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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _h!OGLec  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v2:A 4Pd:+  
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, *,~d!Fc  
S1&mY'c  
dJM)~Ay-  
ozF>2`K }  
  class filler  2&O!<C j  
  { &a%|L=FY  
public : @Hj5ZJ 3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1+RG@Cp  
} ; m5SJB]a/  
^$SI5WK&)  
&Vfdq6Y]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4[|^78  
*SQ hXTn  
~h 6aw  
,F(nkbt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mL`,v WL/`  
9S@PY_ms  
[op!:K0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *z;4. OX  
_Iy0-=G  
NARW3\  
tvynl;Y/  
二. 战前分析 b[Sd$ACd  
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。 -l<b|`s=w.  
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:Js i=  
oCdWf63D  
qz"di~7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e )l<D)  
  /* --------------------------------------------- */ ^AtAfVJN0  
vector < int *> vp( 10 ); +0\BI<aG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]7n+|@3x  
/* --------------------------------------------- */ 2`I" QU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5*u0VabC<  
/* --------------------------------------------- */ +uKh]RP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vO!p8r F  
  /* --------------------------------------------- */ PXG)?`^NX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E&P'@'Yk  
/* --------------------------------------------- */ NL 3ri7n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .5'M^  
yB\}e'J^  
MW8GM}Ho[  
H=[eO  
看了之后,我们可以思考一些问题: #z_lBg. K  
1._1, _2是什么? :@{(^}N8u  
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。 JsI` #  
2._1 = 1是在做什么? g-"@%ps  
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。 x zu)``?  
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。 VV O C-:  
2{Nv&ZX?  
=#dW^ ?p  
三. 动工 p'fq&a+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M_*"g>Z  
ec+&K?T  
hp+=UnW  
)isz }?Dj  
template < typename T > NpqMdd   
class assignment B-PN +P2  
  { -/rP0h5#  
T value; {J;[ Hf5  
public : S[(Tpk2_  
assignment( const T & v) : value(v) {} |;e K5(|  
template < typename T2 > H)z}6[`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }   4Ra  
} ; Lg Xc}3  
TeaP\a  
p A7&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UIgs/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "1|n]0BF  
IHHL. gT  
?aOx b  
F \6-s`(  
  class holder =i[_C>U  
  { X c~yr\%]  
public : 2#LTd{  
template < typename T > Y!s94#OaZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jWk1FQte  
  { w%F~4|F  
  return assignment < T > (t); <]<P<  
} ^k6 A,Ak  
} ; ,]RMa\Q4Wg  
f Ne9as  
))m\d*  
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: RQhS]y@e  
{7swE(N  
  static holder _1; XE8>& & X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y,'M3GGl  
`L# pN5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KBJ%$OQV  
而不用手动写一个函数对象。 0Cd )w4C  
?e( y/  
n4A_vz  
shlMJa?  
四. 问题分析 OZ>w.$ue  
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。 _wMxKM  
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。 e>z   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B!{vSBq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z./$}tVUG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %;S T7  
MYNNeO  
五. 问题1:一致性 VwJ A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| DmzK* O{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sZ,xbfZby  
-yyim;Nj  
struct holder cW%QKdTQY0  
  { <&JK5$l<X  
  // \cJ?2^Eq  
  template < typename T > Sd[%$)scC  
T &   operator ()( const T & r) const +I~`Ob  
  { [ye!3h&]  
  return (T & )r; pY@$N&+W  
} ^#-d^ )f;  
} ; *UL++/f  
_v=S4A#tF  
这样的话assignment也必须相应改动: k*XI/k5Vc  
9~3;upWu!  
template < typename Left, typename Right > v *'anw&Z  
class assignment aia`mO]  
  { 24{Tl q3  
Left l; -DAkVFsN  
Right r; uBpnfIe  
public : @ ;T|`Y=7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b0X<)1O  
template < typename T2 > 0 PdeK'7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E3..$x-/  
} ; M9[52D!{  
7Yv1et |  
同时,holder的operator=也需要改动: rgq~lZ.U4K  
v=m!$~  
template < typename T > .+ezcG4q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9mA6nmp  
  { HrOq>CSR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i28WgDG)5  
} f6/<lSoW  
BQWhTS7  
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。 yV"k:_O{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r_R( kns  
J!{"^^*  
return l(rhs) = r; GgT 5'e;N  
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。 b"4'*<=au  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '%Fg+cZN\  
5;v_?M!UCK  
template < typename Tp > M[eq)a$  
class constant_t ,gO}H)v]t  
  { Fh8 8DDJ  
  const Tp t; 2uSXC*Phz  
public : c/Dk*.xy<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,5*Z<[*  
template < typename T > ) wZ;}O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L<D<3g|4  
  { 8NF93tqD6  
  return t; p]jkfsCjN  
} SI)QX\is8  
} ; ZYS`M?Au  
bm>N~DC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bwR$9 10b  
下面就可以修改holder的operator=了 7];AB;0"  
e:9s%|]T  
template < typename T > ^uiQZ%;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P^3`znq{  
  { H|\@[:A+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F o k%  
} 1  b&<De  
SAVA6 64  
同时也要修改assignment的operator() EjA3hHJ  
F>F2Yql&W  
template < typename T2 > H^3f!\MC;o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0#G@F5; <  
现在代码看起来就很一致了。 ayGcc`  
'^|u\$&U  
六. 问题2:链式操作 M&[bb $00j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <(Rbu2_  
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。 :~^_*:  
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。 vZiuElxKi  
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。 | V: 9 ][\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :kMF.9U:  
W(jOD,QMB  
template < typename T > }/bxe0px  
struct result_1 1a gNwFd~  
  { 4j1$1C{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #lfW0?Y'  
} ; e S: 8Pn  
+dG3/vV  
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: Hk8lHja+\  
$xU)t&Df  
template < typename T > En9>onJ  
struct   ref `VrQ? s  
  { {Mpx33  
typedef T & reference; ~dBx<  
} ; wi/qI(O!  
template < typename T > d=nv61]  
struct   ref < T &> 9oU1IT9   
  { g:fkM{"{  
typedef T & reference; nl-y0xD9c  
} ; M!wa }  
drQI@sPp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .fgVzDR|+  
>~;= j~  
template < typename T > r!<)CT}D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const diWi0@  
  { OZR{+YrB^  
  return l(t) = r(t); vbh 5  
} L9$`zc  
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。 [xdi.6 %  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |}o6N5)  
PX- PVW  
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 8w$q4fg0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V7"^.W*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F{G.dXZZ<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /UqIkc  
最后的布局是: 4KX\'K  
                Add %Ze]6TP/><  
              /   \ w{WEYS  
            Divide   5 L O;?#e7  
            /   \ b%QcB[k[WB  
          _1     3 TCR|wi] kW  
似乎一切都解决了?不。 $(]E$ek  
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。 P,rD{ 0~  
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。 yBRYEqS+  
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: +-!2nk`"a  
._q}lWT  
template < typename Right > h e[2,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const onU\[VvM  
Right & rt) const `]=0oDG:1!  
  { 1)#dgsa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b~*CJ8Ad  
} [X 9zrGHt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  r4M;]  
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。 ZY|$[>X!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 4(dgunP  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 mpNS}n6  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?_7iL?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &;naaV_2T  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7Bym?  
1+#E|YWJ  
template < class Action > N;v]ypak  
class picker : public Action +1]A$|qyW  
  { f28bBuv1?  
public : f~R+Q/Gtz`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u}.mJDL  
  // all the operator overloaded DB+oCE<.#  
} ; s o7.$]aV  
FeNNzV=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 qfX26<q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "QvTn=  
qP$)V3l  
template < typename Right > _fccZf(yC.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @R Jr ~y0  
  { r=/$}l4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^'n;W<\p)  
}  R;zf x/  
uO)vGzt3^x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2;K2|G7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Jflm-Hhsf  
J |w%n5Y  
template < typename T >   struct picker_maker 0DFVB%JdI  
  { DKF` xuJP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [$c"}=g[+  
} ; M0T z('~s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h'+F'1=  
  { 6rWb2b  
typedef picker < T > result; '6cXCO-_P  
} ; ";;!c.!^  
WXY-]ir.  
下面总的结构就有了: L&d.&,CNs'  
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。 RT(ejkLZm  
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。 m8V}E& 6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q_Wg4n5  
至此链式操作完美实现。 `2/V.REX$h  
yJ="dEn>i"  
dQz#&&s-  
七. 问题3 [FZq'E"87  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 LJ K0WWch  
,M~> t7+  
template < typename T1, typename T2 > dvM%" k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const phQ{<wzwp  
  { s\< @v7A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FKPR;H8>  
} OIIA^QyV  
J0imWluhQ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I1#MS4;$^  
6 FN#Xg  
template < typename T1, typename T2 > p1\mjM  
struct result_2 #q>\6} )  
  { eL<jA9cJ9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]57yorc`  
} ; 0gG r/78   
S503b*pM  
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? w:/3%-  
这个差事就留给了holder自己。 yzMGZi`ut  
    fwiP3*j+Nn  
%@:6&  
template < int Order > =\ k:]  
class holder; [$F*R@,&  
template <> w IP4Z^  
class holder < 1 > t .}];IJP  
  { ~ToU._  
public : gm%cAme  
template < typename T > 0":k[y  
  struct result_1 [RF]lM]w  
  { *<[zG7+&[  
  typedef T & result; t 4VeXp6  
} ; 1=,y +Xpw  
template < typename T1, typename T2 > 4U16'd  
  struct result_2 WEJ-K<A(  
  { !iq|sXs  
  typedef T1 & result; E *IP#:R  
} ; =ZO lE|4  
template < typename T > X7[gfKGL)N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $$uMu{?0i  
  { M%Ksyr9  
  return (T & )r; t-5 Y,}j  
} k]^ya?O]p  
template < typename T1, typename T2 > ~L>86/hP,N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0m=57c$O  
  { N:okt)q:%  
  return (T1 & )r1; 3Fxr=  
} AW E ab  
} ; awI{%u_(nA  
CUHT5J*sY  
template <> " Zx<hL*  
class holder < 2 > `23][V  
  { 9UVT]acq  
public : }-J0cV  
template < typename T > Nu OxEyC  
  struct result_1 }%-iJ\  
  { @OGG]0 J  
  typedef T & result; fUGappb  
} ; Zxhbnl6  
template < typename T1, typename T2 > YaL:6[6  
  struct result_2 OScqf]H  
  { s2GF*{  
  typedef T2 & result; x$bUd 9  
} ; aL`wz !  
template < typename T > "<{|ni}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,p OGT71  
  { 3Pllxq<n  
  return (T & )r; hF$qH^-c*A  
} jd,i=P%  
template < typename T1, typename T2 > ~%C F3?e6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [0hahR  
  { Lr 5{c5M  
  return (T2 & )r2; <,rOsE6  
} cs ?WE9N  
} ; 1_#;+S  
E1tCY.N{  
dq`{fqGl  
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> >。 8e3eQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K!.t}s.t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E>f{j:M  
l)dE7$H  
return l(i, j) = r(i, j); $B_%MfI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gua7<z6=eh  
SOOJqC  
  return ( int & )i; {wsJ1 v8!  
  return ( int & )j; =*jFaj  
最后执行i = j; ""XAUxo  
可见,参数被正确的选择了。 ^=n7E  
Q$:Q6 /5.  
J{-`&I'b  
7s#8-i  
oI[rxr  
八. 中期总结 xVbRCu#Z  
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: 1:<(Q2X%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rhy-o?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 } `r.fD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U1X"UN)  
^/#G,MxNy  
-{k8^o7$  
83SK<V6  
IQ~qiFCf  
}8#Ed;%K  
九. 简化 bT&{8a  
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。 `=P_ed%&'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Mmu#hb|W  
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: 8cG`We8l&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q(:L8nKT]  
  +-*/&|^等 \U]K!K=  
2. 返回引用。 1(dKb  
  =,各种复合赋值等 aEvbGo  
3. 返回固定类型。 [}ja \!P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  +:-xV  
4. 原样返回。 )J> dGIb  
  operator, $/D?Vw:]  
5. 返回解引用的类型。 NytTyk)  
  operator*(单目) T|wz%P<J  
6. 返回地址。 h !K" ;qw  
  operator&(单目) n#b{  
7. 下表访问返回类型。 zMu9A|  
  operator[] v-d"dC`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SFd_k9  
  operator<<和operator>> ){w{#  
gqy>;A:kO  
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。 -5+Yz9pv[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1' U  
*2->>"kh  
template < typename Left > * 7Ov.v%  
struct value_return 2=n`z) R  
  { 2#R$-* ;#  
template < typename T > a-Y6ghs  
  struct result_1 un_NBv}  
  { ]!"w?-h Si  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rFpYlMct  
} ; Ih|4ISI  
,++HiYOG}e  
template < typename T1, typename T2 > #f24a?n|  
  struct result_2 T`fT[BaY  
  { #jg-q|nd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bUm%#a  
} ; `1(ED= |  
} ; _Ffg"xoC  
" WQ6[;&V  
]zaTX?F:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t-KicLr  
_$c o Y  
下面我们来剥离functor中的operator() .,xyE--;d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sV,Yz3E<u$  
1L4-;HYJm  
return l(t) op r(t) 2SC-c `9)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M.t,o\xl  
return op l(t) U|tacO5w`  
return op l(t1, t2) Od~uYOL/B  
return l(t) op */aQ+%>jf  
return l(t1, t2) op 7)jN:+4N  
return l(t)[r(t)] 6[k<&;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TS9<uRO0  
(LmU\Pe%  
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: cYK:Y!|`F  
单目: return f(l(t), r(t)); F&R*njJcc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M-i3_H)  
双目: return f(l(t)); y!P!Fif'  
return f(l(t1, t2)); SR?mSpq5  
下面就是f的实现,以operator/为例 2e%\aP`D2  
n'V{  
struct meta_divide o/o6|[=3  
  { :G@z?ZJ[  
template < typename T1, typename T2 > :cWU,V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5["3[h  
  { zY:3*DiM  
  return t1 / t2; f;BY%$  
} D1ZyJs#  
} ; }i"[5:  
g]: [^p  
这个工作可以让宏来做: hQ<7k'V  
=bC'>qw}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /7#e  
template < typename T1, typename T2 > \ 81:%Z&?vRl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V sl,u  
以后可以直接用 uc@4fn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZN $%\,<  
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 er7(Wph  
(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。。。) (Q=o 9o:b  
SkmTW@v  
-`XS2  
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 O)vGIp?f't  
L5I!YP#v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X;W0r5T  
class unary_op : public Rettype 4;Ucas6  
  { we`BqZV  
    Left l; SXqB<j$.;  
public : /i>n1>~yn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]-X6Cl  
bpZA% {GS  
template < typename T > uPl}NEwU|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f^1J_}cL  
      { &Ril[siw  
      return FuncType::execute(l(t)); bl a`B=r  
    } 7>gjq'0  
mW'3yM  
    template < typename T1, typename T2 > 6H'A]0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r+C4<-dT  
      { z8t;jw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %Hd[,duwO  
    } Ez|NQ:o  
} ; 3JQ7Cc>  
xtP:Q9!N  
E Ou[X'gLr  
同样还可以申明一个binary_op ) dk|S\  
9!X3Cv|+L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v%cCJ SO#  
class binary_op : public Rettype bI:W4y>I=  
  { 5e,u*J]  
    Left l; |3e+ K.  
Right r; l%_K$$C  
public : K:'^f? P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L$_%T  
<<?32r~  
template < typename T > o=7,U/{D!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 ScB:8M  
      { GB Yy^wjU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ph5{i2U0  
    } 1!.-/  
$L0sBW&  
    template < typename T1, typename T2 > v%T'!(0j/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I?PqWG!O  
      { EB!ne)X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nX3?7"v  
    } ?lD)J?j  
} ; ;&CLb`<y  
g?"QahH G  
$k0(iFzR1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 H; \C7w|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q,)V0Ffe[|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V5ZC2H  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I9G^T' W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tIDN~[1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  :2nsi4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vwu/33  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) *V',@NH#Os  
下面是修改过的unary_op ni{'V4A  
V:y6NfL7i'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \B~ g5}=  
class unary_op 7u&l]NC?y  
  { f:+/= MW  
Left l; uc+{<E3,%  
  oB5\^V$  
public : Ph""[0n%o  
O>pX(DS L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4@fv%LOQo  
_N|%i J5  
template < typename T > Ga02Zk  
  struct result_1 ;GG,Z#\m  
  { 7oF3^K'S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {Cm!5QYy  
} ; d*{Cv2A.  
<!RkkU& 6  
template < typename T1, typename T2 > 34!.5^T  
  struct result_2 KX9IC 5pR  
  { qI7KWUR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j H2)8~P  
} ; -(?/95 Y  
@-[}pZ/  
template < typename T1, typename T2 > s9sl*1n1m`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FtyT:=Kpc  
  { |#o' =whTl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); VB*c1i  
}  4 Pc-A  
%pq.fZ I   
template < typename T > G?$o+Y'F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^L $`)Ja  
  { VnW6$W?g  
  return OpClass::execute(lt(t)); YSGE@  
} hQx*#:ns  
+'g O%^{l  
} ; BkB _?^Nv8  
f> Jj5he/  
Rs"=o>Qu  
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 6 agG*x  
好啦,现在才真正完美了。 8a 8a:d  
现在在picker里面就可以这么添加了: k@lJ8(i^qU  
\0 h>!u  
template < typename Right > 9Zl4NV&B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;6PU  
  { VI4mEq,V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 95#]6*#[4!  
} J8S$YRZ_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 T2Z$*;,>T  
HI|egf@  
=nCA=-Jv  
dj (&"P  
-(TC'  
十. bind .TA)|df ^  
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。 4dFr~ {  
先来分析一下一段例子 79>x/jZka  
.Xp,|T  
/ Q@4HV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} eG(YORkR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /~'C!so[v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r~T!$Tb  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 LAk .f  
我们来写个简单的。 "W6cQsi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?9{^gW4|  
对于函数对象类的版本: gBV4IQ  
GEy7Vb)  
template < typename Func > cwvJH&%0  
struct functor_trait jGo%Aase  
  { ! N2uJ?t  
typedef typename Func::result_type result_type; ^}$t(t  
} ; Xk|a%%O*H  
对于无参数函数的版本: i/_rz.c~3  
f91]0B `C  
template < typename Ret > >mA]2gV<a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Xxh^4vKjX  
  { ? 0X$ox  
typedef Ret result_type; @Un/,-ck  
} ; UeCi{ W  
对于单参数函数的版本: JzN "o'  
WDxcV%  
template < typename Ret, typename V1 > -x6_HibbD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [x 7Rq_^  
  { gnN>Rl 5_  
typedef Ret result_type; 'Y2$9qy-L  
} ; X HJdynt/  
对于双参数函数的版本: KtAEM;g  
*bpN!2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E7h@Y~bNhW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N:3=G`Ws  
  { ?& :N|cltD  
typedef Ret result_type; I \1E=6"  
} ; *%jXjTA0D  
等等。。。 U>!TM##1QD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~N9k8eT  
prS%lg>  
template < typename Func > /Hk})o_  
struct func_return ?84f\<"  
  { ~H\P0G5GA  
template < typename T > m $[:J  
  struct result_1 ? 3DFm  
  { 5u9lKno  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,Zie2I?q  
} ; *j83E[(]  
:1f,%Z$,q  
template < typename T1, typename T2 > 4IZAJqw(*  
  struct result_2 E^n!h06~G  
  { @dK_w 'W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lW-G]V  
} ; A ,0}bFK  
} ;  Hvz;[!  
[r 7Hcb  
n,2p)#?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :fRta[  
nl2Lqu1  
template < typename Func, typename aPicker > t5l<Lm)  
class binder_1 DHn\ =M  
  { w;$elXP|  
Func fn; IW n G@!  
aPicker pk; iDDq<a.A  
public : >j]Gz-wC  
tC1'IE-h  
template < typename T > %Jl6e}!  
  struct result_1 >N! Xey  
  { E5S(1Z}]p{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T)22P<M8  
} ; FB?V<x  
uh 9b!8  
template < typename T1, typename T2 > V 7~9z\lW  
  struct result_2 y /8iEs  
  { NlhC7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fMf;  
} ; s3ASA.*  
bp8sZK"z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dh{py  
Da! fwth  
template < typename T > -|#/KKF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JK{2 hr_a  
  { hQ:wW}HWW  
  return fn(pk(t)); BHz_1+d  
} <au_S\n  
template < typename T1, typename T2 > hUi5~;Q5Fi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H]V(qq{  
  { L1` ^M  
  return fn(pk(t1, t2)); [Ti ' X#  
} _{if"  
} ; ffB<qf)?G  
d/TFx  
9gK1Gx:  
一目了然不是么?  ]E :L  
最后实现bind "6WJj3h N  
kN<;*jHV  
8=f+`e  
template < typename Func, typename aPicker > MftaT5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZrP 8/>  
  { B[&l<*O-y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yIpgZ0:h  
} #Sy~t{4  
"7(@I^'t6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "{S4YA  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `K$;K8!1  
\l[AD-CZPh  
十一. phoenix N-}OmcO]e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  k_^ 4NU  
p8s%bPjK  
for_each(v.begin(), v.end(), }7%ol&<@  
( U b\&k[F  
do_ +=L+35M  
[ 9*"K+t:  
  cout << _1 <<   " , " RM%Z"pc Y6  
] tg%<@U`7=  
.while_( -- _1), | Cfo(]>G  
cout << var( " \n " ) |j8#n`'  
) uRuu!{$  
); i)'u!V  
TFbF^Kd#:d  
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: C]zgVbu  
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 uuUj IZCtz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7 oYD;li$k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kd p*6ynD  
(/> yfL]J  
{c1wJ  
template < typename Cond, typename Actor > LBpAR|  
class do_while E>QEI;  
  { URh5ajoR%  
Cond cd; @[/!e`]+  
Actor act; %<q"&]e,  
public : )5<dmK@  
template < typename T > ]/R>nT  
  struct result_1 ]YD qmIW  
  { >X>]QMfh  
  typedef int result_type; N0 t26| A  
} ; FFN.9[Ly  
l29AC}^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m1p% ,  
el^<M,7!  
template < typename T > )gR3S%Ju  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dt>!=<|k  
  { Z%-uyT@a  
  do 6|Rj YX  
    { @:9mTP7  
  act(t); gr>FLf   
  } Xn<|6u  
  while (cd(t)); D{t0OvQag  
  return   0 ; h!hv{c  
} +hT9V1'-D  
} ; 5'0kf7  
38JU-aq  
n;dWb$:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \>eFs} Y/  
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。 D>wo>,G  
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。 Hc q@7g  
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。 HOPsp  
下面就是产生这个functor的类: m]\d9%-AT&  
OL&VisJ{75  
NL ceBok  
template < typename Actor > 0g@*N4  
class do_while_actor RQn3y-N]  
  { )T^aJ-Uf  
Actor act; wi:d!,P`e  
public : Rk{2ZUeg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #|e5i9l*B  
1Imb"E  
template < typename Cond > l?beqw:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E~Y%x/oX  
} ; z<<aT  
fli7Ow?M~  
l}Vg;"1'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。 gE!`9#..  
最后,是那个do_ t`4o&vsj=  
Qc:Sf46O  
U09@pne8  
class do_while_invoker RKz _GEH)  
  { y|D-W>0cX3  
public : `VOLw*Ci  
template < typename Actor > ]JHY(H2|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VzFzVeJ  
  { dU"C=c(w\  
  return do_while_actor < Actor > (act); _k W:FB  
} xJ|Z]m=d   
} do_; M$LzV}k  
IRDD   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '#8;bU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7)3cq}]O  
最后来说说怎么处理break和continue k Nw3Qr  
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。 }4I;<%L3`  
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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