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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7e&\{*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XL}<1- }  
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, y/@iT8$rp  
 !=*.$4  
(a6?s{(  
6b Z[Kt  
  class filler #rYENR[  
  { u; TvS |  
public : 7XyOB+aQO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DjW$?>  
} ; y^FOsr  
'?Iif#Z1  
<V_7|)'/A  
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: B">yKB:D}t  
3An(jt$%Q  
5`E))?*"Pe  
#cwCocw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Nl8 gK{  
q?~Rnv  
ZcryAm:I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $~'Tf>e  
?Cci:Lin  
<kD#SV%"  
y?N Nz0  
二. 战前分析 LN!W(n(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /b.oEGqZX  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8t .dPy<  
N)43};e  
=V^@%YIn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ur2!#bU9  
  /* --------------------------------------------- */ xKJ>gr"w#  
vector < int *> vp( 10 ); @5}gsC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); En9R>A;`  
/* --------------------------------------------- */ %3a|<6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (clU$m+oXX  
/* --------------------------------------------- */ [l[{6ZXt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "'eWn6O(  
  /* --------------------------------------------- */ <4D%v"zRP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hr U :Wr  
/* --------------------------------------------- */ Vf{2dZZ{1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sS,#0Qt.  
R.7#zhC`4  
h}=M^SL  
\OHv|8!EI@  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z|`fHO3j  
1._1, _2是什么? =%h~/,  
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。 nN ~GP"}  
2._1 = 1是在做什么? #Mi|IwL  
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。 ^&:'NR  
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。 O2H/rFx4  
c)1=U_61  
wR7aQg  
三. 动工 +(ny|r[#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p~bkf>  
3B,QJ&  
x9}++r  
9p> /?H|  
template < typename T > KZK,w#9.  
class assignment {of]/ 3=  
  {  0:dB 9  
T value; XU#,Bu{  
public : /Antb6E  
assignment( const T & v) : value(v) {} .k]#XoE  
template < typename T2 > &LU'.jY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jpO38H0)  
} ; XZ:1!;  
YMAQ+A!  
^"tqdeCb=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I>((o`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 98<zCSe\]  
C.E[6$oVc  
oO:LG%q  
31 ] 7z  
  class holder 4Vx+[8W  
  { uiK:*[  
public : !Y%D 9  
template < typename T > >0T3'/k<H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fSV5  
  { n|]N7 b'  
  return assignment < T > (t); h[l{ 5Z*  
} MxN]7  
} ; A[ 1)!e  
*tAqt2{48  
=8S}Iat  
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: 1b `G2?%  
lS3 _Ild  
  static holder _1; )@c3##Zp)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {U P_i2`.  
oYq E*mA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \G=bj;&eF  
而不用手动写一个函数对象。 qP`?M\!O  
Xa Gz].Sv  
ype"7p\  
3*\8p6G  
四. 问题分析 i;HH ! TaN  
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。 t~~r-V":  
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。 kGj]i@(PA4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o*)@oU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y\>\[*.v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5V rcR=?O  
u-M] A z-  
五. 问题1:一致性 u~)%tL  
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?| ok=40B99T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^8\Y`Z0%  
D JJZJ}7  
struct holder YlB["@\[B  
  { w#d} TY  
  // 0hZxN2r  
  template < typename T > >%i9oI<)  
T &   operator ()( const T & r) const Dtt\~m;AR  
  { s KCGuw(mh  
  return (T & )r; $Q,n+ /  
} n% U9iwJ.  
} ; Zr R+QV  
I~'gK8<e7  
这样的话assignment也必须相应改动: *p"O*zj  
5 {fwlA  
template < typename Left, typename Right > :b,o B==%  
class assignment [Z% l.  
  { <mn-=#)  
Left l; ujNt(7Cz  
Right r; vF+YgQ1H  
public : t*rp3BIG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EUXV/QV{  
template < typename T2 > ^s.oZj q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ec`>KuY  
} ; 8ipW3~-4  
%8g$T6E[<2  
同时,holder的operator=也需要改动: 0c-QIr}m  
2:n|x5\H  
template < typename T > g)nXo:)&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )PHl>0i!  
  { ;_w MWl0F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [5-!d!a|st  
} &?v#| qIh  
Q{`@ G"'  
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。 ]uJM6QuQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mf#fA2[  
&8juS,b  
return l(rhs) = r; 78^Y;2 P]W  
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。 4=UI3 2v3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w8U2y/:>  
<xC: Ant  
template < typename Tp > Fv;u1Atiw  
class constant_t F1/6&u9I  
  { 4g S[D  
  const Tp t; 7!mJhgGc  
public : a'm!M:w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Age-AJ  
template < typename T > - =yTAx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wiKCr/  
  { \v.HG] /u  
  return t; _82<| NN:  
} D@2Ya/c  
} ; M44_us  
?TRW"%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mMga"I9  
下面就可以修改holder的operator=了 MyK^i2eD  
=tLU]  
template < typename T > %{=4Fa(Jux  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b,z R5R^D;  
  { ;;D% l^m+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |c]> Q  
} +|)zwe  
Z<w,UvJa  
同时也要修改assignment的operator() GsR-#tV@  
a\.//?  
template < typename T2 > jg7d7{{SB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aYqqq|  
现在代码看起来就很一致了。 9Zs #Ky/  
(di)`D5Q  
六. 问题2:链式操作 32TP Mk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zkuv\kY/Z  
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。 sTJJE3TBI  
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。 cF-Jc}h  
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。 30t:O&2<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Qu!OV]Cc  
;>cLbjD  
template < typename T > gCjH%=s  
struct result_1 R>^5$[  
  { UeFtzty,a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +k# mvPq  
} ; k0gJ('zah  
4u7c7K>\Y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m>g}IX&K'  
o:p{^D@#k  
template < typename T > (D:KqGqoT  
struct   ref Jv-zB]3&  
  { 2pVVoZV.<  
typedef T & reference; 7)g;Wd+H  
} ; Iwnj'R7:  
template < typename T > `#-p,NElV  
struct   ref < T &> -Pv P  
  { ,^UcRZ8.H  
typedef T & reference; |p'_k(z}  
} ; /5Gnb.zN)  
1uK)1%vK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g{rt^B  
I8XGU)  
template < typename T > yz54:q?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @G^j8Nl+J}  
  { :YkDn~@  
  return l(t) = r(t); M'pY-/.  
} &Z;Eu'ia  
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。 5%vP~vy_}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sE(X:[Am  
.D>A'r8U  
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'U\]'.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +H5 jRw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F#zQQ)(Pf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i4 y(H  
最后的布局是: Lh8# I&x  
                Add PX+"" #  
              /   \ p\4h$."  
            Divide   5 NZC<m$')  
            /   \ U"jUMOMZ;  
          _1     3 ylo]`Nq  
似乎一切都解决了?不。 roK4RYJ7)  
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。 MVu[gB  
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。 <v1_F;{n  
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: EBN]>zz  
BV_a-\Sa=  
template < typename Right > #d7)$ub  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A5(kOtgiT  
Right & rt) const SLbavP#G  
  {  |V*e2w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )wyu+_:  
} 6|>"0[4S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 si+5h6I.}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 55u^u F  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /9t*CEu\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 D*<8e?F  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 dja9XWOg  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? \!? PhNv  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: '6Rs0__  
z. Ve#~\  
template < class Action > hfP(N_""S  
class picker : public Action VH$\ a~|  
  { `UzCq06rJ1  
public : F ~11 _  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TLR Lng  
  // all the operator overloaded {d{WMq$  
} ; kC,DW%Ls  
j$JV(fz  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 G5X|JTzpu<  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: g/J^K*3]  
}J4BxBuV8  
template < typename Right > |iF1 A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7ZR0M&pX  
  { l.Lc]ZpB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {#d`&]  
} Jf8'N ot  
Cys/1DkE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u8$~N$L  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 PhI{3B/  
.*clY  
template < typename T >   struct picker_maker 42H#n]Y  
  { -qr:c9\px  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g*\v}6 h  
} ; oG U.U9~!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o 2$<>1^  
  { |<5J  
typedef picker < T > result; ~T{d9yNW1  
} ; UVvt&=+4  
_s=Pk[e  
下面总的结构就有了: hPX2 Bp  
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。 ))we\I__8  
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。 5,I*F9[3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $4fjSSB~  
至此链式操作完美实现。 $;g%S0:3)  
(kD?},Z  
 _j?=&tc  
七. 问题3 tL 9e~>,`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )l/C_WEK  
p-ii($~ }  
template < typename T1, typename T2 > v6, o/3Ex  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q@=#`746e  
  { !15@M|,OL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =V4_DJ(&  
} vzT6G/  
c_j )8  
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: 9/^Bj  
[Nzg 8FP  
template < typename T1, typename T2 > K <fq=:I3  
struct result_2 ^9m^#"ZW`  
  { 1QdB`8in  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .bl/At3A  
} ;  Q-3J0=  
-$Z-hxs^  
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? f+(w(~O  
这个差事就留给了holder自己。 5la]l  
    ~S<F  
[&k& $04_  
template < int Order > %PNm7s4x2  
class holder; -2m Ogv  
template <> F$pd]F!#  
class holder < 1 > & m ";D  
  { iH -x  
public : Q(eQZx{  
template < typename T > 5;uX"z G  
  struct result_1 ^[,1+WS%  
  { )a2m<"  
  typedef T & result; GA*Khqdid  
} ; & ;x1Rx  
template < typename T1, typename T2 > &|,qsDK(  
  struct result_2 wBaFC\CW  
  { 4~J1pcBno%  
  typedef T1 & result; 4pHPf<6  
} ; k?*DBXJv  
template < typename T > =u1w\>(2Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ri_6 wbPp  
  { `oI/;&  
  return (T & )r; ~+NFWNgN  
} \|4MU"ri  
template < typename T1, typename T2 > J}`$WL:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q $,kB<M  
  { OCoRcrAx  
  return (T1 & )r1; ?&bVe__  
} EYj2h .k  
} ; %QcG^R  
DT~y^h  
template <> 9kiy^0 7G  
class holder < 2 > pHbguoH,  
  { 3lEU$)QA3  
public : x)Om[jZE  
template < typename T > 5~TA(cb5  
  struct result_1 tfU3 6PR  
  { /3HWP`<x  
  typedef T & result; [T&y5"@  
} ; m##z  
template < typename T1, typename T2 > ^)K[1]"uM  
  struct result_2 /bj`%Q.n  
  { C4K&flk]  
  typedef T2 & result; 9YsO+7[  
} ; |a~&E@0c  
template < typename T > #1lS\!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;eSf4_~  
  { 761"S@tf$}  
  return (T & )r; )ejqE6'[  
} #]hkQo  
template < typename T1, typename T2 > LfSU Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KQI} 5  
  { PL2Q!i`[o  
  return (T2 & )r2; OX`GN#yl  
} * =N 6_  
} ; Y:Tt$EQ  
tqk6m# @(  
`v+O5  
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> >。 {Q3#]Vu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5m;wMW<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zEL[%(fnc  
Ljs(<Gm)-  
return l(i, j) = r(i, j); p%qL0   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B=xZkc  
&K*_/Q '\  
  return ( int & )i; ATkqzE`;  
  return ( int & )j; #6Ph"\G/  
最后执行i = j; 8*){*'bf  
可见,参数被正确的选择了。 .aRxqFi_  
1;9E*=  
uy%PTi+A  
-5B([jHgR  
43]&SXprH  
八. 中期总结 oU6g5  
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: K&oO+G^f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K%@SS8!oy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f3&//h8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +f~3FXM  
aQuy*\$$  
Ss/="jC  
^IZ0M1&W;  
\0& (q%c  
?Qp_4<(5  
九. 简化 im\Ws./  
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。 jpS#'h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VrP%4P+  
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: oW9rl]+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gVWLY;c 3}  
  +-*/&|^等 QVhBHAw  
2. 返回引用。 c>k6i?u:X7  
  =,各种复合赋值等 L(rjjkH  
3. 返回固定类型。 spDRQ_qq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !ry+ r!"  
4. 原样返回。 |"*:ZSj  
  operator, No+zw%l0E  
5. 返回解引用的类型。 L{Zy7O]"d  
  operator*(单目) M:M<bz Vu  
6. 返回地址。 0Jif.<  
  operator&(单目) zW&W`(  
7. 下表访问返回类型。 ^(B*AE.  
  operator[] "61n?Z#,M[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5qko`r@#  
  operator<<和operator>> 0pz X!f1~  
/! 3:K<6@  
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。 L4-Pq\2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y'R1\Go-  
5jk4k c  
template < typename Left > 06O  
struct value_return 0\ ;a:E.c  
  { &"0[7zgYQz  
template < typename T > )Jn80~U|1  
  struct result_1 Q)8t;Kx  
  { 7 4UE-H)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wAPdu y[  
} ; );LwWKa  
PUArKBYM-  
template < typename T1, typename T2 > 1(a\$Di  
  struct result_2 u' ][3  
  { 2J <Z4Ap  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ak&v/%N  
} ; ShxX[k  
} ; 5eJd$}Lbc  
6Z=H>w  
6.=b^6MV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1j(,VW  
=jh:0Q<43+  
下面我们来剥离functor中的operator() upKrr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aPgG+tu  
$Q4b~  
return l(t) op r(t) RT9@&5>il  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^)I:82"|?  
return op l(t) d_hcv|%  
return op l(t1, t2) Aed"J5[a  
return l(t) op fba3aId[  
return l(t1, t2) op *4E,| IJ  
return l(t)[r(t)] vA`.8U 0S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QkAwG[4  
64@s|m*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: r8$TT\?~  
单目: return f(l(t), r(t)); :gC2zv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5#PhaVc  
双目: return f(l(t)); tp&iOP6O  
return f(l(t1, t2)); 4dAhJjhgD  
下面就是f的实现,以operator/为例 }+1oD{  
f|)t[,c  
struct meta_divide NST6pu\,U  
  { ~Otf "<  
template < typename T1, typename T2 > T~E83Jw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `}l%Am  
  { ualtIHXK)  
  return t1 / t2; biD7(AK  
} f ;JSP  
} ; 4vphLAm  
4{pa`o3  
这个工作可以让宏来做: wr(?L7 $+  
|Rc#Q<Vh|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n66 _#X  
template < typename T1, typename T2 > \ =G :H)i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v;7u"9t  
以后可以直接用 <}%*4mv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DFMWgBL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ua-p^X`w  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) y C#{nUdw  
0Og =H79<  
I6_+3}Hm{  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 oxZ(qfjS  
~c"c9s+o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y-mmc}B>N  
class unary_op : public Rettype ej `$-hBBV  
  { Z)~ 2{)  
    Left l; &V$R@~x  
public : @,vSRns  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  T7`Jtqf  
v.MWO]L  
template < typename T > 4m:E:zVn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tti.-  
      { $6N. ykJ  
      return FuncType::execute(l(t)); +]X^bB[  
    } yI)2:Ca*  
v*pVcBY>  
    template < typename T1, typename T2 > 9viC3bj.o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "rtmDNpL  
      { 3h&s=e!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z)<>d.  
    }  <_~`)t  
} ; cl:YN]BK  
&x3y.}1  
x8[8z^BV?e  
同样还可以申明一个binary_op lq~n*uwO}t  
gd*\,P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !TcjB;q'  
class binary_op : public Rettype "F&uk~ b$  
  { 827N?pU$)  
    Left l; o,L!F`W  
Right r; WW.=>]7;  
public : 2rk_ ssvs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z3,z&Ra  
%PpB$  
template < typename T > E+gUzz5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qluyJpt  
      { @({65gJ*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1<*-, f  
    } " 1 Bn/Q  
Q_Rr5/  
    template < typename T1, typename T2 > OoE@30+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eL.S="  
      { &AzA0r&,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t0Uax-E(  
    } PF~&!~S>W  
} ; 4D8q Gti  
f`Nu]#i  
{,m!%FDL  
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 +q1@,LxN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J<2N~$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]du pU"VV  
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。 "-9YvB#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .._wTOSq  
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。。。 ?Gb 18m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 li'#< "R?'  
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) =8]'/b  
下面是修改过的unary_op +#O?sI#  
8p5u1 ;2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <B)lV'!Bd  
class unary_op I$YF55uB  
  { n%Fa;!S  
Left l; ,,?t>|3  
  a}yJ$6xi  
public : {x+jFj.  
%!@Dop/<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1.+MX(w  
qhogcAvE  
template < typename T > 9T\:ID= h  
  struct result_1 SpkD  
  { 9%x[z%06  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -C\m' T,1  
} ; `O#y%*E  
iS"rMgq  
template < typename T1, typename T2 > x ` $4  
  struct result_2 U7OW)tUf  
  { :)+cI?\#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Tsa&R:SE  
} ; '+$2<Ys  
h5~tsd}OU  
template < typename T1, typename T2 > W>Zce="_gN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  #/n\C  
  { |XQ!xFB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j0Q ;OKu  
} yd2ouCUV  
+s`n]1HC  
template < typename T > JI.ad_IR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9%4rO\q  
  { kWWb<WRW:  
  return OpClass::execute(lt(t)); hI"I#(*jA%  
} s3q65%D  
_r&#Snp  
} ; )%*uMuF  
djk   
^CX~>j\(  
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 J=() A+  
好啦,现在才真正完美了。 hNQ,U{`;^  
现在在picker里面就可以这么添加了: P",53R+"  
EPyFM_k  
template < typename Right > MVV<&jho{^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Zcc6E2  
  { xX}vx hN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IKpNc+;p  
} 67d0JQTu  
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。 -E.EI@"  
AE@*#47  
F$)Ki(m q  
t.NG ]ejZ  
J|s4c`=  
十. bind #bnFR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /QTGZ b  
先来分析一下一段例子 ~dC^|  
3dXyKi  
Hq=RtW2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4rv3D@E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FX\ -Y$K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m@OgT<E]_  
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。 c" yf>0  
我们来写个简单的。 >zXw4=J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V]IS(U(  
对于函数对象类的版本: ndN 8eh:OR  
P\SE_*&  
template < typename Func > 1h|JKu0  
struct functor_trait 8%Pjx7'<  
  { zL1H[}[z+  
typedef typename Func::result_type result_type; fY\QI =  
} ; _uL m!ku  
对于无参数函数的版本: Uc \\..Cf  
(G:$/fK  
template < typename Ret > o <sX6a9e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /z6NJ2jb  
  { ]e R1 +Nl  
typedef Ret result_type; |FH/Q-7[  
} ; W*gu*H^s~  
对于单参数函数的版本: [&6l=a  
y 2&G0y  
template < typename Ret, typename V1 >  Q9{%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z|E( !"zE9  
  { f:e~ystm  
typedef Ret result_type; !qT.D:!@zF  
} ; H+F'K XP*K  
对于双参数函数的版本: EY':m_7W  
6M F%$K3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a(!:a+9WOP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A:>G:X5t  
  { jPhOk>m  
typedef Ret result_type; 9J*m!-hOY  
} ; P$\( Bd\76  
等等。。。 W%) foJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R|Y)ow51  
Bx2E9/S3  
template < typename Func > Q']:k}y  
struct func_return \3Ys8umKq  
  { Bm1yBKjO  
template < typename T > 3Cq17A 9  
  struct result_1 (',G Ako  
  { ;DBO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {}[S,L  
} ; -_v[oqf$  
Ust>%~<  
template < typename T1, typename T2 > P6dIU/w  
  struct result_2 h$y1"!N(  
  { (:-=XR9A`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yin"+&<T  
} ; }B^KV#_{S  
} ; sLPFeibof5  
{^5r5GB=*  
CZt)Q4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 | \C{R  
-7>vh|3  
template < typename Func, typename aPicker >  jmz, 1[  
class binder_1 ,@8>=rT  
  { =2# C{u.  
Func fn; U5%EQc-"P  
aPicker pk; lhKd<Y"  
public : 9["yL{IPe  
:^%My]>T  
template < typename T > 0 ; M+8  
  struct result_1 Jx(%t<2  
  { Q];+?Pu.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UeX3cD  
} ; kL{2az3"c  
rU%\ 8T0f  
template < typename T1, typename T2 > i` n,{{x&4  
  struct result_2 rV54-K;`0  
  { pu=Q;E_f[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 32:q'   
} ; vH9/}w2  
xLPyV&j-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4L(axjMYU  
Cir==7A0  
template < typename T > /)e&4.6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p (:\)HP)R  
  { 8(\Az5%  
  return fn(pk(t)); n(0O'nS^  
} rX)PN3TD  
template < typename T1, typename T2 > : DCj2"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pTX{j=n!  
  { /|bir6Y:  
  return fn(pk(t1, t2)); "n=`{~F  
} HFB2ep7N  
} ;  ZOi8)Y~  
|JtdCP{  
H_3S#.  
一目了然不是么? [j`It4^nC  
最后实现bind ZjF$zVk  
,yNPD}@v>  
.yd{7Te  
template < typename Func, typename aPicker > 80x %wCY`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3 8m5&5)1F  
  { Y, )'0O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }[SWt3qV1  
} %F` c Nw]  
/#GX4&z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JnlM0jc]`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &>ii2% 4  
!LVWggk1  
十一. phoenix s0~a5Ti3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r=~yUT  
x;?4AJ{  
for_each(v.begin(), v.end(), D\jRF-z  
( =hH>]$J[  
do_ kS%FV;9>(  
[ G29PdmY$<  
  cout << _1 <<   " , " lc,{0$ 1<  
] ={o>g '  
.while_( -- _1), s =! y%  
cout << var( " \n " ) 'p80X^g  
) @TdPeTw\  
); N4}j,{#  
&jT>)MXPu  
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: U@@#f;&  
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 Nq/,41  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NIY0f@1z-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >2_BL5<S  
MS)#S&  
U}x2,`PI  
template < typename Cond, typename Actor > h \hQ  
class do_while 5?&k? v@  
  { rbHrG<+7zO  
Cond cd;  Xai ,  
Actor act; CS)&A4`8  
public : /J aH  
template < typename T > J^R))R=  
  struct result_1 x$Ko|:-  
  { $]<CC`  
  typedef int result_type; Mc#uWmc 7  
} ; W/<]mm~95  
w}c1zpa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -v'7;L0K  
B;r U  
template < typename T > KdHR.;*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r :{2}nE  
  { ClCb.Ozj4  
  do ID & Iz  
    { r  /63  
  act(t); mT <4@RrB  
  } YAv-5  
  while (cd(t)); 2 :u4~E3  
  return   0 ; 22"M#:r$  
} f ?_YdVZ  
} ; #o SQWC=T  
zm-j FY?  
0(VH8@h`O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |\TOSaZ  
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。 A,ttn5Sh?  
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。 ^0_*AwIcN  
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。 8xJdK'  
下面就是产生这个functor的类: MCD]n  
=;-/( C  
`r e]Q0IO  
template < typename Actor > d8`^;T ;}d  
class do_while_actor [cwc}f^  
  { Q#wASd.  
Actor act; _iLXs  
public :  VT96ph  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b#(SDNo6  
[yM{A<\L  
template < typename Cond > 'g$~ij ;x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q:& ,8h[  
} ; ~Z!xS  
<6Q]FH!6  
|}b~ss^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \:mx Ri  
最后,是那个do_ Po'yr]pr  
r483"k(7  
wv>Pn0cO  
class do_while_invoker }jBr[S5  
  { AR\>P  
public : JP)/ O!  
template < typename Actor > ;n$j?n+|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X+)68  
  { jhjGDF  
  return do_while_actor < Actor > (act); s\_-` [B0  
} \Si@t{`O  
} do_; 58,_  
g6o-/A!Q3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *M\Qt_[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !/znovoD  
最后来说说怎么处理break和continue 6e&Y%O'8  
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。 ]`0(^)U &  
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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