb>M/\,  
return l(rhs) = r; NZW)$c'  
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。 .%x%b6EI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CNkI9>L=W`  
(<ZpT%2  
template < typename Tp > N3rq8Rk  
class constant_t 4J9VdEKk  
  { )4tOTi[  
  const Tp t; d(X/N2~g  
public : HkL`- c0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "z6 xS;  
template < typename T > |3{"ANmm'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WNmG'hlA  
  { N R0"yJV>  
  return t; TEN~3 Ef#  
} uGW!~qAr*  
} ; hq|I%>y  
J\%SAit@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JOUZ"^v  
下面就可以修改holder的operator=了 9m+ejTK{U  
km,I75o.  
template < typename T > !-cK@>.pE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y:Ne}S*ncE  
  {  n)t'?7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uK;&L?WB  
} D<wz%*  
p-o8Ctc?V  
同时也要修改assignment的operator() V7}]39m(s  
L}M%z9K` h  
template < typename T2 > fuQk}OW{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hq;*T3E  
现在代码看起来就很一致了。 ZR8%h<  
q*'-G]tH=  
六. 问题2:链式操作 kE`Fg(M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8W"Xdv{  
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。 \WPy9kRU  
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。 gCL?{oVU  
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。 `37%|e3bQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B{ hV|2  
4o69t  
template < typename T > l&Cy K#B:\  
struct result_1 F(DM$5z[  
  { 9@^N* E+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;BmPP,  
} ; \`oP\|Z  
X@pcL{T!  
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: Q u_=K_W  
@=NTr  
template < typename T > G vTA/zA  
struct   ref qF3s&WI  
  { `P/87=h  
typedef T & reference; ^9zlxs`<d  
} ; ZuNUha&a  
template < typename T > \ !qe@h<  
struct   ref < T &> $g&_7SJ@  
  { yW]>v>l:Eg  
typedef T & reference; K +l-A>Ic  
} ; U9Gg#M4tY  
vtw97G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S|  
@ *&`1  
template < typename T > m}32ovpw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G{u(pC^  
  { !IC@^kkh{  
  return l(t) = r(t); oEJxey]B7  
} O^DLp/vM  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |<2<`3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J;S Z"I'  
t3<HE_B|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 kk$D:UQX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^ ~kfo|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9|l6.$Me/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d04fj/B  
最后的布局是: IO{iQ-Mg  
                Add v`\CzT  
              /   \ TdL/tg!  
            Divide   5 2v{42]XYf  
            /   \ sB=s .`9  
          _1     3 C {G647  
似乎一切都解决了?不。 ? ]H'egG6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 l{8t;!2t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [!j;jlh7},  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =l4F/?u]f@  
Z5`U+ (  
template < typename Right > %*^s%NI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @@5Ju I-!  
Right & rt) const xMA2S*%ca  
  { nn8uFISb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gg&Dej2{  
} 7e:7RAX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IXU~& 5&J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }+fBJ$  
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。 ,T8fo\a4  
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。 ow7*HN*  
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。 c8oE,-~  
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? +:3p*x%1H  
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: 6Tg'9|g  
5 J 7XVe>  
template < class Action > !|-:"hE1h  
class picker : public Action g+QNIM>  
  { tN_~zP  
public : "u3 N9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M5`wfF,j  
  // all the operator overloaded v%)=!T ,  
} ; 2#Y5*r's\  
]D@y""{--s  
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。 J@RV^2  
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: 4`p[t;q  
]//D d/L6  
template < typename Right > RJE<1!{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [(iJj3s!  
  { jTN!\RH9NF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jF 6[+bW<  
} 66'AaA;0^i  
IRbZ ;*3dO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r1zuc:W 1  
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。 x?2y^3<5  
(P 9$Ei0fv  
template < typename T >   struct picker_maker 2l}3L  
  { 0c]3 ,#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; puK /;nns  
} ; Ql9 )  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cpQhg-LY|  
  { $`txU5#vs  
typedef picker < T > result; #4{9l SbU  
} ; }^ZPah  
2rqYm6  
下面总的结构就有了: Y4)=D@JI  
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。 2^fSC`!  
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。 jEW@~e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qViolmDz  
至此链式操作完美实现。 !;B^\ 8{  
KTjf2/  
cB4p.iO   
七. 问题3 w6 .J&O  
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。 29k\}m7l<*  
JDm7iJxc_  
template < typename T1, typename T2 > }tPI#[cfK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F}4jm,w  
  { gg QI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); htHnQ4Q  
} h9j/mUwV  
oT[8Iu  
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: fMIKA72>{  
r8vF I6J  
template < typename T1, typename T2 > BZRC0^-C@  
struct result_2 r&D&xsbQ  
  { so }Kb3n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QW6\~l 4  
} ; 6Ej@;]^^-  
z=a{;1A  
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? 2w67 >w\  
这个差事就留给了holder自己。 3QD##Wr^  
    $jNp-5+Q;  
QVQ?a&HYS  
template < int Order > q /^&si  
class holder; 28d=-s=[  
template <> aDE)Nf}  
class holder < 1 > `"<tk1Kq"  
  { ntEf-x<  
public : UU 2 =W  
template < typename T > 5E}~iC&  
  struct result_1 N TL`9b  
  { (ZHEPN  
  typedef T & result; y3pr(w9A  
} ; .RxAYf|  
template < typename T1, typename T2 > [9xUMX^}  
  struct result_2 EFS2 zU  
  { ^FN(wvqb8  
  typedef T1 & result; ypsT: uLT  
} ; #ZPy&GIr  
template < typename T > or..e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O;~d ao  
  { Pdw[#X<[`  
  return (T & )r; 9Sk?tl  
} "jEf$]  
template < typename T1, typename T2 > 'U3+'du^8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w65D;9/;  
  { 3*$)9'  
  return (T1 & )r1; i;8tA !  
} )gP0+W!u  
} ; ^PI8Bvs>j  
4O** %!|  
template <> [G[|auKF  
class holder < 2 > XhxCOpO  
  { ay,E!G&H  
public : s7}46\/U  
template < typename T > -P|st;?#  
  struct result_1 6zJfsKf$  
  { -VlXZj@u+  
  typedef T & result; isR|K9qf^  
} ; 2q ,> *B?  
template < typename T1, typename T2 > #iAEcC0k5  
  struct result_2 Wf>scl `s  
  { h$~ \to$C  
  typedef T2 & result; TEi~X 2u  
} ; ]M5w!O!  
template < typename T > Q`7.-di  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?O<D&CvB  
  { =g+Rk+jn  
  return (T & )r; vZl]C%  
} d y^zOqc  
template < typename T1, typename T2 > _}(ej&'f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yx{qVU  
  { 9akIu.H  
  return (T2 & )r2; _r&,n\ T  
} 'lD"{^  
} ; mIX[HDy:V$  
Xv'5%o^i*  
*eonXJYD  
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> >。 Juqe%he`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R:t>P Fwo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u+Q<> >lU  
6@[7  
return l(i, j) = r(i, j); b qNM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;5 JzrbtL  
7r4|>F  
  return ( int & )i;  YXr"  
  return ( int & )j; nVt,= ?_ U  
最后执行i = j; U4*Q;A#  
可见,参数被正确的选择了。 ^*=.Vuqy  
1$#{om9  
fyE#8h_>4  
s35`{PR  
aX$Q}mgb  
八. 中期总结 3EN(Pz L  
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: chF@',9t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gLL8-T[9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -x?I6>{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t5Oeb<REz  
O.% $oV  
3</gK$f2  
gL:Vj%c  
kED1s's  
^Voi 4;  
九. 简化 B<" `<oG@|  
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。 BrO" _  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Dxlpo! ?#  
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: gx',~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j aEUz5  
  +-*/&|^等 @jxAU7!  
2. 返回引用。 ZcLW8L  
  =,各种复合赋值等 WQ1~9#  
3. 返回固定类型。 rV0X*[]J>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t/57LjV  
4. 原样返回。 ;0c -+,  
  operator, [, )G\  
5. 返回解引用的类型。 (q]_&%yW  
  operator*(单目) |r%NMw #y  
6. 返回地址。 (Iz$_(  
  operator&(单目) =h Lw 1~  
7. 下表访问返回类型。 /eO :1c  
  operator[] r$ 8 ^K\oF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4fyds< f  
  operator<<和operator>> 8*iIJ  
C3"5XR_Ov  
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。 &xYO6_.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #NZ#G~oeO  
(rfR:[JkC2  
template < typename Left > x [_SNX"  
struct value_return zvgy$]y'\  
  { !Enq2  
template < typename T > 3~o#1*->  
  struct result_1 (/a#1Pd&  
  { %Y:"5fH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0Kytg\p}  
} ; lIUaGz|  
2]}4)_&d<e  
template < typename T1, typename T2 > s1GR!*z>  
  struct result_2 N a $eeM  
  { $"P[nNW3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b?kY`LC  
} ; .;$Ub[  
} ; kR,ry:J-  
rd:WF(]  
(& UQ^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F!_8?=|  
``?79MJ5  
下面我们来剥离functor中的operator() Nm7YH@x*o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z)^1~!w0  
@?vC4+'  
return l(t) op r(t) PptVneujI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R9z:K_d,  
return op l(t) NZoNsNu*C.  
return op l(t1, t2) pv[Gg^  
return l(t) op QB.QG!@  
return l(t1, t2) op K!,T.qA&=  
return l(t)[r(t)] rLpfybu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A+w'quXn  
}B e;YIhG  
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: h0O t>e"  
单目: return f(l(t), r(t)); ZO#f)>s2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L}a-c(G+8  
双目: return f(l(t)); &pzf*|}  
return f(l(t1, t2)); }NJKkj?  
下面就是f的实现,以operator/为例 'w z6Zt  
1 ]A$  
struct meta_divide {Z,_/@}N  
  { .C*mDi)wZ  
template < typename T1, typename T2 > %;eD.If}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,6EhtNDu  
  { [o"<DP6w  
  return t1 / t2; ?:$\ t?e^  
} , UsY0YC  
} ; i$5<>\g  
]?6Pt:N2  
这个工作可以让宏来做: &.l^>#  
hGy[L3 {  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1.tAl6]  
template < typename T1, typename T2 > \ F1)5"7f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,r8#-~A6,A  
以后可以直接用 vR3\E"Zi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f OasX!=  
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 IE|? &O  
(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。。。) 2O 2HmL  
Xwo%DZKN  
;=p3L<~c`K  
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 ![i)_XO  
$*Kr4vh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yu$QL@  
class unary_op : public Rettype `y|_hb  
  { Uv m:`e~?  
    Left l; "2~L  
public : _70Z1_ ;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @V&c=8) 8  
g\% Z+Dc  
template < typename T > * '_(.Z:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '^.`mT'P  
      { 9Vru,7g  
      return FuncType::execute(l(t)); U4.$o ]58  
    } IIG9&F$G  
f DwK5?  
    template < typename T1, typename T2 > ,v%' 2[}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @y'0_Y0-B  
      { u4h0s1iI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^)y8X.iO  
    } Y b=77(Q V  
} ; *4ido?  
RH.qbPjx  
5-hnk' ~  
同样还可以申明一个binary_op e }Mf  
r7,}"Pl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e\em;GTy  
class binary_op : public Rettype B<Q)z5KK  
  { 0NeIQr1N_  
    Left l; *`q?`#1&&.  
Right r; ", p5}}/  
public : %tMx48'N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o "6 2~  
 W,|+Dl  
template < typename T > FUarI5#fwF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h 8xcq#  
      { `a%MD>R_Lg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?P}bl_  
    } >J5C.hx  
T]JmnCX>:  
    template < typename T1, typename T2 > \h"U+Bv7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QC?~$>h!?  
      { _u+ 7>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mj{w/'  
    } Pa6pq;4St  
} ; r'`7}@H*  
MkL)  
$J^fpXO  
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 t/}NX[q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^v `naA(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $AT@r"  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 o] Xt2E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 41x"Q?.bY  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /O5&)%N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e P,bFc  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) QtwQVOK  
下面是修改过的unary_op Wqkb1~]#Y  
o{6q>Jm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /)T~(o|i  
class unary_op >.6|\{*sG  
  { p#CjkL  
Left l; z&WtPSyGj  
  2E?!Q I\O  
public : ESNI$[`  
@ 5^nrB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -OSj<m<  
^DN:.qQ  
template < typename T > 8L,=Eap  
  struct result_1 %@Z;;5L  
  { FpiTQC7d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b8e\(Dww  
} ; hJ$9Hb  
M+0PEf.  
template < typename T1, typename T2 > \n t~K}a  
  struct result_2 )q[P&f(h  
  { Z,/K$;YWo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <n4` #d  
} ; e{7\pQK  
Bb:C^CHIQm  
template < typename T1, typename T2 > qa-FLUkIk!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r=&,2meo  
  { qXg&E}]:=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'S1u@p,q  
} ni&|;"Nt-  
#]x3(}3W  
template < typename T > VJ=>2'I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Km;}xke6  
  { 00.x*v  
  return OpClass::execute(lt(t)); i1|>JM[V  
} .G8>UXX  
K J\kR  
} ; 6q\*{_CPB  
G.H8 ><%  
{g! 7K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug : oXSh;\  
好啦,现在才真正完美了。 4/Y?eUQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: J\r\_P@;c  
ejlns ~  
template < typename Right > +U2lwd!j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "~5cz0 H3v  
  { P{-- R\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9H/>M4RT  
} f4h~c  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 R7/S SuG6\  
Xva(R<W7d<  
bAPMD  
755,=U8'wi  
?id) 2V0s  
十. bind VD$5 Djq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1>OlBp  
先来分析一下一段例子 E=N$JM  
Z^ :_,aJ?  
g#=<;X2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >I|8yqbfm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 st;iGg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dMH_:jb  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 GLn=*Dh#  
我们来写个简单的。 r*+~(83k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .`}TND~  
对于函数对象类的版本: 9h amxi  
q1T)H2S  
template < typename Func > ->rqr#  
struct functor_trait {5~h   
  { F(yR\)!C  
typedef typename Func::result_type result_type; SO=gG 2E  
} ;  xgcxA:  
对于无参数函数的版本: Cgx:6TRS  
b^VRpv  
template < typename Ret > nwU],{(Hgr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |Dn Zk3M,  
  { ZC N}iQu4  
typedef Ret result_type; ]~aj  
} ; 1ysfpX{=  
对于单参数函数的版本: -Cs( 3[  
AH#mL  
template < typename Ret, typename V1 > %):_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cuN9R G  
  { Gr\ ]6  
typedef Ret result_type; A?H#bRAs  
} ; 1z PS#K/3  
对于双参数函数的版本: 8>9Mh!t}(I  
Z)s !p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "[N2qJ}p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2iG+Ek-?"  
  { )X0=z1$  
typedef Ret result_type; MY,~leP&  
} ; ~HB#7+b  
等等。。。 <= o<lRU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,c&u\W=p  
?6CLUu|7n  
template < typename Func > w7Yu} JY^  
struct func_return '#7k9\  
  { QPVi& *8_  
template < typename T > N4vcd=uG#  
  struct result_1 EB}B75)x  
  { a;xeHbE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SZF 8InyF  
} ; ^2~ZOP$A  
Kk8wlC  
template < typename T1, typename T2 > 8"j$=T6;W  
  struct result_2 c["1t1G  
  { 6Qkjr</  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,`bW (V  
} ; pG#tMec  
} ; _ LHbP=B  
ku5|cF*%  
~6f/jCluR%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G'\[dwD,u  
yv4x.cfI2W  
template < typename Func, typename aPicker > \6|y~5Hw{r  
class binder_1 1m~|e.g_'`  
  { Mt4  
Func fn;  ;j26(dH  
aPicker pk; s9ix&m  
public : nK;d\DO  
.V hU:_u  
template < typename T > t`8Jz~G`  
  struct result_1 R4'.QZ-x  
  { G`!,>n 3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a51(ySC}<s  
} ; ;\7`G!q  
I6^y` 2X  
template < typename T1, typename T2 > k*C69  
  struct result_2 l$gJ^Wf2gY  
  { A;;#]]48  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @} r*KF-  
} ; nX (bVT4i  
Z?+ )ox  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,7B7X)m{3  
P8YnKyI,.  
template < typename T > Xex7Lr&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X%YZQc9  
  { CH4Nz'X2  
  return fn(pk(t)); 6>WkisxG  
} jWUrw  
template < typename T1, typename T2 > { 4j<X5V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :zU4K=kR  
  { ~!({U nt+'  
  return fn(pk(t1, t2)); 8WytvwB}  
} 2U[/"JL  
} ; I0F [Z\U  
~T@E")uR  
Yb5U^OjyJ  
一目了然不是么? (d &" @  
最后实现bind 4BMu0["6|s  
f/sz/KC]~  
2!6hB sEr  
template < typename Func, typename aPicker > (f&V 7n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $*{,Z<|2  
  { ;l;jTb^l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "Erphn  
} NuO@N r  
DNmC   
2个以上参数的bind可以同理实现。 oc"p5Y3,Os  
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。 Zna6-0o  
~;HASHu  
十一. phoenix ?*~ ~Ok  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [\ku,yd%0  
\;-Yz  
for_each(v.begin(), v.end(), niS\0ZA  
( <2(X?,N5BD  
do_ (h wzA *(c  
[ @>z.chM;  
  cout << _1 <<   " , " <IZr..|O  
] t 9(,JC0  
.while_( -- _1), q,sO<1wAT\  
cout << var( " \n " ) $D`Kz*/.  
) 3mo<O}}  
); gkK(7=r%  
:tV"uWZFU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: PlCw,=K8f  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2_Lu 0Yrg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Lj /^cx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W(qK?"s2  
LiEEQ  
<RxxGD  
template < typename Cond, typename Actor > Nn_b  
class do_while %{ U (y#  
  { @^0}wk  
Cond cd; ]#N8e?b,  
Actor act; =n.&N   
public : HE*^!2f  
template < typename T > `$"{-  
  struct result_1 9F3aT'3#!  
  { #F/W_G7v  
  typedef int result_type; FpB3SJ6 B  
} ; klmbbLce  
D8k >f ]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uaD+G:{ [  
aAcQmq TT  
template < typename T > yodhDSO5i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UChLWf|'  
  { ]@_|A, ]  
  do hAgrs[OFj  
    { \`8$bpW[nS  
  act(t); `m V(:  
  } bz:En'2>F  
  while (cd(t)); DFwiBB6  
  return   0 ; oVl:g:K40  
} b 2\J<Nw  
} ; eLH=PDdO  
U7LCd+Z 5X  
G=e'H-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "Ml#,kU<T  
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。 YxnZ0MY  
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。 DW,Z})9  
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。 s&%r?  
下面就是产生这个functor的类: k-4z2qB  
'QpDx&~QP  
87pu\(,'  
template < typename Actor > 7iy2V;}  
class do_while_actor uEsF 8  
  { 6Po {tKU  
Actor act; asW W@E  
public : akj#.aYk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E?&YcVA  
R<3 -!p1v  
template < typename Cond > t%y i3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7#HSe#0J  
} ; uv$utu>< *  
4U$M0 =  
aEEb1Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9qq6P!  
最后,是那个do_ sC f)#6mI  
ow+_g R-  
D3tcwjXoW_  
class do_while_invoker Qp@}v7Due  
  { O*F= xG  
public : N+]HJ`K  
template < typename Actor > xxgdp. (  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A(XX2f!i  
  { PTQN.[bBh  
  return do_while_actor < Actor > (act); =OrVaZ0  
} |]HA@7B  
} do_; +Lr`-</VF  
Eg4&D4TG p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nh+h3"-d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ix@nRc'  
最后来说说怎么处理break和continue ~1Ffu x  
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。 ZlMS=<hgFx  
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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