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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j(pe6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mgq4g  
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, PyQ\O*  
G ,`]2'(@  
c[vFh0s"m  
?l|&JgJ$  
  class filler J'&K  
  { 4^ 0CHy  
public : !,J] 5$M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !"F8jA}  
} ; urL@SeV+$  
PVQn$-aq1  
EyV5FWb58  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: e!k4Ij-]  
YQ1rS X3  
u@Z6)r'  
G]Im.x3O-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tp\d:4~R  
hfvC-f97L  
;jKLB^4nX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fNrpYR X  
,a0RI<D  
fQw=z$  
Io /;+R .  
二. 战前分析 q03nu3uDI  
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。 5RF*c,cNq  
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 BISH34  
U4iVI#f  
je%y9*V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?|Wxqo  
  /* --------------------------------------------- */ 95/;II  
vector < int *> vp( 10 ); h54\ \Ci  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9'vf2) "  
/* --------------------------------------------- */ m_;XhO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 16~5;u  
/* --------------------------------------------- */ xaq/L:I<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q:ql~qew  
  /* --------------------------------------------- */ }Os7[4 RW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @JJ{\?>  
/* --------------------------------------------- */ ,s,AkH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [_C([o'\KY  
G2=d q  
4~d:@Gmk&  
`0u)/s$  
看了之后,我们可以思考一些问题: 530Kk<%^}8  
1._1, _2是什么? ' 1dhdm8  
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。 c11;(  
2._1 = 1是在做什么? raMtTL+  
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。 4Le{|B  
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。 qzu(4*Gk6  
|k: FNu]C  
7G Jhc  
三. 动工 1 a%1C`d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #A< |qd  
!H9zd\wc  
LZJFp@  
DKNcp8<J  
template < typename T > rF/<}ye/4M  
class assignment Ud#xgs'  
  { 1b2xWzpG  
T value; pT:6A[&  
public : N=@8~{V.  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3Z}KRsp3  
template < typename T2 > PoRP]Q*n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4`?WdCW8  
} ; @~i : 8  
+a+DiD>./  
;;432^jD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LS<*5 HWX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,jy9\n*<t9  
Q_k'7Z\g$  
iW[%|ddk  
_6aI>b#yL  
  class holder z;&J9r $`  
  { b>& 3 XDz  
public :  Q 6r  
template < typename T > WvcPOt8Bp>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  {C%f~j  
  { TO/SiOd  
  return assignment < T > (t); mU>lm7'  
}  ]C-a[  
} ; -_>E8PhM  
#V@vz#bo=  
fDChq[LAn  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :M@#.  
c$;Cpt@-j  
  static holder _1; byk9"QeY\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S e!B,'C%  
0.^67'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PJ)d5D%T  
而不用手动写一个函数对象。 %^iBTfq2hc  
MX|@x~9W  
_u#r;h[  
VexQ ]  
四. 问题分析 (%4O\ s#l  
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。 -]:1zU  
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。 r <2&_$|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]OC?g2&6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E/C3t2@-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \"+}-!wr  
8?hj}}H  
五. 问题1:一致性 YG#{/;^nm)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cM=_i{c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M1K[6V!   
Ge*N%=MX 8  
struct holder 4B-+DH>{6  
  { y# IUDnRJ  
  // CmtDfE  
  template < typename T > ca:Vdrw`  
T &   operator ()( const T & r) const z2;<i|Ez0  
  { xv_Z$&9e>l  
  return (T & )r; u/` t+-A  
} 8@KGc )k  
} ; _$T.N  
D\z`+TyJ  
这样的话assignment也必须相应改动: pH396GFIW  
4B Jw+EV8  
template < typename Left, typename Right > oK2jPP  
class assignment J+qcA}  
  { 9lqD~H.  
Left l; ]q|U0(q9  
Right r; /)V8X#,  
public : w(q\75  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1HeE$  
template < typename T2 > JiX-t\V~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zoau5t  
} ; !Ic~_7"  
p$$0**p!`  
同时,holder的operator=也需要改动: t'HrI-x  
>oyZD^gj  
template < typename T > PC& (1kJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KWn.  
  { :?\Je+iA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a=*JyZ.2  
} X7)B)r}AG  
['aiNhlbt  
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。 xsx0ZovhY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C=DC g  
.s3y^1C  
return l(rhs) = r; E~`<n]{G-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。 LC0g"{M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AN+S6t  
o_.`&Q6n  
template < typename Tp > %WFZ&>en&  
class constant_t YDGW]T]i ?  
  { I=7 YAm[W  
  const Tp t; 35~1$uRA  
public : F?4&qbdD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i5czm?x  
template < typename T > "lKR~Qi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2Gn26L 5  
  { ;2547b[ ]  
  return t; @E?o~jO(e  
} 4R9y~~+  
} ; +<sv/gEt  
Vd A!tL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q)y<\cEO  
下面就可以修改holder的operator=了 e^-CxHwA-  
xDn#=%~+x  
template < typename T > LbnW(wr6:(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P:m6:F@hO  
  { N[sJ5oF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Rrp-SR?O  
} #9q ]jjH E  
]U.*KkQ  
同时也要修改assignment的operator() p^ )iC&*0  
DP!~WkU~  
template < typename T2 > h:<?)g~U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'A'[N :i  
现在代码看起来就很一致了。 WdTia o,r  
Z (C0+A\  
六. 问题2:链式操作 bfKF6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GNoUn7Y  
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。 u X+ YH  
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。 :E2 ww`  
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。 2@|,VN V6~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v=E(U4v9e  
7K /quJ  
template < typename T > {w<"jw&2  
struct result_1 F;Bq[V)R  
  { 0!q@b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yjIA`5^  
} ; kB_T9$0e#  
x\K,@  
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: |6b&khAM  
Ko %e#q-  
template < typename T > Ypx"<CKP}  
struct   ref 4.q^r]m*  
  { \W"p<oo|H  
typedef T & reference; noO#o+ Jg#  
} ; )^j62uv  
template < typename T > Eb9n6Fg  
struct   ref < T &> hWRr#030  
  { $[+)N ~  
typedef T & reference; G/yYIs  
} ; sQLjb8!7  
/q?g py  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1 abQoe  
B$_-1^L e  
template < typename T > Xt$Y&Ho  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \?"kT}..  
  { N)  
  return l(t) = r(t); +RyV"&v  
} a[NR%Xq  
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。 z#/"5 l   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mD;ioaE  
!u|s8tN.U  
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 P$6 Pe>3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !Mj28  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3% O[W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Lm'+z97  
最后的布局是: oh,29Gg  
                Add FA}y"I'W  
              /   \ ? w@)3Z=u  
            Divide   5 9~4@AGL  
            /   \ .T#}3C/  
          _1     3 E*d UJ.>  
似乎一切都解决了?不。 #S"s8wdD  
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。 Ceew~n{  
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。 $ <Mf#.8%  
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: jm,cVo  
Jj~|2Zt  
template < typename Right > |*N;R+b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N@V:nCl  
Right & rt) const C(2kx4n  
  { RSup_4A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pg{cZ1/  
} L`"V_ "Q#0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T%SK";PAU$  
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。 u0nIr9  
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。 ^CP>|JWD^  
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。 $Ao'mT  
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。 *Nur>11D  
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? 'q1cc5(ueV  
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: +nL#c{  
z+<ofZ(.  
template < class Action > VUZeC,FfO  
class picker : public Action K7wU tg  
  { h8icF}m  
public : OOnhT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zEYQZywc  
  // all the operator overloaded r\FduyOXv  
} ; oObQN;A@6  
D_ XOYzN}  
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。 sCE%./h]  
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: g1)ZjABV  
~%@1-  
template < typename Right > FA{(gib@9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nBwDq^  
  { f(T`(pX0V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~#7uNH2  
} H/ar: j  
|mT1\O2a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o^b5E=?>C  
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。 >tm4Rg~y  
PCnu?e3F  
template < typename T >   struct picker_maker me$nP}%C&  
  { wxy@XN"/i+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -Sa-eWP  
} ; %uvA3N>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $f+cd8j?o  
  { HJt '@t=Ak  
typedef picker < T > result; 6xx(o  
} ; }H|'W[Q.  
F12$BK DH  
下面总的结构就有了: 5-UrHbpCZ#  
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。 kc<5wY_t  
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。 lLLPvW[Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WG +]  
至此链式操作完美实现。 K?>sP%m)  
9(lcQuE9  
YI2x*t!  
七. 问题3 <7`U1DR=  
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。 \=Od1i  
hp@F\9j  
template < typename T1, typename T2 > gObafIA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K|=va>   
  { 3!`_Q%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~U5Tn3'~  
} nK#%Od{GF  
.9vt<<Kwh  
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: G|TnvZ KX  
JH*fxG  
template < typename T1, typename T2 > 8Z3:jSgk  
struct result_2 0S$TLbx  
  { ?RS4oJz,5g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eo^C[# .  
} ; wV\G$|Y  
uw(Ml=  
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? Gh 352  
这个差事就留给了holder自己。 3gtKD9RL:  
    FcyF E~>2  
"^wIixOH5  
template < int Order > G+<id1  
class holder; ??lsv(v-  
template <> Q=Liy@/+!  
class holder < 1 > o>|DT(Ib  
  { ()5X<=i  
public : H~bbkql  
template < typename T > H3( @Q^9  
  struct result_1 6W:FT Pt44  
  { j1=su~  
  typedef T & result; %!8w)1U  
} ; i`=%X{9  
template < typename T1, typename T2 > 9+ |W;  
  struct result_2 plpb4> S  
  { )&l5I4CIf  
  typedef T1 & result; (L:Mdo  
} ; zx@L sp  
template < typename T > c/V0AKkS 8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z+=-)&L  
  { $:&b5=i  
  return (T & )r; N1"p ;czK  
} M>xT\  
template < typename T1, typename T2 > 4'Y a-x x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const taMcm}*T1  
  { a)I>Ns)  
  return (T1 & )r1; pJuD+v  
} [~c_Aa+6N  
} ; v# e*RI2}  
+.zX?}  
template <> 1 hD(l6tG@  
class holder < 2 > gw^W6v  
  { q *kLi~ Oe  
public : 9FPqd8(]*V  
template < typename T > 2#N?WlYw<S  
  struct result_1 n3j_=(  
  { w| ahb  
  typedef T & result; !M(SEIc4A  
} ; +O^}  t  
template < typename T1, typename T2 > u?F.%j-  
  struct result_2 sE ^YOT<  
  { W }v ,6Oe  
  typedef T2 & result; c'mg=jH  
} ; \:+ NVIN  
template < typename T > zGy+jeH:.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <p-@XzyE  
  { :jC$$oC].  
  return (T & )r; A[F_x*S  
} Q<KF<K'0hg  
template < typename T1, typename T2 > YMVi7D~;Q$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D1@yW} 4  
  { gtT&97tT<  
  return (T2 & )r2; `g4N]<@z  
} W|"bV 6d3  
} ; uGHM ]"!)  
v=Q!ioE7  
eu":\ks  
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> >。 Z?V vFEt%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <PM.4B@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z, FPhbFn  
1/&^~'  
return l(i, j) = r(i, j); J #jFX F\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2cSc 8  
<N>7.G  
  return ( int & )i;  g_Rp}6g  
  return ( int & )j; \HG4i/V:h  
最后执行i = j; |g HdTb1  
可见,参数被正确的选择了。 o{QV'dgu  
>[:qJ|i%  
u%Mo.<PI  
!6a;/ys  
m(D-?mhL  
八. 中期总结 sH'0utD#Y  
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: IiJ$Ng  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t=|}?lN<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gZBKe!@a|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]7oo`KcQ|  
?GqH/ (O  
ydj*Jy'  
g^7zDU&'  
DtJ3`Jd  
yE(<F2  
九. 简化 f2&6NC;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5.DmMG[T^=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k8@bQ"#b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: xxr'g =  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \RRSrPLd-  
  +-*/&|^等 pp(?rE$S  
2. 返回引用。 `^ a:1^  
  =,各种复合赋值等 teC/Uf 5  
3. 返回固定类型。 rixVIfVF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *YGj^+   
4. 原样返回。 +$#XV@@~  
  operator, aof'shS8  
5. 返回解引用的类型。 L3'isaz&^  
  operator*(单目) 9W_mSum  
6. 返回地址。 qnnRS  
  operator&(单目) 94|ZY}8|f  
7. 下表访问返回类型。 W]_a_5  
  operator[] H K J^6|'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l*huKSX}  
  operator<<和operator>> eVB43]g  
}2:q#}"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 dLeos9M:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XKDX*x G  
5rc3jIXc{|  
template < typename Left > o iC@ /  
struct value_return !&3"($-U3G  
  { R lbJ4`a  
template < typename T > D>ou,  
  struct result_1 B&y?Dc  
  { r!w*y3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; % tC[q   
} ; 3gD <!WI  
2X*n93AQi  
template < typename T1, typename T2 > b?VByJl  
  struct result_2 7/_|/4&  
  { ;!lwB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bv7xh*/  
} ; '.8eLN  
} ; &; p}HL,  
g1_z=(i`Z  
?^MH:o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?<Hgq8J  
nh80"Ny5  
下面我们来剥离functor中的operator() 3)9e-@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !'IZr{Y>  
7y42)X  
return l(t) op r(t) o?~27   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .F2"tt?'  
return op l(t) =<)/lz] H  
return op l(t1, t2) (l9jczi  
return l(t) op >Q^ mR  
return l(t1, t2) op %cDDu$9;  
return l(t)[r(t)] W$&*i1<a+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ag*?>I  
?I:_FT  
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: lUp%1x+  
单目: return f(l(t), r(t)); vjh'<5w9Wi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vpOGyvI  
双目: return f(l(t)); ^k{/Yl  
return f(l(t1, t2)); g>eWX*Pa|  
下面就是f的实现,以operator/为例 i_+e&Bjd4j  
vRD(* S9^  
struct meta_divide < <Y]P+uU  
  { #pPR>,4  
template < typename T1, typename T2 > E[=&6T4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w(X}  
  { * CAz_s<  
  return t1 / t2; .y_~mr&d  
} )"|wWu  
} ; CdcB E.%<  
nD)SR  
这个工作可以让宏来做: Y5B! *+h  
k6Vs#K7a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8wZ $Hq  
template < typename T1, typename T2 > \ w^n&S=E E~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =knLkbiq7,  
以后可以直接用 YcR: _ac  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nw_|W)JVQ  
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 B}* \ pdJ  
(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。。。) _ Qek|>  
,I+O;B:0  
kK 5~hpv  
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 \IzZJGi  
QwF.c28[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p]Qe5@NT  
class unary_op : public Rettype a9_2b}t  
  { e8egxm  
    Left l; bNtOqhi  
public : PJe \PGh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m7XN6zX  
%u<r_^w5  
template < typename T > &hi][Pt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IM[=]j.?  
      { wN6sica|  
      return FuncType::execute(l(t)); W~i0.rg|>  
    } eecIF0hp  
&9.3-E47*  
    template < typename T1, typename T2 > 5GPAt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vhb~kI!x  
      { b}u#MU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [xDIK8d:I  
    } 3+:NX6Ewb*  
} ; ~)X;z"y%b  
|8x_Av0  
i12G\Ye  
同样还可以申明一个binary_op j.+,c#hFo  
IBNb!mPu%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CUjRz5L  
class binary_op : public Rettype 4j i#Q  
  { {4p7r7n'  
    Left l; $U. 2"  
Right r; dr(e)eD(R>  
public : 8 ?:W{GAo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I<xcVY9L  
KK-+vq  
template < typename T > 2!{_x8,n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,5K&f\  
      { w> Ft5"z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T:CWxusL  
    } (>P z3 7  
N5k9o:2  
    template < typename T1, typename T2 > ]x3 )OjH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0&r}'f ?  
      { OT)`)PZ"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =U:]x'g(  
    } CaoQPb*  
} ; &;Go CU Le  
S=~+e{  
T).}~i;!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {c&9}u$e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gK dNgU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Vt9o8naz  
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。 =Q|s[F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \(5Bi3PA}  
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。。。 Tm~jYgJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *t={9h  
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) >Wpdq(o  
下面是修改过的unary_op X&K,,C  
$.B}zY{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K:pG<oV|}  
class unary_op 1'B=JyR~K  
  { xelh!AtE  
Left l; 7FP"]\x  
  _,-\;  
public : [~Z#yEiW^  
_tO2PI L@Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r&L1jT.  
0nlh0u8#  
template < typename T > z:{R4#(Q  
  struct result_1 tfe'].uT  
  { Z@Qf0 c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O9{A)b!HB  
} ; 8R;E+B{  
BMhuM~?(  
template < typename T1, typename T2 > rmI@ #'  
  struct result_2 0XL[4[LdA  
  { \nQEvcH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i{J[;rV9  
} ; >>=v`}  
z_z '3d.r7  
template < typename T1, typename T2 > a1weTn*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RZj06|r8  
  { <)@^TRS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _)# ~D*3  
} D,uT#P  
wp-3U}P2(  
template < typename T > 23q2u6.F`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `7',RUj|D  
  { _'s5FlZq  
  return OpClass::execute(lt(t)); \z2d=E  
} dBW#PRg  
<5sfII  
} ; IRI<no  
c;R .rV<  
8EI&}I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Z,b^f Vw  
好啦,现在才真正完美了。 a &R,jq  
现在在picker里面就可以这么添加了: HMR!XF&JjC  
8ZO~=e  
template < typename Right > Gv\fF;,R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nON "+c*  
  { v/wR) 9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 061f  
} I,lzyxRP  
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。 An !i  
NW Pd~l+  
.GPuKP|  
@(rLn  
rX&?Xi1JeV  
十. bind `P9%[8`C 9  
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。 sY'dN_F  
先来分析一下一段例子 'zTa]y]a  
6IM:Xj  
P99s   
int foo( int x, int y) { return x - y;} VH.}}RS%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^EKf_w-v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  N/AP8  
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。 );x[1*e  
我们来写个简单的。 W{;LI WsZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d _koF-7  
对于函数对象类的版本: fP1fm  
mDU-;3OqF  
template < typename Func > qk(u5Z  
struct functor_trait ,u>K##X\  
  { lnntb3q  
typedef typename Func::result_type result_type; ~9+\  
} ; k+cHx799  
对于无参数函数的版本: cGjkx3l*  
eD 7Rv<  
template < typename Ret > ,[Z;"wE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `#N7ym;s@  
  { a^&3?3   
typedef Ret result_type; ia /_61%  
} ; {{_,YO^w  
对于单参数函数的版本: 4:v{\R  
h'G8@j;  
template < typename Ret, typename V1 >  '+C%]p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jz\'%O'  
  { NW;wy;;  
typedef Ret result_type; w2`j&]D6  
} ; GEi^3UD  
对于双参数函数的版本: &rxR"^x\  
Rd*/J~TK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "mkTCR^]e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,cFp5tV$  
  { (tP^F)}e5  
typedef Ret result_type; u8@>ThPD  
} ; -n'%MT=Cd  
等等。。。 P(Hh%9'(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZCVN+::Y  
.c.#V:XZ#U  
template < typename Func > ;rH@>VrR  
struct func_return  Z@`HFZJ  
  { E^. =^bR  
template < typename T > m,]M_y\u  
  struct result_1 _&m   
  { -vC?bumR%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }' t*BaU  
} ; ~UJ_Rr54  
KcjP39@I  
template < typename T1, typename T2 > I*K~GXWs#  
  struct result_2 DavG=kvd  
  { th*E"@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JEes'H}Y  
} ; z '%Vy  
} ; ?5 d3k%  
5ERycC y  
z<mU$<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _sCpyu  
2xd G&}$fa  
template < typename Func, typename aPicker > P1ab2D  
class binder_1 ]Z\.Vx  
  { R#Bdfmld q  
Func fn; ;=6~,k)  
aPicker pk; 3J}bI {3  
public : up7]Yy;o=  
L1k_AC1.M  
template < typename T > <[7.+{qfW  
  struct result_1 f"5vpU^5*  
  { DP9hvu/85  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YX_p3  
} ; wy$9QN  
lH^[b[  
template < typename T1, typename T2 > R@r"a&{/  
  struct result_2 r#pC0Yj!3  
  { _`zj^*%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6F3#Rxh  
} ; 7=8e|$K_  
ZWSYh>"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OE/O:F:1j  
HLU'1As65  
template < typename T > Vj"B#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?c^0%Op  
  { 2@aVoqrq#  
  return fn(pk(t)); K/jC>4/c/  
} {@oYMO~  
template < typename T1, typename T2 > kGMI ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7PZ0  
  { rr# &0`]  
  return fn(pk(t1, t2)); Khxl 'qj  
} ALiXT8q  
} ; \5Jpr'mY5  
DxT8;`I%  
gX34'<Z  
一目了然不是么? n-{G19?  
最后实现bind p/xxoU  
Nq)=E[$  
n ||/3-HDj  
template < typename Func, typename aPicker > _}7N,Cx   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =x~HcsJ8!R  
  { +)FB[/pXk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W9?Vh{w  
} T'l >$6  
{ls$#a+d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^~2GhveBV  
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。 0t1WvW  
)sVz;rF<  
十一. phoenix 5/Q^p"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <ok/2v  
,&!Txyye  
for_each(v.begin(), v.end(), n9Z|69W6>  
( ^e>`ob  
do_ ]v3 9ag_hu  
[ tm(.a ?p  
  cout << _1 <<   " , " O s@ d&wm  
] Bls\)$  
.while_( -- _1), %9xz[Ng  
cout << var( " \n " ) uHUicZf.  
) !~cTe!T  
); XFPWW,  
e qQAst#~  
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: m#mM2Guxe  
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 !h{qO&ZH=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2`Xy}9N/Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z)r)w?A  
bH&Cbme90-  
#m6 eG&a  
template < typename Cond, typename Actor > _U)DL=a'  
class do_while INsc!xOQ  
  { e;56}w  
Cond cd; E/9 U0  
Actor act; _ pM&Ya  
public : C$xU!9K[+  
template < typename T > _gjsAbM  
  struct result_1 e7ixi^Q  
  { rE-Xv. |  
  typedef int result_type; CEE`nn  
} ; ;Id%{1  
;-47d ^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 69 R8#M  
:Q=Jn?Gjb  
template < typename T > 1GVJ3VXt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q d]5e  
  { ;$ =`BI)  
  do Jeyy Z=  
    { /+ vl({vV  
  act(t); P'GX-H  
  } TGGeTtk=  
  while (cd(t)); j8!fzJG  
  return   0 ; 9. Q;J#;1  
} (t1:2WY@  
} ; 1"009/|   
|r!G(an1x4  
*?7Ie;)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DF/p{s1Y3  
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。 l. ?R7f  
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。 MVK='  
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。 el39HB$  
下面就是产生这个functor的类: dy;Ue5  
C".&m  
IM}T2\tZ}  
template < typename Actor > p mcy(<  
class do_while_actor J (Yfup  
  { 0ejx; Mum  
Actor act; iV[g.sP-  
public : s (J,TS#I]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B0NKav  
' D+h_*H  
template < typename Cond > d>eVR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CeoK@y=o  
} ; "d>{hP  
F_U3+J>  
`UL #g![J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "?hEGJ;m"  
最后,是那个do_ F`3c uL[N  
2c@R!*  
5b R;R{:x  
class do_while_invoker f@Rn&&-  
  { :f?\ mVS+  
public : 0: R}  
template < typename Actor > .@Z qCH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~xpU<Pd*  
  { y.26:c(  
  return do_while_actor < Actor > (act); =O1N*'e  
} ngj=w;7~+  
} do_; I4ZL +a  
Mb=vIk{B f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n;)!N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 | Uf6k`  
最后来说说怎么处理break和continue v-J*PB.0p  
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。 ;(fDR8  
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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