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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /=S\v<z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3&KRG}5  
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, 4s7&*dJ  
ID8u&:  
((mR' A|`  
4-JyK%m,0  
  class filler F$te5 ` a  
  { S)=3%toS>  
public : ytyB:# J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l3HfaCP6:  
} ; QpiA~4  
{Xv0=P  
'QC'*Hl  
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: ZFNg+H/k  
dd:vQOF;  
D/bF  
D2 X~tl5<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Tga%-xr+  
't3&,:Y  
OZ6:u^OS]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,U?^u%  
FG)(,?q  
aXh~w<5F  
< %{?Js  
二. 战前分析 >.&E-1[+:  
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。 }0AoV&75  
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 #R*7y%cO  
#&K?N  
g+3_ $qIQ+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n<e1=L  
  /* --------------------------------------------- */ C_S2a 0?  
vector < int *> vp( 10 ); vE&K!k`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a[@Y >  
/* --------------------------------------------- */ #T++5G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r-$VPW  
/* --------------------------------------------- */ U<I]_]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8,-U`.  
  /* --------------------------------------------- */ i'p6#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G>,43S!<  
/* --------------------------------------------- */  xq&r|el  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I+W:}}"j  
W<>R;~)  
G.]'pn  
NK6 ~qWsu  
看了之后,我们可以思考一些问题: @]7s`?  
1._1, _2是什么? E?S  
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。 OM?FpRVU8  
2._1 = 1是在做什么? 1|:'jK#gE  
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。 w_#C8}2  
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。 ZC"a#rQ   
Q'rgh+6  
Nr?CZFN#  
三. 动工 Y2[ik<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mC} b>\  
^ddC a  
W:hTRq  
>?[?W|k7V  
template < typename T > BAojP1}+,  
class assignment )v\ A8)[  
  { '&/~Sh$%  
T value; yVWt%o/  
public : T%4yPmY  
assignment( const T & v) : value(v) {} XZT|ID_u"  
template < typename T2 > pgPm0+N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |? rO  
} ; #j'7\SV  
mFt\xGa  
.EZ8yJj1Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L@.Trso  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y>x3`f]  
.|0$?w  
(_AU)  
wb ^>/  
  class holder A<IV"bo  
  { : -$TD('F  
public : Ld 0j!II(  
template < typename T > )}u?ftu\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I#;.; %u  
  { 2V*;=cv~z  
  return assignment < T > (t); 8S5Q{[!  
} A4 /gVi|  
} ; G 2uM6  
f#-\*  
>7z(?nQYT^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qe/5'dw  
xeKm} MN]S  
  static holder _1; S[{,+{b0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #<G:&  
_&[-< cu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); loUZD=Ph  
而不用手动写一个函数对象。 /Mj|Px%  
fi%lN_Ev?  
92~$Qa\S!  
^!$=(jh.  
四. 问题分析 %vbov}R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *+(eH#_2/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?Zb3M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J!">L+Zcx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n8JM 0 U-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U G4I @@=  
J+wnrGoK  
五. 问题1:一致性 i-. AD4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| dh1 N/[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x6ayFq=  
wUL 5"\  
struct holder nZM]EWn  
  { ( X+2vN  
  // f1 XM_  
  template < typename T > &Lbwx&!0b  
T &   operator ()( const T & r) const L uW""P/  
  { <U8w#dc  
  return (T & )r;  bDD29  
} W$W w/mcl+  
} ; G-,0mo  
wO6>jW 7  
这样的话assignment也必须相应改动: KOoV'YSC[(  
h 92KU  
template < typename Left, typename Right > qnqS^K,':  
class assignment 8"p rWAN  
  { PDLps[a  
Left l; N#@v`S  
Right r; 7r2p+LP[  
public : \7%wJIeyx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "<f?.l\+  
template < typename T2 > jy_4W!4a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e_g&L)  
} ; ^/#8 "  
D(WV k  
同时,holder的operator=也需要改动:  kq([c r  
[ $"  
template < typename T > `u_k?)lK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lkC|g%f  
  { \HQ.Pwr 6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -B(p8YH  
} ej1WkaR8  
I3}]MAE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s,l*=<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }^P"R[+4u  
P>^$X  
return l(rhs) = r; A,(9|#%L  
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。 UMT}2d%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (cV1Pmn  
lR mVeq:  
template < typename Tp > /LtbmV  
class constant_t N/<c;"o  
  { M 9NT%7Il  
  const Tp t; 1=ZQRJW0B  
public : Qstd;qE~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DZA '0-  
template < typename T > B~J63Os/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0-57_";%Q  
  { UIU6rilB  
  return t; ePxAZg$ `>  
} .9Dncsnf,`  
} ; jj]|}G  
madbl0[y.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4 Lz[bI  
下面就可以修改holder的operator=了 tV4wkS=R|  
$iA:3DM07  
template < typename T > NRspi_&4J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /zr)9LQY0  
  { +}:2DXy@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I|;C} lfp  
} JNP6qM  
I1s$\NZ~]  
同时也要修改assignment的operator() DJqJ6z:'  
!1A< jL  
template < typename T2 > c>Ri6=C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?crK613 t  
现在代码看起来就很一致了。 hW6Ksn,*  
DbtkWq%  
六. 问题2:链式操作 a4Z e!l(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ][YuJUK8  
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。 L>0Pur)[  
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。 =EU;%f  
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。 x5rLGt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (T&(PCw|  
u:B=lZ[  
template < typename T > pd.unEWwF  
struct result_1 ZCMH?>  
  { tZFpxyF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .RyuWh!5  
} ; ^+k= ;nl  
NW*#./WdF8  
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: m'k>U4  
,}9 tJY@ E  
template < typename T > /}iBrMD{[  
struct   ref ]v?jfy  
  { | h+vdE8  
typedef T & reference; FU.?n)P  
} ; '/AX 'U8Y  
template < typename T > {wDe#c{_  
struct   ref < T &> |ZXz&Xor  
  { '$J M2 u  
typedef T & reference; sYvlf0  
} ; mgM"u94-]  
1KR4Wq@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?{5}3a bB`  
PSX o"   
template < typename T > :VLYF$|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K8_\U0 K  
  { VUz+ _)  
  return l(t) = r(t); <aI}+  
} rR#wbDr5  
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。 ?FV%e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6\-u:dvGI?  
dy'lM ;@-  
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 ~ t N/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x~{W(;`!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5@I/+D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v$g\]QS p  
最后的布局是: "ctZ"*  
                Add ,q{~lf -  
              /   \ S-</(,E}|  
            Divide   5 GMoz$c6n_  
            /   \ B7.&yXWgn  
          _1     3 }n'W0 Sa  
似乎一切都解决了?不。 Ae"|a_>fMI  
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。 zqZ/z>Gf  
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。 i*A_Po  
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: {SRD\&J[  
\g)?7>M|  
template < typename Right > imhE=6{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^),t=!;p  
Right & rt) const vGI)c&C>  
  { yMD0Tj5ZQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \|M[W~8  
} /~c9'38  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Pj{I} 4P`  
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。 P.1Z@HC  
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。 bUSa#pNO>  
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。 \YF07L]qs-  
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。 ]&P 4QT)f  
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? %mzDmrzq  
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: VRSBf;?  
&yOl}?u  
template < class Action > ;ZP!:,  
class picker : public Action Ae1b`%To  
  { (*V!V3E3#  
public : PpF`0w=1%l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DNyt_5j&:  
  // all the operator overloaded D-x*RRkpp  
} ; s%6L94\t  
;z+}|>!  
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。 G{Uqp'=G  
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: roe_H>  
&!HG.7AY  
template < typename Right > %|j`;gYV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const If8 ^  
  { {]N7kY.W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &SPr#OkW  
} Lc "{ePFh  
L6ypn)l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K5??WB63B  
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。 ?`6Mfpvj96  
cHVu6I?h  
template < typename T >   struct picker_maker QXEZ?gx  
  { Ay%]l| Gm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b !nA.`T  
} ; {BJH}vV1)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !FB2\hiM  
  { Ln/*lLIOb  
typedef picker < T > result; HW"5MZ8E  
} ; N4{g[[ T  
%>y!N!.F  
下面总的结构就有了: 7;?7q  
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。 r|/9'{!  
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。 + EKp*Vje  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I7t}$ S6  
至此链式操作完美实现。 ^1aY,6I:  
yBv4 xKMH  
Kf)$/W4  
七. 问题3 BA T.>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g  b[.Ww  
vSH-hAk  
template < typename T1, typename T2 > fQ_tXY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kb~ 9/)~g  
  { l^$U~OB8k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1 7 iw`@  
} l SuNZY aO  
<\d2)Iv  
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: -; i:bE  
m+ #G*  
template < typename T1, typename T2 > )]m4FC:  
struct result_2 z@jKzyq  
  { eq9qE^[Z&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U-{3HHA  
} ; f&&Ao  
jDj=a->e^  
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? >}u#KBedE  
这个差事就留给了holder自己。 t!>0^['g4  
    X6?Gxf,  
`1FNs?j  
template < int Order > +hlR  
class holder; ]a:T]x6'  
template <> QP@@h4J^  
class holder < 1 > a"k,x-EL(  
  { a@?ebCE  
public : -YipPo"a  
template < typename T > 7&V3f=aj6  
  struct result_1 q s9r$o.\l  
  { =Prz|   
  typedef T & result; 5xH*&GpL7  
} ; GB6(WAmr  
template < typename T1, typename T2 > s:tWEgZk?  
  struct result_2 ;\T~Hc}&;  
  { a4q02 cV  
  typedef T1 & result; o+S?j*mv@  
} ; b}hQU~,E  
template < typename T > H;FzWcm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +]Z *_?j9{  
  { HLE%f;  
  return (T & )r; ,%y!F3m  
} aZ ta%3`)  
template < typename T1, typename T2 > u:^9ZQ+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~k ]$J|}za  
  { q+XU Cnv  
  return (T1 & )r1; SMQC/t]HT  
} n+Ng7  
} ; L1q]  
"m}N hoD4  
template <> 2W63/kRbU  
class holder < 2 > /T 4GPi\lg  
  { \F7NuG:m,  
public : miY=xwK&  
template < typename T > RRGs:h@;  
  struct result_1 cs]3Rp^g  
  { }&EdA;/o_  
  typedef T & result; 2o0WS~}5  
} ; asbFNJG{  
template < typename T1, typename T2 > (%{!TJgZR  
  struct result_2 2(Nf$?U @0  
  { o~VZ%B  
  typedef T2 & result; =%;TVJk*a  
} ; _^F%$K6  
template < typename T > Ga;Lm?6-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const byIP]7Ld  
  { ;O({|mpS\  
  return (T & )r; z+Ej`$E{lD  
} LlbE]_Z!U%  
template < typename T1, typename T2 > l_T5KV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qK&h$;~*y  
  { !LpFK0rw  
  return (T2 & )r2;  '5P:;zw  
} +3-f$/po  
} ; QV=|' S  
-QQU>_  
eXtlqU$  
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> >。 @P<Mc )o^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .wcKG9u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C)ebZ3  
6 $+b2&V  
return l(i, j) = r(i, j); -p20UP 1I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^:o^g'Yab  
bm(.(0MI  
  return ( int & )i; HhB' ^)  
  return ( int & )j; Xm^/t#  
最后执行i = j; Xxs0N_va&  
可见,参数被正确的选择了。 ,<=_t{^  
Y9nyKL  
bVds23q  
"'U]4Z%q!  
;)!);q+  
八. 中期总结 :ZU-Vi.b  
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: x7c#kU2A&Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kC0^2./p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7^Y`'~Y^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [J43]  
1tFx Z#(G  
(l:LG"sy\  
Ly`FU)  
`5t CmU  
!+ ??3-q  
九. 简化 -y)g}D%  
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。 _SQ0`=+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8fQaMn4V  
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: RJA#cv~f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4>te>[  
  +-*/&|^等 oJVpJA0IA  
2. 返回引用。 .Wvg{ S -  
  =,各种复合赋值等 Eilo;-El  
3. 返回固定类型。 zirnur1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z}$1~uyw  
4. 原样返回。 e><,WM,e  
  operator, {@T<eb$d  
5. 返回解引用的类型。 t$b{zv9C  
  operator*(单目) @ R;o $n  
6. 返回地址。 RV, cQ K  
  operator&(单目) Xm[Cgt_?  
7. 下表访问返回类型。 ;F\sMf{  
  operator[] H4g1@[{|0O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (/3E,6gMk^  
  operator<<和operator>> ]d50J@W c  
>Mk#19j[/  
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。 ~`o%Y"p%rv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G0pqiU6  
vU,;asgy  
template < typename Left > A7sva@}W  
struct value_return MnD^jcx   
  {  OiMr,  
template < typename T > DO9_o9'  
  struct result_1 lyQNE3   
  { ~M LBO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K.::P84m;  
} ; #]FJx  
Ai.^~#%X  
template < typename T1, typename T2 > 5u&hp  
  struct result_2 yu @u0vlc  
  { T,fDH!a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7G5VwO  
} ; $BWA= 2$  
} ; W,sPg\G 3  
hR%2[lBn!]  
{^*D5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z)XI A)i6  
A!fRpN  
下面我们来剥离functor中的operator() c-bTf$6}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |n+ ` t?L^  
Ur2) ];WZ  
return l(t) op r(t) - <M'h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #wP$LKk  
return op l(t) e? n8S  
return op l(t1, t2) `*HM5 1U  
return l(t) op Jqgo\r%`  
return l(t1, t2) op 2RC@Fu~zaU  
return l(t)[r(t)] vFg X]&bE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q"b62+03  
hxx`f-#=  
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: vN3uLz'<  
单目: return f(l(t), r(t));  $qyST  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mM)d`br  
双目: return f(l(t)); Sx}61?  
return f(l(t1, t2)); 5Int,SX  
下面就是f的实现,以operator/为例 xr).ZswQ  
g RBbL1  
struct meta_divide O>kM2xw  
  { mZ}C)&,m2  
template < typename T1, typename T2 > &VfMv'%x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MgUjB~)Y  
  { =%oQIx  
  return t1 / t2; TwLQ;Q  
}  T6N~L~J  
} ; ".Sa[A;~  
l F*x\AT  
这个工作可以让宏来做: M5<c HE  
 a5@XD_b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X8212[7  
template < typename T1, typename T2 > \ J^)=8cy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9  7Mi{Zz  
以后可以直接用 <^Sp4J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]gG&X3jaKq  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )ME'qA3K  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) w-?|6I}T  
(YKkJ  
!J-oGs\ u  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qjI.Sr70  
8bI;xjK^Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %m?$"<q_K  
class unary_op : public Rettype drK &  
  { Ft^+P*  
    Left l; BNpc-O~  
public : ERZWK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q$BS@   
2JX@#vQ4  
template < typename T > #xBh62yIuP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j=5hW.fI  
      { K6M_b?XekA  
      return FuncType::execute(l(t)); mqk tM6  
    } \YrvH  
V/W{d[86G  
    template < typename T1, typename T2 > %"g; K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UcxMA%Pw7$  
      { #8;#)q_[u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iDrQ4>  
    } >P[BwL]  
} ; yi@mf$A|  
=?s0.(;  
Zq\Vq:MX  
同样还可以申明一个binary_op c!HmZ]/  
h(MS>=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BOf)27)  
class binary_op : public Rettype %y_AT2A  
  { l_z@.</8P@  
    Left l; d6ABgQi0  
Right r; !p$k<?WXc  
public : VaLl$w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `R{ ZED l'  
$G@^!(  
template < typename T > k*Vf2O3${  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B#Z-kFn@  
      { XbMAcgS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y&{ Z"+B5  
    } a-Ef$(i_  
Od@<L  
    template < typename T1, typename T2 > ygS vYMC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JwM Fu5@  
      { 9o|#R&0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;|H(_J=6k  
    } k>mqKzT0$+  
} ; c3G&)gU4q  
&nX,)"  
~sUWXw7~  
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 9HJA:k*k|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z5%TpAu[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DA -W =Cc  
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。 `UH 1B/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5'hQ6i8  
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。。。 `p{,C`g,R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <=7N2t)s4  
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) 5|Or,8r(C  
下面是修改过的unary_op cAAyyc"yJ  
KXTx{R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EU@XLm6  
class unary_op dgsD~.((A  
  { %*`yd.L0W  
Left l; *2tG07kI  
  n]+v Eu|  
public : r GxX]  
l5bd);L tq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BpQ/$?5E"  
&}/h[v_#'  
template < typename T > dx It.h   
  struct result_1 GY;q0oQ,  
  { A}cGag+sp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LUjev\Re  
} ; baVSQtda  
' y9yx[P  
template < typename T1, typename T2 > FTfejk!  
  struct result_2 6}E C)j;Fw  
  { dfoFs&CSKh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; 3WA-nn  
} ; zxr|:KC ?&  
1~# 2AdG  
template < typename T1, typename T2 > cjel6 nj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 30Z RKrW"~  
  { }7H8Y}m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *1 [v08?!  
} B "z`X!\  
xE4iey@\}  
template < typename T > 'l}T_7g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o?$B<Cb"  
  { """gV)Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); WhR j@y  
} uM^eoh_  
k'K&GF1B  
} ; :uD*Q/  
oe:@7stG  
.#] V5g,  
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 }(r%'(.6  
好啦,现在才真正完美了。 fiq4|!^h  
现在在picker里面就可以这么添加了: lc71Pp>  
1.Ximom  
template < typename Right > 7R4sd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %N jRD|  
  { ZDMv8BP7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ['<Q402:.  
} $1aJdZC7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 V*xo3hU  
^^q9+0@  
ORVFp]gG  
fN)A`>iP  
<+7]EwVcn^  
十. bind Sn6cwf9.s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )4nf={iM  
先来分析一下一段例子 g8=j{]~C  
]2:w?+T  
d-GU164  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^("23mhfJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2O|jVGap5x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *d~).z)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 cSbyVC[r  
我们来写个简单的。 +c7e[hz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c(@(j8@S  
对于函数对象类的版本: o|Q:am'H  
eo#2n8I>=1  
template < typename Func > Eo\pNz#)  
struct functor_trait _*K=Z,a;\  
  { n(}cK@  
typedef typename Func::result_type result_type; ,.<[iHC}9  
} ; Zqo  
对于无参数函数的版本: g2Hz[C(  
[8kufMY|  
template < typename Ret > Rcn6puZt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =d+~l  
  { "YC5viX  
typedef Ret result_type; be<7Vy]j  
} ;  1{fu  
对于单参数函数的版本: `>HM<Nn-0  
!t;B.[U *  
template < typename Ret, typename V1 > %qycxEVP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \GF 9;N}V  
  { 5WlBe c@  
typedef Ret result_type; U%:K11Kr  
} ; _?}[7K!~d  
对于双参数函数的版本: dmB _`R  
e) \PW1b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {uCX F~v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bMA\_?  
  { oCxh[U@*D  
typedef Ret result_type; gN/kNck  
} ; >s%&t[r6  
等等。。。 fb=[gK#*,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J<9;Ix8R  
v1R  t$[  
template < typename Func > hZwbYvu  
struct func_return (drDC1\  
  { 'kBq@>  
template < typename T > # 0* oj/  
  struct result_1 nb30<h  
  { n40&4n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2(i@\dZCb<  
} ; pba`FC4R  
eZ G#op  
template < typename T1, typename T2 > >zS<1  
  struct result_2 -V F*h.'  
  { |?gO@?KDZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PAy/"R9DT-  
} ; SZVAf|]Yg  
} ; KsDovy<  
2v\<MrL  
])9|j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >(\Z-I&YQ  
ra|Ku!  
template < typename Func, typename aPicker > -}CMNh   
class binder_1 C@P*:L_  
  { (`js/7[`H[  
Func fn; `L m9!?  
aPicker pk; >$:_M*5  
public : l Zz%W8"  
VUUE2k;^  
template < typename T > (&!x2M  
  struct result_1 @=6*]:p2.  
  { Vv_lBYV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .L8g( F(=:  
} ; 1wLEkp!~  
oC~+K@S  
template < typename T1, typename T2 > I\~sE Jwj  
  struct result_2 9CFh'>}$  
  { .YlhK=d4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  uWkn}P  
} ; q^ eLbivVE  
gXvE^fE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +GL[uxe "  
h'"~t#r  
template < typename T > zI$'D|A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BV)) #D9  
  { hiw>Q7W  
  return fn(pk(t)); EQVa8xt/C  
} 6$&%z Eh  
template < typename T1, typename T2 > @y/!`Ziw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mCSt.n~  
  { a49t/  
  return fn(pk(t1, t2)); 589P$2e1X  
} jk{m8YP)E  
} ; _BI[F m  
(g3DI*Z  
}$` PZUw>  
一目了然不是么? !,OY{='  
最后实现bind VK% j45D`  
>9,LN;Ic  
Huc|HL#C  
template < typename Func, typename aPicker > 'iX y?l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n um2HtU&%  
  { vu~7Z;y(<j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w"q^8"j!  
} XBm ^7'  
F- {hXM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oA+'9/UY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^!Tq(t5V  
a)' P/P  
十一. phoenix ]<k+a-Tt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FKy2C:R(]  
+@dgHDJ  
for_each(v.begin(), v.end(), Uy<n7*H  
( [6CWgQ%Ue  
do_ N~%~Q  
[ 7 b 8pWM  
  cout << _1 <<   " , " `V{'GF&[  
] ,S?M;n?z_  
.while_( -- _1), ?ajVf./Ja  
cout << var( " \n " ) z}-8pDD'  
) _VJG@>F9-  
); >NZJ-:t  
#kp +e)F  
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: a6'T]DW0W  
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 8u"HW~~=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <tv"I-2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~b})=7n.  
$*C'{&2  
@;Xa&*   
template < typename Cond, typename Actor > ,f$ftn\~j/  
class do_while o)M<^b3KO  
  { U98e=57N  
Cond cd; :z2G a  
Actor act; s} oD?h:T3  
public :  q{pa _  
template < typename T > Rw|P$dbu  
  struct result_1 Xj$'i/=-+c  
  { Bh7dAV(  
  typedef int result_type; ?pV!`vp^{  
} ; hlGrnL  
V L;<+C~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3ZhuC".c  
bdHHOpXM  
template < typename T > |9]_<X[ic  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QW2SFpE  
  { N^zFKDJG  
  do T=VBKaSbU  
    { MGsY3~!K  
  act(t); >~})O&t  
  } Tb!jIe  
  while (cd(t)); G.>Ul)O:a  
  return   0 ; s/Q8(sF5  
} N ZZc[P  
} ; ->2m/d4a  
MbXtmQ%C8  
QFIYnxY9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {11xjvAD  
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。 , nW)A/?}  
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。 SEIJ+u9XsA  
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。 eDsc_5I  
下面就是产生这个functor的类: z|O3pQn~  
abg` : E  
["15~9  
template < typename Actor > FLLfTkXdI  
class do_while_actor HrHtA]  
  { |};-.}u^`h  
Actor act; NB3ar&.$S  
public : a$$aM2.2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~$m:j];  
]4]AcJj  
template < typename Cond > \%QA)T%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n,`j~.l-=>  
} ; VUzRA"DP|  
U$LI~XZM  
nT=XWM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OXF/4Oe  
最后,是那个do_ drS>~lSxB  
[vOk=  
$.3J1DU  
class do_while_invoker DUb8 HgcV}  
  { A5RM&y  
public : k<y~n*{_  
template < typename Actor > H Em XB=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qq>Qi(>  
  { dUkZ_<5''  
  return do_while_actor < Actor > (act); @s|yH"  
} t(xe*xS  
} do_; (1)b> 6  
d)L,kzN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B]:?4Ov  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =h[;'v{  
最后来说说怎么处理break和continue fHXz{,?/w  
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。 (Ji=fh+  
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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