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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m5c&&v6%"b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $P {K2"Oc  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, l|"6yB |  
\vbk#G hH  
F:g=i}7  
ff2d @P,!  
  class filler %,V YiW0  
  { wS XVyg{  
public : nb, 2,H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h#.N3o  
} ; fg*@<'  
OI/@3"L{  
X_TiqV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: NC"yDWnO'  
rpV1y$n<F  
QWO]`q`|  
L ^J- ("e_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4,P bg|  
_M5%V>HO  
R= 5 **  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J7$_VP  
n! h7   
n=sXSxl  
1TN}GsAj  
二. 战前分析 b{Zpux+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 b$JBL_U5Ch  
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 #5ax^p2*~  
On_@HQ/FI  
B(5c9DI`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]N)DS+V/  
  /* --------------------------------------------- */ 't (O$  
vector < int *> vp( 10 ); kuMKX`_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1 Y/$,Oa5  
/* --------------------------------------------- */ U.oksD9 v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _t>"5s&i  
/* --------------------------------------------- */ )}lRd#V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _^S]gmE  
  /* --------------------------------------------- */ C"pB"^0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v ! hY  
/* --------------------------------------------- */ HIc a nk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OM83S|1s  
_ -..~K.|  
LF<wt2?*  
-_A$DM!^=w  
看了之后,我们可以思考一些问题: MmoR~~*  
1._1, _2是什么? t%VDRZo7  
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。 ]`o!1(GA  
2._1 = 1是在做什么? > 0>  
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。 Qd`T5[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。 d j5hv~  
d5m`Bm-{  
0~WF{_0|  
三. 动工 }d Ad$^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WCq /c6 D  
b~Y%gC)FR  
4vZ4/#(x  
N3A<:%s  
template < typename T > L EWhb!U  
class assignment #;VA5<M8  
  { /Ft:ffR|R  
T value; udk.zk  
public : ,XKCz ]8V  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4mYCSu14:`  
template < typename T2 > :3ZYJW1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b'p4wE>  
} ; DT(d@upH  
" {de k  
l$Gl'R>>*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o+O}Te  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [:;# ]?  
n%%7KTqu  
?;ukvD  
Zk-~a r  
  class holder hlJpElYf  
  { 7 h=QW5  
public : #(;<-7M2  
template < typename T > v1G"3fy9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :%r S =f  
  { rfcN/:k  
  return assignment < T > (t); k-LEI}h  
} S7iDTG_@t  
} ; /%rq hHs  
eTa y>G  
,T{<vRj7_  
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: k)\gWPH  
%CnxjtTo  
  static holder _1; a>mMvc"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @\P4/+"9  
*<4Em{rZ5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q ?j|K|%   
而不用手动写一个函数对象。 c@(&[/q!  
qi[Z,&  
.i"W8~<e  
#E7AmmqD%  
四. 问题分析 =Ufr^naA  
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。 pV[''  
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。 c "= N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Gc tsp2ndW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |9K<-yD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W m&  
Q+q,!w8  
五. 问题1:一致性 63WS7s"  
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?|  \[:/CxP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n]Li->1  
_Q(g(p&  
struct holder D1s4`V -  
  { .3qu9eP   
  // 4$6T+i2E   
  template < typename T > is^pgKX  
T &   operator ()( const T & r) const b-5y9K  
  { 95W?{> @  
  return (T & )r; h11.'Eej`  
} 8P' ana  
} ; e( X|3h|  
LaMLv<)k  
这样的话assignment也必须相应改动:  UL@9W6  
s,]%dG!  
template < typename Left, typename Right > v;1F[?@3Y  
class assignment kJ:F *34e=  
  { U/{6% Qy  
Left l; Zi\['2CG  
Right r; W;6vpPhg#!  
public : c:!zO\P#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cu!W4Ub<  
template < typename T2 > /'.=sH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  :nY 2O  
} ; XMN:]!1J  
4-GXmC  
同时,holder的operator=也需要改动: bru/AZ#de  
arK_oh0B  
template < typename T > {No L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a `Q ot  
  { XM1`x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qO1tj'U<  
} \00DqL(Oj`  
Z"-L[2E/{!  
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。 ~V=<3X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q% >'4_  
aolN<u3G  
return l(rhs) = r; KW^<,qt5w  
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。 {svn=H /  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y/ot3[  
^eYqll/U  
template < typename Tp > SO\/-]9#  
class constant_t 7%?jL9Vw  
  { _,74)l1  
  const Tp t; ">81J5qgd  
public : FyoEQ%.bI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VhGs/5  
template < typename T > m#/_x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /\s}uSW  
  { :G w~7v_  
  return t; R8ONcG  
} t`'iU$:1f  
} ; 4\ c,)U}  
7xo4-fIuT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RC#C\S6  
下面就可以修改holder的operator=了 NSA F4e  
y&[y=0!  
template < typename T > r,P1^uHx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2aA`f7  
  { Uggw-sRU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #zUXyT#X  
} qo6y %[  
zQ6p+R7D  
同时也要修改assignment的operator() eas:6Q)  
tirIgZ  
template < typename T2 > C#;jYBtT7?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b#)U UGmI  
现在代码看起来就很一致了。 $h[Q Q-  
6 9y;`15  
六. 问题2:链式操作 S{Hx]\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9Mp$8-=>7  
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]]-%  
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。 2?C`4AR[2H  
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。 3VnQnd E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?YM4b5!3T  
T=a=B(  
template < typename T > C`jM0Q  
struct result_1 d'6|:z9c  
  { hG~reVNf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @Y,7'0U  
} ; Y<"7x#AB!  
x]mxD|?f  
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: vP@v.6gS,  
y)c5u%(  
template < typename T > ^I mP`*X  
struct   ref pg+[y<B  
  { wu9=N ^x  
typedef T & reference; 5BkV aF7Th  
} ; U_l'3oPJw  
template < typename T > O#EV5FeF.  
struct   ref < T &> ~9\WFF/  
  {  }}<Z,/O  
typedef T & reference; BElJB&I  
} ; Il@Y|hK  
z\ss4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +y2[msBs  
6C4'BCYW(  
template < typename T > +|Hioq* ,t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ; |/leu8  
  { e}VBRvr  
  return l(t) = r(t); u,3,ck!B>@  
} ^taBG3P  
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。 |IoB?^_h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 juF{}J2  
-F"Q EL#  
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 D'l5Zd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x.0p%O=`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R1:k23{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (}r|yE  
最后的布局是: mV73 \P6K  
                Add 4Tc&IwR  
              /   \ L\{IljA  
            Divide   5 Lj\/Ji_  
            /   \ ;|p$\26S)%  
          _1     3 K ]OK:hY4  
似乎一切都解决了?不。 Uawpfgc}  
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。 $GQ`clj<  
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。 _sE#)@p  
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: @;xMs8@  
I|-p3g8\  
template < typename Right > ?;YC'bF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ll4bdz,  
Right & rt) const H xV#WoYKj  
  { !|q<E0@w\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); plu$h-$d  
} p47S^gW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J?JeU/:+  
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。 GhY1k";  
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。 kL7#W9  
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。 , $Qo =  
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。 {wF&+kH3  
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? ' /Bidb?  
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: UmnE@H"t$\  
!{n<K:x1  
template < class Action > a9zw)A  
class picker : public Action o[ENp'r  
  {  HBys  
public : m+{K^kr[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cWGDee(  
  // all the operator overloaded S|rgCh!h  
} ; DcIvhBp  
B{oU,3U>  
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。 +(O~]Q-Ez  
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: JxLf?ad.  
}7G8|54t  
template < typename Right > FG3UZVUg9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G1t\Q-|l0  
  { mDGn:oRj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @cRZk`|1n  
} wi8Yl1p]!z  
/:<IIqO.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _UE)*l m+  
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。 z|?R/Gf8  
hqk}akXt  
template < typename T >   struct picker_maker h=kQ$`j6  
  { 7:]Pl=:X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vQF vtwd  
} ; k+V6,V)my  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -16K7yk  
  { 04J}UE]Ww  
typedef picker < T > result; E$a ?LFa6  
} ; 2M)]!lYy  
b,P]9$Ut  
下面总的结构就有了: ;v17K  
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。 +6smsL~<#v  
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。 k"k J_(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I9o6k?$K  
至此链式操作完美实现。 bW#@OrsS  
wiOgyMdx  
Y=Z1Tdxa|  
七. 问题3 PUQES(&  
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。 4GG>!@|  
N3t0-6$_  
template < typename T1, typename T2 > o }Tz"bN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H 9 C9P17  
  { Y\],2[liF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w(L>#?  
} ^1:U'jIXO  
oIGrA-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: ~zm 7?_"@]  
H?}[r)|(3i  
template < typename T1, typename T2 > ~,D@8tv  
struct result_2 p3ISWJa!  
  { `"iY*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o01kYBD  
} ; >$gG/WD?KR  
ej&<GM|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sDgXU@  
这个差事就留给了holder自己。 WqxUXH  
    *BD=O@  
W$JebW<z(  
template < int Order > 9 7%0;a8  
class holder; JB</euyV  
template <> BY\:dx)mK  
class holder < 1 > oRN-xng  
  { %CZ-r"A  
public : ,3v+PIcMM+  
template < typename T > s#h8%['  
  struct result_1 a m-b!l!q^  
  { UH@a s  
  typedef T & result; 2:}fe}  
} ; QQk{\ PV  
template < typename T1, typename T2 > jk\ dG16  
  struct result_2 :H.   
  { ggt DN{t  
  typedef T1 & result; 6{x,*[v  
} ; "HD+rmUEH  
template < typename T > sDqe(x}a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {qKxz9.y  
  { , xx6$uZ  
  return (T & )r; ?%R w(E  
} |eoid?=  
template < typename T1, typename T2 > s"=6{EVqk3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?3z-_8#  
  { ;TQf5|R\K  
  return (T1 & )r1; qZ@0]"h  
} *fO3]+)d+  
} ; 8T;IZ(s  
n<Svw a}  
template <> wI M{pK  
class holder < 2 > {v aaFs  
  { ,~ ?'Ef80  
public : u{&B^s)k.  
template < typename T > v,NHQyk  
  struct result_1 ^\ ?O4,L  
  { 1{pmKPu  
  typedef T & result; M_B:{%4  
} ; z2ms^Y=j  
template < typename T1, typename T2 > C7T(+Wd!,  
  struct result_2 @J[6,$UVu  
  { I3u{zHVwI  
  typedef T2 & result; ]u-SL md  
} ; :&}odx!-!C  
template < typename T > '"pd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3[p_!eoW  
  { 0uVv<Q~  
  return (T & )r; -O:_!\uA  
} hlvt$Jwq  
template < typename T1, typename T2 > | sqZ$Mu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R~L0{` 0  
  { tc_f;S`k  
  return (T2 & )r2; p\wJD1s  
} lM\LN^f5*  
} ; zHB_{(o7  
z;]CmR@Ki  
N)R[6u}  
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> >。 I9$c F)zk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XXmE+aI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $ E1Tb{'  
)j6eE+gF  
return l(i, j) = r(i, j); Q^}%c U0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L^kp8o^$  
+5<k-0v  
  return ( int & )i; NW$H"}+o  
  return ( int & )j; WV;=@v  
最后执行i = j; P#kGX(G9!  
可见,参数被正确的选择了。 1Wg-x0R  
:(3|HTz  
iWXc  
-y) ,Y |  
l2v_?j-)x  
八. 中期总结 {TSY|D2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Tm+;0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dtM[E`PL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5G}6;UY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !.-tW7   
]>##`X  
&'|B =7  
h4&;?T S  
;'T{li2  
v|Jlf$>  
九. 简化 h SqY$P  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4z7G2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Rz%e>)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: R U"/2i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V|Tud  
  +-*/&|^等 Df07y<>7Q  
2. 返回引用。 1N`vCt]w  
  =,各种复合赋值等 @`u?bnx]e  
3. 返回固定类型。 KHiFJ_3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \jW)Xy  
4. 原样返回。 `T*U]/zQ  
  operator, hi{%pi&!T  
5. 返回解引用的类型。 l1_X(Z._V  
  operator*(单目) t *6loS0+  
6. 返回地址。 "vF MSY  
  operator&(单目) 3EFD%9n  
7. 下表访问返回类型。 ux2013C_  
  operator[] Zp`T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dLh6:Gh8_I  
  operator<<和operator>> |fsm8t<~8  
Z%o7f6P0IX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 PY\PUMF>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BWPP5X9  
Gu(lI ~  
template < typename Left > O0l^*nZ46t  
struct value_return e&Y0}oY  
  { Pd=,$UQp  
template < typename T >  aA*9,  
  struct result_1 dFW=9ru+MQ  
  { >}+Q:iNQ)2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a^nAZ  
} ; hAR? t5c  
8 ,}ikOZ?  
template < typename T1, typename T2 > #~Q=h`9  
  struct result_2 y+mElG$F  
  { To"dG& h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D=?{8'R'  
} ; R zR?&J  
} ; +`en{$%%  
I %_MV  
=6%|?5G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sLh0&R7   
=iz,S:[  
下面我们来剥离functor中的operator() .:1qK<vz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uZjI?Z.A  
% +Pl+`? E  
return l(t) op r(t) vS; '}N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VC&c)X  
return op l(t) ^tAO_~4  
return op l(t1, t2) AY2:[ 5cm  
return l(t) op \^532FIw6  
return l(t1, t2) op NGzgLSm\  
return l(t)[r(t)] t\y-T$\\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V 2znU  
Rq)BssdF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: a% ,fXp>  
单目: return f(l(t), r(t)); q=c/B(II!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /lD?VE  
双目: return f(l(t)); [$\>~nj=  
return f(l(t1, t2)); D5]{2z}k  
下面就是f的实现,以operator/为例 T-L5zu  
lglYJ,  
struct meta_divide !e8i/!}^S  
  { I lG:X)V%  
template < typename T1, typename T2 > \P?ToTTV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L/r{xS  
  { R9dP,<2  
  return t1 / t2; BA+_C]%ZJ  
} U{1z;lJ  
} ; us{nyil1  
Dx+ K+(  
这个工作可以让宏来做: Ek .3  
|qUrEGjiSS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uDG+SdyN@  
template < typename T1, typename T2 > \ +uQB rG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |HbEk[?^s  
以后可以直接用 *Zkss   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rY70 ^<z  
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 vZjZb(jlN  
(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。。。) : }?{@#Z  
#s"B-sWE  
#}o<v|;  
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 iB bbr,  
i^|@"+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4,}GyVJFb`  
class unary_op : public Rettype MV936  
  { I-:` cON=G  
    Left l; D s-`  
public : y4F^|kS) [  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gg]~2f  
aWvd`qA9r  
template < typename T > moO _-@i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kL7^$  
      { TlPVHJyt  
      return FuncType::execute(l(t)); n(&*kfk  
    } * BOBH;s  
1L[S*X  
    template < typename T1, typename T2 > 31XU7A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const olty4kGD$V  
      { RO oE%%8I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -<oZ)OfU  
    } 7:o+iP46  
} ; _Y-$}KwY!  
h([0,:\  
]h@{6N'oNS  
同样还可以申明一个binary_op  KOS yh<&  
,P@QxnQ   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?0J0Ij,  
class binary_op : public Rettype JSjYC0e  
  { q|{tQJfYg  
    Left l; S}gD,7@  
Right r; 3?ba 1F0Nw  
public : G[6=u|(M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yX9B97XyC  
*Mi6  
template < typename T > 1q!sKoJ<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M {xie  
      { eTZ`q_LfI1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iQqbzOY  
    } D44I"TgqD  
(3fPt;U  
    template < typename T1, typename T2 > v*D FiCQD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %FS;>;i?  
      { l<RfRqjw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \Da~p9 T&  
    } *|'}v[{v^9  
} ; ^<9)"9)m_  
(46U|P(v  
? ).(fP  
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 MZ^Ch   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Mf7E72{D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }#YQg0(  
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。 r5)f82pQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I"V3+2e  
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。。。 jr1Se9u D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WguV{#=H  
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) J~2 CD*v  
下面是修改过的unary_op m){&:Hs  
j?J=w=.Nx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^K>pT}u  
class unary_op Na;t#,  
  { w{ m#Yt  
Left l; 4H9xO[iM  
  JWSq"N  
public : :wCC^Y]  
$y4M#yv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JOHp?3"4  
9jjL9f_3  
template < typename T > zf")|9j  
  struct result_1 nP)-Y#`~7  
  { QQ|9>QP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <^'{ G  
} ; V9]uFL  
~p!QSRu~,b  
template < typename T1, typename T2 > 4+,*sn  
  struct result_2 <M>#qd@c  
  { %>]#vQ|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n(# c`t*  
} ; m-#d8sD2C  
;@O(z*14@  
template < typename T1, typename T2 > %w%zv2d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,,2_/u\"/i  
  { "U{mMd!9L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qZc)Sa.S  
} Ot"(uW4$[  
>hesxC!  
template < typename T > 8Nv-/VQ/b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y7 <(,uT  
  { /^WE@r[:  
  return OpClass::execute(lt(t)); )xbqQW7%0+  
} 7dx4~dF  
^f"&}%"M  
} ; 6P6Jx;  
k dUc&  
QD6Z=>?S  
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 ~l@%=/m  
好啦,现在才真正完美了。 oPE.gn_$  
现在在picker里面就可以这么添加了: \!6t  
(N9`WuI  
template < typename Right > {)GQV`y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^W{eO@  
  { Is~yVB02  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f(W,m >.;  
} /XC;.dLA#  
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。 aGe\.A=  
Pyit87h{  
r]Z.`}Kkm  
T&e%/  
[kQ"6wh8  
十. bind gB'`I(q5.  
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。 @V*au:  
先来分析一下一段例子 U@MOvW)  
$Jt8d|UP  
cbY3mSfn*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~MD><w>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lp 3(&p<:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @)8NI[=6O  
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。 ROcY'-  
我们来写个简单的。 VdYOm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +# A|Zp<  
对于函数对象类的版本: jh-kCF  
mRNHq3  
template < typename Func > "otr+.{`*  
struct functor_trait FkLQBpp(x  
  { | H5Ync[s  
typedef typename Func::result_type result_type; sVNo\  
} ; 3<yCe%I:  
对于无参数函数的版本: ggzAU6J  
P'KY.TjWb  
template < typename Ret > vsxvHot=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _y.mpX&  
  { Ni/|C19Z  
typedef Ret result_type; +lW+H12  
} ; iOE9FW|e  
对于单参数函数的版本: .kz(V5  
..sJtA8  
template < typename Ret, typename V1 > K>`m_M"LA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~ly`u  
  { GXGN;,7EV  
typedef Ret result_type; kvY} yw7  
} ; qLU15cOM  
对于双参数函数的版本: Ul7,k\q@  
 ||bA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3ytx"=B%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5QCw5N  
  { 8kKRx   
typedef Ret result_type; yKel|vM#  
} ; aA!@;rR<yU  
等等。。。 8JFnB(3xU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OsDp88Bc  
$,!dan<eA  
template < typename Func > |YMzp8Da(  
struct func_return n/,rn>k7:  
  { :cIu?7A  
template < typename T > ?^F*"+qI  
  struct result_1  'lSnyW{  
  { #h}IUR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OpbszSl"y  
} ; h/fb<jIP1  
$u(M 4(}  
template < typename T1, typename T2 > hPNQGVv  
  struct result_2 +^o3}`  
  { ]a &x'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G*kXWEx  
} ; je$R\7B<  
} ; C{U[w^X  
O#<|[Dzw  
_oYA;O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +Px<DX+  
LL6ON }  
template < typename Func, typename aPicker > hvwnG>m\  
class binder_1 @8}-0c  
  { OoA5!HEh  
Func fn; ?}!gLp  
aPicker pk; 5G dY7t_1  
public : t\E-6u  
y'i:%n}I  
template < typename T > bF8xQ<i~Y  
  struct result_1 S0X.8Bq  
  { ^$T!@ +:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .F=<r-0  
} ; MC[ `<W)u  
|R:v<  
template < typename T1, typename T2 > 3/#R9J#  
  struct result_2 BdRE*9.0  
  { _AsHw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o>QFd x  
} ; DT1i2!  
H@OrX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8=u+BDG  
rA>A=,  
template < typename T > 9|?(GG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Fwm1ezx0  
  { nATfmUN L  
  return fn(pk(t)); HT1dvC$COo  
} LmT[N@>"  
template < typename T1, typename T2 > 8{U]ATx'(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D+@/x{wX2  
  { 7o 83|s.Bm  
  return fn(pk(t1, t2)); ?Sd~u1w8K  
} r5fz6"  
} ; : p*ojl|  
dcc%G7w  
]CtoK%k  
一目了然不是么? d"e%tsj  
最后实现bind DftGy:Ah3  
0wa!pE"  
J7 zVi  
template < typename Func, typename aPicker > !<UEq`2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z1MJ!{@6  
  { 0ga1Yr]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GhfUCW%  
} u3v6$CD?  
`mHOgS>|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3R$CxRc:  
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。 &xMJ^Nv  
}G:uzud10  
十一. phoenix y9l.i@-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  h(N 9RJ}  
J=Y( *D7Q  
for_each(v.begin(), v.end(), J,77pf!B  
( ]oWZ{#r2  
do_ H--*[3".  
[ q4#f *]  
  cout << _1 <<   " , " O+UV\  
] Eg- Mm4o  
.while_( -- _1), eL$U M  
cout << var( " \n " ) Kr}M>hF+|  
) ?H86Wbz  
); lXL7q?,9  
{ ves@p>?  
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: 35]G_\  
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 (8eNZ*+mO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =='{[[J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1p "EE~ v  
+68K[s,FD  
q MT.7n:  
template < typename Cond, typename Actor > 94k)a8-!  
class do_while S&)) 0d  
  { MnrGD>M@|  
Cond cd; ?GD? J(S  
Actor act; meVVRFQ2+  
public : QmkC~kK1.  
template < typename T > 8UY=}R2C  
  struct result_1 6+f>XL#w  
  { 36A.h,~  
  typedef int result_type; oTV8rG  
} ; 'Tan6 Qa  
mEc;-b f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $CYpO}u#  
LkZo/K~  
template < typename T > He_(JXTP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $?JLCa  
  { 'V9aB5O&  
  do f/WM}Hpj  
    { ~FCSq:_  
  act(t); JLV}Fw  
  } xS\QKnG.  
  while (cd(t)); W<hdb!bE  
  return   0 ; |I^Jn@Mq:  
} { )GEgC  
} ; n#L2cv~Aj"  
JW.&uV1Z  
6UAxl3-\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HtXBaIl\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0<]!G|;|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 FC- *?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 po$ynp756  
下面就是产生这个functor的类: 4l!Yop0h  
![D,8]GD  
HF=C8ZtlL  
template < typename Actor > 1*, ~1!>  
class do_while_actor EKS<s82hF&  
  { r-Xe<|w  
Actor act; 8sjHQ)<  
public : 6l]?%0[*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 88=FPEU  
8cPf0p:  
template < typename Cond > I%b:Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .dLX'84fY  
} ; = Vr[V@  
TKBK3N  
W me1w\0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >,]e[/p  
最后,是那个do_ eHyuO)(xH1  
oYm{I ~"  
ez:o9)N4  
class do_while_invoker y^|3]G3  
  { hA1hE?c`  
public : b|@op>UZ  
template < typename Actor > w,#W&>+&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l'lDzB+.*  
  { #_L&  
  return do_while_actor < Actor > (act); W9m[>-Ew  
} .lj!~_  
} do_; G]DN!7]@g  
*>*/|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?,e:c XhE2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Bv]wHPun  
最后来说说怎么处理break和continue \bl,_{z?  
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。 *rKv`nva5  
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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