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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D2bUSRrb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m@ YL 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, -}@9lhS,  
Df (6DuW  
Rd)QVEk>SD  
P>|2~YxjU  
  class filler v &n &i?  
  { }^muAr  
public : %L3]l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q]x@q  
} ; F*f)Dv$p  
eORt qX8*  
,ME9<3Ac  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XJ;/ kR  
YbKW;L&Ff  
P*>V6SK>b  
0*)79Sz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `c(@WK4  
|w DCIHzQ  
q)*0G*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jJ|;Nwm<[  
7F.,Xvw&@  
J}JnJV8|G  
r`2& o  
二. 战前分析 E' Bt1 u  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 L6m'u6:1{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a|.u;  
y_6HQ:  
YdFCYSiS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gkl#s7'  
  /* --------------------------------------------- */ VI?[8@*Z  
vector < int *> vp( 10 ); ze- iDd_y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nB.p}k  
/* --------------------------------------------- */ nV,a|V5Xm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mIyaoIE|$  
/* --------------------------------------------- */ |fUSq1//  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZU`"^FQ3A  
  /* --------------------------------------------- */ 5M*p1^ >  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P.o W#Je  
/* --------------------------------------------- */ <x/&Ml+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S'txY\  
6 Qmtb2  
Sz =z TPnO  
7% h Mf$KQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: y.zW>Mfl  
1._1, _2是什么? \21!NPXH2  
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。 WI%,m~  
2._1 = 1是在做什么? tm$3ZzP4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yxH[uJpb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 KLX>QR@  
s[hD9$VB>  
*d=pK*g  
三. 动工 Px<;-H`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DD1S]m  
]?^mb n  
!59q@M ya[  
R#0UwRjeF  
template < typename T > %EuSP0  
class assignment t4h* re+  
  { :0J;^@   
T value; [Mx+t3M  
public : R8HFyP  
assignment( const T & v) : value(v) {} 139_\=5|U/  
template < typename T2 > +U[A.^t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~sOAm  
} ; k{; 2*6b0  
37VSE@Z+  
;aSEv"iWX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [ACa<U/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v''$qMQ)  
T!8,R{V]4  
z;T?2~g!  
SJ<nAX  
  class holder 2gA6$s7  
  { tlj^0  
public : KcHW>IBxdv  
template < typename T > Up~#]X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .RdnJ&K*  
  { \]zH M.E1  
  return assignment < T > (t); y:mXv<g  
} 8/k* "^3  
} ; bO9X;} \6  
HN\9 d  
l2i[wc"9  
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: L:7%Wdyh  
1$4dzI()  
  static holder _1; "~XAD(T6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3>ytpXUEGx  
G#UO>i0jy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'bTtdFvJ  
而不用手动写一个函数对象。 o^mW`g8[  
D KR2b`J  
k*J0K=U|  
Pa+%H]vB  
四. 问题分析 y-9Mm9J  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ;tlvf?0!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 idEhxvAo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L\a G.\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1GE[*$vuq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W|4:3 c4  
bZLY#g7L"  
五. 问题1:一致性 0 *2^joUv  
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?| m9 1Gc?c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  Vmt$]/  
/@ m]@  
struct holder >4 VN1 ^  
  { Z ):q1:y  
  // a[I :^S  
  template < typename T > $i1$nc8  
T &   operator ()( const T & r) const "Doz~R\\  
  { 6/6M.p  
  return (T & )r; {OIB/  
} sFt"2TVr3  
} ; DHQS7%)f`  
I'}&s|6  
这样的话assignment也必须相应改动: Kl_(4kQE_  
~bf4_5  
template < typename Left, typename Right > >cJix 1  
class assignment VkFMr8@|  
  { *O_>3Hgl  
Left l; ia@ |+r  
Right r; 2)hfYLi  
public : ,Wv+Ek  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z;DNl#|!L  
template < typename T2 > GHY+q{'#V_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jIEntk  
} ; 0nbY~j$A=  
zX lcu_rc  
同时,holder的operator=也需要改动: PzOnS   
8yk7d76Y  
template < typename T > .+A)^A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jr5dw=B gw  
  { > a;iX.K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gFqF&t  
} F Y<Q|Ov  
_o[fjd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 eSQkW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %_."JT$v{  
wx^Det  
return l(rhs) = r; 0<7sM#sI!  
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。 Sl/]1[|mb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DkX^b:D*f  
`JO>g=,4  
template < typename Tp > P -NR]f  
class constant_t f0vO(@I  
  { R2v9gz;W  
  const Tp t; XLC9B3Jt  
public : To}eJ$8*5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^D<CoxG  
template < typename T > U0t|i'Hx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?z`={oN  
  { `6)(Fk--"  
  return t; l]4=W<N  
} SV@*[r  
} ; 10fxK  
h;,1BpbM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1aQm r=,  
下面就可以修改holder的operator=了 8T1zL.u>q  
m^!:n$  
template < typename T > Lo3N)~5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Xf_#O'z  
  { @4hzNi+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u"q5 6}Q?]  
} dzEi^* (8  
%ggf|\ -e  
同时也要修改assignment的operator() 1l$2T y+ =  
"h#R>3I1)  
template < typename T2 > *#'j0;2F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PQDLbSe)\  
现在代码看起来就很一致了。 8'u9R~})   
&nP0T-T5y  
六. 问题2:链式操作 KEtV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uG^CyM>R`  
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。 0K[]UU=P=  
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。 lhKn&U  
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。 q)i %*IY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H0;Iv#S!  
T[Zs{S  
template < typename T > }9+;-*m/  
struct result_1 1(-!TJ{  
  { Up{[baWF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }:m/@LKB  
} ; QQBh)5F  
y6nP=g|')>  
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: T9 /;$6s*  
zbmC? 2$  
template < typename T > !HvA5'|:}  
struct   ref k5I;Y:~`  
  { SI=$s>1  
typedef T & reference; P9/ (f$=  
} ; xj3 qOx$  
template < typename T > !?nbB2,  
struct   ref < T &> TI'v /=;)  
  { mux/\TII  
typedef T & reference; itg_+%^R  
} ; ECOJ .^  
0G+Q^]0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wb0$FZzh  
hx9{?3#  
template < typename T > J,F1Xmr4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )A\ ZS<@Z7  
  { Am<5J,<uy  
  return l(t) = r(t); @@AL@.*  
} |NuMDVd+s  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 J#I RbO)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9MMCWMV  
 r{;NGQYs  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 !;eE7xn&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J].Oxch&y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lL}NiN-)t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ./#YUIC  
最后的布局是: :C:6bDQ  
                Add h} `v0E  
              /   \ 7?*+,Fo#  
            Divide   5 Vu3DP+u|i  
            /   \ '^UHY[mX8  
          _1     3 Zw]"p63eMa  
似乎一切都解决了?不。 |J-X3`^\H  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Y4rxnXGw  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `HX:U3/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |V a:*3u  
F7DA~G!  
template < typename Right > /j~~S'sw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Tqt-zX|>  
Right & rt) const 6 9>@0P  
  { )x6 &Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TTXF r  
} q`9.@u@a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X q?>a+B  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _%e8GWf  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 y\T$) XGV  
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。 2FMmANH0ev  
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。 (Ceruo S  
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? =-r"@2HBq  
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: 2 R\K!e  
/HdXJL9B  
template < class Action > |{#St-!-7  
class picker : public Action >V"{]v  
  { cfTT7O#Dc  
public : }F>RI jj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [U&k"s?  
  // all the operator overloaded Y/sav;  
} ; k-~}KlP  
o@)Fy51DD  
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。 ?/.])'&b  
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: d:'{h"M6  
 .\oz  
template < typename Right > nE]rPRU}[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7J);{ &x9h  
  { QD-\'Bp/X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /4;mjE  
} 7m#EqF$P  
U^_\V BAk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #N][-i  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 jRsl/dmy  
!j$cBf4  
template < typename T >   struct picker_maker U6-47m0%  
  { lat5n&RP Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XpANaqH\  
} ; |sGJum&=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @fA{;@N  
  { `oMZ9Gq2E  
typedef picker < T > result; N:B<5l '  
} ; 'd N1~Pa  
CzlG#?kU?2  
下面总的结构就有了: M[qhy.  
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。 X+ Sqw5rH  
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。 #H6YI3 `G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |M?s[}ll  
至此链式操作完美实现。 {`):X_$T  
huZ5?'/Fg  
l$5nv5r  
七. 问题3  L]l/w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 qb;b.P?~D$  
Ko&4{}/  
template < typename T1, typename T2 > Yz;7g8HI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X0L \Ewm  
  { e;v"d!H/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R?1Z[N  
} U?dad}7  
Wu6'm &t  
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: sSh." H  
9qDM0'WuU  
template < typename T1, typename T2 > r\QV%09R  
struct result_2 Hya.OW{  
  { -0xo6'mD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XZN@hXc9:v  
} ; >&\.{ aj  
}J?,?>Z  
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? .(/HUQn  
这个差事就留给了holder自己。 [f:&aS+  
    Ytc[ kp  
PCwc=  
template < int Order > q0q-Coh>  
class holder; t;Z9p7rk  
template <> Jqzw94  
class holder < 1 > G(?1 Urxi  
  { 4RctYMz  
public : [^GBg>k  
template < typename T > &_]G0~e  
  struct result_1 8+Tv@  
  { !\|  
  typedef T & result; b5MU$}:  
} ; 9:g A0Z  
template < typename T1, typename T2 > 7Cp /{l;d  
  struct result_2 tJ_Y6oFm=  
  { X*MK(aV3  
  typedef T1 & result; f6J]=9jU  
} ; EKO'S+~  
template < typename T > G0m$bi=z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0t7)x8c  
  { |%5pzYe  
  return (T & )r; >o13?-S%e  
} q{G8 Po$z'  
template < typename T1, typename T2 > fJ\?+,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p& $PsgR  
  { @C^x&Sjm  
  return (T1 & )r1; ez9F!1  
} "*/IP9?]  
} ; {/)i}V#RE  
[(g2u@  
template <> EdqB4-#7  
class holder < 2 > Z  #  
  { $bp$[fX(e  
public : W4av?H  
template < typename T > UrciCOQf  
  struct result_1 8mmnnf{P  
  { W$wX[  
  typedef T & result; \z6UWZ  
} ; 9W(&g)`  
template < typename T1, typename T2 > %Iflf]l  
  struct result_2 DazoY&AWE  
  { ;=IJHk1&  
  typedef T2 & result; 2o9B >f&g  
} ; 8a@k6OZ  
template < typename T > R+ \%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )TVd4s(e  
  { r aOuD3  
  return (T & )r; fBZLWfp9  
} OO?N)IB@  
template < typename T1, typename T2 > $Bncdf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2<OU)rVE4  
  { 3 eF c  
  return (T2 & )r2; zJ(DO>,p&  
} Kyk{:UnI  
} ; T<>B5G~%  
{T^D&i# o  
_kRc"MaB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 68bvbig  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fnr8{sr.2Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lr;ubBbT  
9 4H')(  
return l(i, j) = r(i, j); Q1|6;4L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {E(2.'d  
MC,Qv9m  
  return ( int & )i; '{~[e**  
  return ( int & )j; 3^&`E} r  
最后执行i = j; f4AN"rW  
可见,参数被正确的选择了。 - |DWPU!"  
z__t8yc3  
GTfM *b  
R0#scr   
r{d@74  
八. 中期总结 w[l#0ZZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: NL `  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CDtL.a\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y ~I>mc]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [~|k;\2 +  
oI`Mn3N  
(i(E~^O  
UE5,Ml~X  
3}phg  
!D{z. KO  
九. 简化 eJ<P  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 6W3oIt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !wd wo0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]<YS7.pT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QaEiPn~  
  +-*/&|^等 PCgr`($U  
2. 返回引用。 Jpp-3i.F#  
  =,各种复合赋值等 `%#_y67v  
3. 返回固定类型。 "WGKwi=W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !F~1+V>zP  
4. 原样返回。 y_W?7 S  
  operator, tAep_GR  
5. 返回解引用的类型。 9cN@y<_I  
  operator*(单目) YZOwr72VL  
6. 返回地址。  )$f?v22  
  operator&(单目) Z|UVH  
7. 下表访问返回类型。 -*w2<DCn  
  operator[] u:(=gj,~x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xo @|;Z>&F  
  operator<<和operator>> 7|dm"%@  
6K8v:yYPa  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 =&"pG` x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "N &ix*($  
pcOi%D,o  
template < typename Left > ,*lns.|n  
struct value_return 5lzbg   
  { +U,t*U4,  
template < typename T > BDPE.8s  
  struct result_1 .L#4#IO  
  { LR#.xFQ+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O(0a l#Fvj  
} ; ^qC.bv]&  
\&V[<]  
template < typename T1, typename T2 > tZ@&di:-F  
  struct result_2 !(Y|Vm'   
  { MMaS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ';v2ld 9  
} ; j;j~R3B  
} ; l1 08.ao  
leizjL\P  
[.$%ti*!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "k [$euV  
Qqb%^}Xx'u  
下面我们来剥离functor中的operator() O7Jp ;  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  L=!h`k  
at*DYZBjDB  
return l(t) op r(t) R"t2=3K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F!C<^q~!  
return op l(t) E'8XXV^I?P  
return op l(t1, t2) '{JMWNY  
return l(t) op }L{GwiDMDl  
return l(t1, t2) op v) K|{x  
return l(t)[r(t)] cqZ lpm$c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +['1~5  
/!"sPtIh  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: UY.o,I> s  
单目: return f(l(t), r(t)); @1pfH\m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #f=41d%  
双目: return f(l(t)); Y3)*MqZlF  
return f(l(t1, t2)); DYZk1  
下面就是f的实现,以operator/为例 5X]f}6kT  
hG9Mp!d91  
struct meta_divide %3HF_DNOY=  
  { a[!:`o1U  
template < typename T1, typename T2 > '2<N_)43$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G [yI[7=d  
  { ##] `  
  return t1 / t2; JkLpoe81  
} 8k Sb92  
} ; w);Bet  
raP9rEs  
这个工作可以让宏来做: <\ ".6=E#W  
A4L.bBl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q(#,X~0  
template < typename T1, typename T2 > \ RtaMrG=D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; shY8h   
以后可以直接用 `Z2-<:]6&a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lj *=bK  
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 1:I _ ;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。。。) IJZx$8&A  
gPpk0LZi  
0SZ:C(]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 r8_MIGM'  
A;;OGJ,!\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G$lE0_j2{  
class unary_op : public Rettype cm>+f^4?n  
  { HIlTt  
    Left l; BDi+ *8  
public : 'z};tIOKJk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KM oDcAjH  
Sjmq\A88dc  
template < typename T > #6 $WuIG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Y=ti~?M(  
      { .7Itbp6=R  
      return FuncType::execute(l(t)); (6)X Fp&  
    } [5P1 pkZ  
=A/$[POr  
    template < typename T1, typename T2 > V:8{MO(C\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Mn?h\  
      { !!v9\R4um  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kl5Y{![/&f  
    } Mbxrj~ue  
} ; Rap_1o9#\  
+Jq~39  
Ehtb`Ms  
同样还可以申明一个binary_op v *@R U  
3hR3)(+1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0(|36 ;x  
class binary_op : public Rettype J~5+=V7OV  
  { ztaSIMZ  
    Left l; P)06<n1">Z  
Right r; dYp} R>+  
public : xbze{9n"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ia%U;M  
)s8{|)-  
template < typename T > ]nx5E_j2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lT F#efcW  
      { yJHFo[wGMJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I- WR6s=  
    } HVM(LHm=:  
P<R'S  
    template < typename T1, typename T2 > qa/VSk!{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \7tJ)[0aF  
      { /8s>JPXKH[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ccy0!re  
    } kwpbgQ  
} ; 2~W8tv0^b2  
kBJx`tjtp  
:@sjOY  
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 hXP'NS`iv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Hu7WU;w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JcI~8;Z@Z~  
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。 =_9grF-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \t']Lf  
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]@yL]|is  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [|oOP$u  
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) q `^5<  
下面是修改过的unary_op PRyzUG&  
fdzaM&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _[u fH*  
class unary_op 2)+ddel<Z  
  { H!uq5` j0K  
Left l; D=!5l4  
  _If:~mIs  
public : {t QZqqdn@  
>iFi~)i_4y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @N+6qO}  
y>_*}>2,O  
template < typename T > 8/+x1,S%  
  struct result_1 K6@9=_A  
  { ^WmP,Xf#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bq#B+JwX  
} ; XXZ<r  
~<Sb:I zld  
template < typename T1, typename T2 > / WJ+e  
  struct result_2 WeRX~  
  { ]R8JBnA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "o>gX'm*  
} ; CxJkT2  
{{ /-v3n  
template < typename T1, typename T2 > %t J@)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a<mM )[U  
  { $z*Y:vFP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); },(Ln%M  
} 8:)itYE  
=s$UU15  
template < typename T >  Vq K/GWg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Iji9N!Yx  
  { /$?7L(  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^Y- S"Ks  
} bO\E)%zp  
M~t;&po  
} ; BP`'1Ns  
;Alw`'  
76rRF   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug QpC,komLJ  
好啦,现在才真正完美了。 BARs1^pR4  
现在在picker里面就可以这么添加了: 25CO_  
L>Soj|WUy(  
template < typename Right > 1feS/l$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `' "125T  
  { n%1I}?$fO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K\a=bA}DG  
} T.kQ] h2ZG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 s`Z'5J;S  
3ZEV*=+T5  
> qhoGg  
ri?>@i-9=  
Zr U9oy&!C  
十. bind F1aI4H<(T  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2 N$yn  
先来分析一下一段例子 j9G1  _  
xesZ 7{ o  
slWO\AYiO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /<WK2G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3Sb'){.MT+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /9..hEq^  
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。 7(oX 1hN  
我们来写个简单的。 q V +gQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /degBL+  
对于函数对象类的版本: 8Q2qroT  
1<ic 5kB  
template < typename Func > sa26u`?  
struct functor_trait 8vL2<VT;  
  { $xl>YYEBMH  
typedef typename Func::result_type result_type; eAPNF?0yh  
} ; _R 6+bB$  
对于无参数函数的版本: 7eyVm;LQD  
i G%h-  
template < typename Ret > f,_EPh>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NEb M>1>^  
  { r%^l~PN  
typedef Ret result_type; Arzyq_ Yk  
} ; f1_b``M  
对于单参数函数的版本: wG\ +C'&~  
ZgP~VB0)$  
template < typename Ret, typename V1 > 'q_^28rK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #2~-I  
  { `,O#r0m  
typedef Ret result_type; 25zmde~ w  
} ; BS_ 3|  
对于双参数函数的版本: Q*J8`J:#^R  
(&)PlIi7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `3CdW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t(R Jc  
  { 1YrIcovi-  
typedef Ret result_type; nH=8I~jp  
} ; ~Gz b^  
等等。。。 7l~d_<h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qZS]eQW.  
-s zSA  
template < typename Func > +=:*[JEK,U  
struct func_return DQ86(4e*g#  
  { z3bRV{{YqN  
template < typename T > Us.")GiHE  
  struct result_1 y_7lSo8<  
  { ;tZ;C(;<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T|%pvTIe  
} ; uSl&d  
5x=aJl;G  
template < typename T1, typename T2 > bl8EzO  
  struct result_2 C;UqLMrOI  
  { T{"[Ih3Mbl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?DwI>< W  
} ; 5vmc'Om  
} ; _-M27^\vV  
5uidi  
)43\qIu\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cUH. ^_a  
s<XAH7?0  
template < typename Func, typename aPicker > g5OKhL0u  
class binder_1 n?[JPG2X  
  { ?^Q8#Y^M  
Func fn; R[ #vFQ  
aPicker pk; UD!-.I]  
public : 6${=N}3Kw  
d:X@zUR*)  
template < typename T > kF@Z4MB}yr  
  struct result_1 3 i;sB  
  { AL;z's(F?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lhz*o6)  
} ; JqmxS*_P  
E-`3}"{  
template < typename T1, typename T2 > Ov-Y.+L:  
  struct result_2 7K 'uNPC  
  { 1 O?bT,"b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KL<,avC/  
} ; [KMNMg  
-\9K'8 C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gJZH??b  
&Yklf?EZ>Q  
template < typename T > Q;xJ/4 Z"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @dyh: 2!  
  { 11((b  
  return fn(pk(t)); Tpd|+60g  
} YZ k.{#^c  
template < typename T1, typename T2 > xjy(f~'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YW2h#PV6_  
  { I'E7mb<2  
  return fn(pk(t1, t2)); idNra#  
} @g5qcjD'[  
} ; 2j;9USZ p  
srQGqE~  
ZYS]Et[Q  
一目了然不是么? o* ~aB_  
最后实现bind 8CUlE-R5  
%X BMi ~  
bn%4s[CVb4  
template < typename Func, typename aPicker > WS ^,@>A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]Zz.n5c  
  { o1?S*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P?ms^   
} SU5O+;{`'  
4l`[,BJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4nrn Npf`b  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 al"=ld(  
 tE#;$Ss  
十一. phoenix 1Ror1%Q"?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fKW)h?.Kd  
E)`:sSd9  
for_each(v.begin(), v.end(), 7^7Jh&b)/  
( K3iQ/j~aq  
do_ v5F+@ug  
[ A5T&i]  
  cout << _1 <<   " , " fC".K Yjp  
] PJ YUD5  
.while_( -- _1), $XI.`L *g  
cout << var( " \n " ) GC~nr-O  
) jV[;e15+  
); |\W53,n9  
Ci4; e  
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: npd:aGx  
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 pMJm@f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s"XwO8yhM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: osl\j]U8  
wB bCGU  
UiVGOQq  
template < typename Cond, typename Actor > $A`m8?bY  
class do_while \wD L oR  
  { CBv0fQtL  
Cond cd;  o*Xfgc  
Actor act; ! 1=*"H%t  
public : OD9z7*E@  
template < typename T > tY>Zy1hlI  
  struct result_1 zn>+ \  
  { q^:VF()d_z  
  typedef int result_type; @mJ~?d95v  
} ; 7{]dh+)  
1BEs> Sm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X 5\xq+Ih  
e_|Z&  
template < typename T > 1+gFfKq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?% [~J  
  { "%)g^Atp>  
  do |lcp (u*u  
    { uIbAlE  
  act(t); 3@qv[yOE  
  } d]Y;rqjue  
  while (cd(t)); $btu=_|f  
  return   0 ; Xi1|%  
} ALy7D*Z]w  
} ; %S"85#R5E  
Xl<iR]lda  
zPc"r$'0 U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J jm={+@+  
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。 t,Ka] /I  
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。 hPUAm6 b;  
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。 ,0a_ou"P=_  
下面就是产生这个functor的类: Q#G xo  
|?#JCG  
) $_1U!z  
template < typename Actor > 5 ty2e`~K  
class do_while_actor e b} P/  
  { Z[OX {_2]K  
Actor act; s~].iQJ{B  
public : _ ,s^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x};~8lGT>t  
L/[VpD  
template < typename Cond > ]c~yMA+]FZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L7Hv)  
} ; aZ4?! JW.  
^hiY6N &  
9zb1t1[ W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k9f|R*LM  
最后,是那个do_ hAAh  
60vmjmXl  
?W{+[OXs  
class do_while_invoker fJ[ ^_,O  
  { C[<}eD4bV  
public : aL4^ po  
template < typename Actor > tg@61V?>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )b #5rQ  
  { zPa2fS8  
  return do_while_actor < Actor > (act); wKLYyetM!  
} ?E"192 ,z@  
} do_; lG\uJxV  
s|e.mZk/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? TvDSs])  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q?i_Nl/|  
最后来说说怎么处理break和continue #\w N2`" 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。 KU,SAcfR7  
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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