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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C.WX.Je  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b.2aHu( 3  
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, h9t$Uz^N  
[>jbhV'  
pR*VdC _mY  
K^ vIUZ>  
  class filler Kfbb)?  
  { u(z$fG:g  
public : qk%;on&`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ih58 <Up5  
} ; 66g9l9wm(  
S5gyr&dm  
Y z<3JRw  
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: {DV_* 5  
\T4v|Pw\  
y_* !6Xr  
P{8iJ`rBG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y>dF5&(kb  
5dx$HE&b)  
-RE^tW*Yy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3atBX5  
{ }:#G  
1h^:[[!c  
m]'#t)B_m  
二. 战前分析 y*4=c _Z  
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。 :vmH]{R  
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 GSoX<*i  
RVZ")Z(  
$h+1u$po  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .T}Wdn g  
  /* --------------------------------------------- */ QVv#fy1"6  
vector < int *> vp( 10 ); P}Gj %4/G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M,j U}yD3  
/* --------------------------------------------- */ aZH:#lUlj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bZ dNibN  
/* --------------------------------------------- */ @3>u@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f/U`  
  /* --------------------------------------------- */ W\>fh&!)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Cz9xZA{[M  
/* --------------------------------------------- */ ,kyJAju>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $jjfC  
p\Q5,eg  
W/=.@JjI  
G4Q[Th  
看了之后,我们可以思考一些问题: &agWaf1%a  
1._1, _2是什么? ` )/vq-9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 pd:WEI ,  
2._1 = 1是在做什么? ts ,ZvY]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 V><,UI=,n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 RFi S@.7  
4)S,3G  
.UQzPnK  
三. 动工 X1DF*wI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6gL #C&  
h\$$JeSV]  
MR;1 2*p  
.u)X3..J  
template < typename T > iJ ($YvF4  
class assignment Y[ j6u\y  
  { 6O7'!@@  
T value; wx]0p  
public : IQAZuN"<  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4svBzZdr  
template < typename T2 > HCIU!4rH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _mj,u64  
} ; Yz'K]M_Dq  
y8d]9sX{  
[meO[otb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;o 6lf_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #oS<E1  
0%32=k7O[  
/,BD#|  
zUt' QH7E.  
  class holder EB0TTJR?#  
  { ]RZ|u*l=x  
public : &9.Cl;I  
template < typename T > WEw6He;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,cXD.y  
  { =%BSKSG.  
  return assignment < T > (t); C1V|0h u  
} 6`&a&%,O  
} ; ML}J\7R  
pf]xqhL  
]l;o}+`G  
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~w[~flgZ  
A9[ F  
  static holder _1; R#s )r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E7WK (  
>Ifr [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I:E`PZ  
而不用手动写一个函数对象。 MH =%-S   
FDv<\2+ c  
X1:V<,}"  
a Fl;BhM  
四. 问题分析 k6;?)~.  
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。 a H yx_B  
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。 Hf%@3X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k)i3   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W 6^5YH%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nxO"ua  
I~[F|d>  
五. 问题1:一致性 ]N/=Dd+|  
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?| bc7/V#W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3BzNi'  
!-g{[19\  
struct holder ]dF ,:8  
  { 9G9t" {  
  // ?L x24*5%  
  template < typename T > .zr-:L5{  
T &   operator ()( const T & r) const d}OTO10  
  { , xw#NG6  
  return (T & )r; imVo<Je7z(  
} UI0( =>L  
} ; ;RH;OE,A  
2my_;!6T[  
这样的话assignment也必须相应改动: 8mCxn@yV  
EHSlK5bD,  
template < typename Left, typename Right > OP;v bZ  
class assignment _Mi5g_  
  { j9m_jv  
Left l; q'+)t7!  
Right r; 7( #:GD  
public : T*I{WW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]q\b,)4 e  
template < typename T2 > <c*FCblv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4aug{}h("  
} ; [Hx0`Nc K  
tCw<Ip  
同时,holder的operator=也需要改动: %3s1z<;R[S  
*}Xf!"I#]N  
template < typename T > :Oy%a'w   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f<-Jg  
  { pLl(iNf]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s'3 s^Dd  
} [RS|gem`  
)Fc%+TpKi  
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。 Ih@61>X.o*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !d'GE`w T  
D,FHZD t  
return l(rhs) = r; [.K1i ZyTi  
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。 X enE^e+9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u]:oZMnj  
{0r0\D>bw  
template < typename Tp > t1]K<>g  
class constant_t md+nj{Ib  
  { =-tw5], L  
  const Tp t; 3\AU 72-  
public : '-wj9OU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ( B!uy`  
template < typename T > <xup'n^7C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "WlZ)wyF%  
  { 6d:zb;Iz  
  return t; <<UB ^v m  
} 6 o^,@~:R  
} ; `34zkPB??  
5sdn[Tt##  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4"GR] X  
下面就可以修改holder的operator=了 W,D4.w$@'  
>d@&2FTO  
template < typename T > uMUBh 80,L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9X[kEl  
  { u\a#{G;Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r+'qd)  
} w!#tTyk`  
(XVw"m/ye  
同时也要修改assignment的operator() 9y6-/H ,  
,y1PbA0m  
template < typename T2 > # q~e^A b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xg30x C[  
现在代码看起来就很一致了。 Gw=B:kGk  
?yZ+D z\  
六. 问题2:链式操作 j 7fL7:,T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $yN{-T"  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 K'55O&2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #:jHp44J  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 EJj.1/]|r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wrviR  
DP[IZ C  
template < typename T > s:?SF.  
struct result_1 +ndaLhj'  
  { Y)1PB+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lvdf^b/ j  
} ; A8xvo/n$  
P|^f0Rw3.  
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: 09|K>UC)v  
imo$-}A  
template < typename T > #TeG-sFJg@  
struct   ref ]"r&]qx7  
  { 4hO!\5-w:  
typedef T & reference; V08?-Iz$  
} ; gK_Ymq5>"M  
template < typename T > 6wPaJbRtaM  
struct   ref < T &> oxC[F*mD  
  { \4&fxe  
typedef T & reference; u&^b~# T  
} ; UG'Q]S#!  
i% w3/m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8k2?}/+  
F7 5#*  
template < typename T > ?e` ^P   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rTM}})81  
  { hmvfw:Nq4  
  return l(t) = r(t); N c1"g1JR  
} &@G:G(  
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。 PZ2;v<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :C7_Jp*Qv  
LVX[uWEM  
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<% z 1Dj2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B%" d~5Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $}RJ,%~'x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bG7O  
最后的布局是: cq5jPZ}  
                Add 1G"z<v B  
              /   \ +:8fC$vVfC  
            Divide   5 -mAUo;O  
            /   \ Q8C_9r/:N>  
          _1     3 o#;b  
似乎一切都解决了?不。 t,QyfN  
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。 DD7h^-x  
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。 6TYY UM"&  
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: b $'FvZbk  
ydFD!mO  
template < typename Right > VA WF3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 83E7k]7]  
Right & rt) const uya.sF0]9B  
  { ;l4[%xld  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #G .ulX  
} 3%l*N&gsg:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]@dZ{H|  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?b*s. ^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 RdWRWxTn8+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d^ Inb!%w  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 u_hD}V^x4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? b+,' ;bW  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .GV;+8HzS  
g@rb  
template < class Action > p%#<D9S  
class picker : public Action ?u-|>N>  
  {  RwKdxK+;  
public : Mc=$/ o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OJ,`  
  // all the operator overloaded uPhK3nCGo  
} ; t,,k  
6tXq:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 B&\IGWG(  
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: Q(@U2a8  
3cFf#a#  
template < typename Right > AZ0;3<FfLp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ADS9DiX/  
  { OSlvwH%(EE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M}d_I+  
} ahuGq'  
?/BqD;{?I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wr5AG<%(  
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。 +s(HOq)b  
&]8P1{  
template < typename T >   struct picker_maker 9zZr^{lUl  
  { ,.rs(5.z8/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !HrKXy 0{  
} ; l9}3XI.=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t5[ #x4 p  
  { D6%J\C13`  
typedef picker < T > result; c0PIc^R(@  
} ; RLw;(*(g  
h^?\xm|  
下面总的结构就有了: { WIJC ',Y  
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。 g>Y|9Y  
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。 UADFnwR[R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IT(lF  
至此链式操作完美实现。 Rd2qe /  
#,,d>e  
[ad@*KFxy3  
七. 问题3 aAJU`=uq  
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。 ?6Jx@Sh  
Inn@2$m~  
template < typename T1, typename T2 > {/"2Vk<H8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w,w{/T+B  
  { j:5=s%S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }3o|EXx=  
} u\ #"L  
0KYEb%44  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;( K MGir  
f~gSJ< t4  
template < typename T1, typename T2 > K r3];(w{  
struct result_2 nmE5]Pcg  
  { 0^<,(]!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V,4.$<e  
} ; N=ifIVc  
wL eHQ]  
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? LcUlc)YH5  
这个差事就留给了holder自己。 r\mPIr|  
    j 2}v}  
[yd6gH  
template < int Order > W8/(;K`/  
class holder; ,Aa|Bd]b  
template <> Zq?_dIX %  
class holder < 1 > KRk~w]  
  { X ]s"5ju|t  
public : ,t~sV@ap  
template < typename T > F3 f@9@b   
  struct result_1 p?Sl}A@`  
  { Zc\S$+PM  
  typedef T & result; ,olwwv_8G  
} ; @\!!t{y  
template < typename T1, typename T2 > F.KrZ3%4iB  
  struct result_2 {!K;`I[]v  
  { q) _r3   
  typedef T1 & result; ER<eX4oU  
} ; 8tZ} ;="F  
template < typename T > 46ChMTt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KM5 JZZP  
  { ec'tFL#u{  
  return (T & )r; ?M"HXu  
} ZlM_ m >,o  
template < typename T1, typename T2 > (v;A'BjN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6lU|mJ`M  
  { FE6C6dW{  
  return (T1 & )r1; 5'9.np F)  
} i<:p.ug-O  
} ; FW^.m?}|  
|Y{PO&-?r  
template <> B!`\L!  
class holder < 2 > 3/tJDb5  
  { q!2<=:f  
public : !fZLQc  
template < typename T > { y/-:=S)A  
  struct result_1 \\iK'|5YG  
  { $h]NXC6J  
  typedef T & result; $[Q cEk  
} ; Kw*~W i  
template < typename T1, typename T2 > QZ0R:TY  
  struct result_2 *.dKR  
  { C 38XQLC  
  typedef T2 & result; `(T!>QVW+g  
} ; &<{}8/x8(  
template < typename T > YAMfP8S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [Pqn 3I[  
  { -7 L  
  return (T & )r; @ay|]w  
} P8]ORQ6 ZF  
template < typename T1, typename T2 > C,='3^Nc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ReqE?CeV  
  { 8q*";>*  
  return (T2 & )r2; <|Iyt[s  
} V Q h/  
} ; ,Z4^'1{D  
yI4DVu.  
'{W3j^m7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 p  .aE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x!`KhTu`_A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >DS}#'N4l  
w%I8CU_}.  
return l(i, j) = r(i, j); cS 4T\{B;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u!u5g.Q  
_M&{^d  
  return ( int & )i; h;}ODK(.  
  return ( int & )j; }(cY|  
最后执行i = j; .hgH9$\  
可见,参数被正确的选择了。 U[Nosh)hu\  
"<T ~jk"u  
mCG;[4gM  
tKX}Ok:V%  
)?9\$^I  
八. 中期总结 z^9E;  
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: VX&WlG`wa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l"?]BC~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pNSst_!>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L3g9b53\  
V:QdQ;c  
Bj+wayMi  
PgTDjEo  
ktWZBQY  
PMsC*U,oe  
九. 简化 vQcUaPm\$  
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。 :Ip~)n9t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b+_hI)T  
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: e %&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :=Nb=&lst  
  +-*/&|^等 uh1S 7!^  
2. 返回引用。 a6P!Wzb  
  =,各种复合赋值等 [}@n*D$  
3. 返回固定类型。 oM2|]ew)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xLZMpP5c  
4. 原样返回。 ` )]lUvR  
  operator, tz3]le|ml  
5. 返回解引用的类型。 QWQ!Ak  
  operator*(单目) WySNL#>a  
6. 返回地址。 u5/t2}^T  
  operator&(单目) G6<HO7\  
7. 下表访问返回类型。 J/= +r0c  
  operator[] q1P :^<[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =J`gGDhGY-  
  operator<<和operator>> s v6INe:  
qZ233pc  
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。 vD_u[j]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u9 %;{:]h  
3m3 EXz  
template < typename Left > F],TG&>5  
struct value_return d`UF0T  
  { *J.c $1#h  
template < typename T > e7h\(`J0lj  
  struct result_1 H a90  
  { ]u~Os<   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x{~_/;\p3  
} ; fHLFeSfH  
aQxe)  
template < typename T1, typename T2 > A}gYcc85Z  
  struct result_2 AVU7WU{  
  { q$3HvZP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kGruo5A  
} ; h<GyplG  
} ; wXP_]-  
/#@LRN<oCq  
o}d2N/T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PVZEB  
_dJp 3D  
下面我们来剥离functor中的operator() ys/`{:w8p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 33O)k*g  
@Ap@m6K?q  
return l(t) op r(t) +yt6.L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7xz#D4[  
return op l(t) |}:e+?{o  
return op l(t1, t2) Zp^)_ 0  
return l(t) op |&9tU  
return l(t1, t2) op l.sm~/  
return l(t)[r(t)] ]~$c~*0g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gv`%Z8u(  
]aREQ?ma&z  
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: *X%?3"WH8  
单目: return f(l(t), r(t)); sV]i/B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @wg&6uQ  
双目: return f(l(t)); Ml'bZLwq  
return f(l(t1, t2)); loml.e=87  
下面就是f的实现,以operator/为例 rve7YS'  
jM{qRfOrg  
struct meta_divide 2Y9y5[K,F)  
  { MacL3f  
template < typename T1, typename T2 > D WsCYo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YCtIeq%  
  { `MN&(!&C*  
  return t1 / t2; .%|OGl ?  
} { +i;e]c  
} ; ^H f+du  
@ARAX\F  
这个工作可以让宏来做: "K9vm^xP  
UDhwnGTq(l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _HSTiJVr  
template < typename T1, typename T2 > \ 8h55$j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y.L|rRe@P  
以后可以直接用 Wh#os,U$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,| $|kO/  
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 40`9t Xn  
(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。。。) l=Vowx.$2f  
nC-c8y  
dY/|/eOt<K  
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 %iHyt,0v2  
[GcA.ABz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A}az m>  
class unary_op : public Rettype oVKsic?  
  { ]9bh+  
    Left l; -U/I'RDLEz  
public : T2c_vY   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J"m%q\'  
{s9y@c*15.  
template < typename T > : OS mr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dx9$H++6$X  
      { | 7t=\  
      return FuncType::execute(l(t)); ,Y78Q  
    } w*|=k~z  
Sn{aHH  
    template < typename T1, typename T2 > n_e}>1_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,U} 5  
      { @vVRF Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oyi7YRvwd  
    } e<ism?WG  
} ; (h'$3~  
[wXwKr  
4GmSG,]  
同样还可以申明一个binary_op 4]|9!=\  
~ wJ3AqNC?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wj5qQ]WC  
class binary_op : public Rettype 2 zmQp  
  { mR!&.R?  
    Left l; Q6s5#7h'"  
Right r; yg-L^`t+B5  
public : %zIl_/s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S'v V"  
y \mutm  
template < typename T > a:(: :m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "(HA9:  
      { KoxGxHz^Y3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); { ="Su{i}}  
    } Ppi-skT  
q9g[+*9]$  
    template < typename T1, typename T2 > V'f&JQ A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UIm[DYMS  
      { !#_h2a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R-2FNl  
    } ,YAPCj  
} ; d~P<M3#>  
i_jax)m%  
#NVF\  
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 =:v><  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bsih<`KF^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S1x.pLHj8  
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。 *'AS^2'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]iE.fQ?;J  
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。。。 jx5[bUp4u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lN][xnP  
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) +*r**(-Dm  
下面是修改过的unary_op ^J*G%*  
o\=i0HR9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ib""Fv7{  
class unary_op q|Pt>4c5?  
  { eD` ,  
Left l; f2SU5e2  
  %FR^[H]  
public : XeIUdg4>R  
'o#J>a~!9L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AD!<%h:  
ac+k 5K+  
template < typename T > 9 z8<[>  
  struct result_1 *]E7}bqb  
  { 95gsv\2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wn A%Nh7  
} ; ftI+#0?[!  
w$U/;C  
template < typename T1, typename T2 > t}c}@i_c  
  struct result_2 ;ow~vO,x  
  { 7S~9E2N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; skC|io-Zv  
} ; _:fO)gs|1  
+DbWMm  
template < typename T1, typename T2 > "o5gQTwb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 33,JUQ2u  
  { 9Qs"X7iH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yV+ E;  
} nTlv'_Y(  
ZR01<V  
template < typename T > R6WgA@Z|r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ah!O&ECh  
  { ]zwqGA  
  return OpClass::execute(lt(t)); #()cG  
} k1$2a8 ja  
/ Vm}+"BCS  
} ; (Q+:N;  
Jn <^Q7N  
sY;gh`4h  
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 SVW}t  
好啦,现在才真正完美了。 >$S,>d_k`  
现在在picker里面就可以这么添加了: yzM+28}L<I  
eE.5zXU3R  
template < typename Right > KZ<RDXVT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )T};Q:  
  { cLyuCaH>c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]htZ!; 8J  
} >%p m "+h{  
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。 5c}9  
: ! iPn%  
>&TnTv?I  
<K=B(-~  
/@nRL  
十. bind 3!oQmG_T  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^tKOxW# a  
先来分析一下一段例子 ?#EXG  
J"2ODB5"  
FG5c:Ep  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HT,kx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h3d\MYO)B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g=YiR/O1QN  
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。 xjhAAM  
我们来写个简单的。 W6xjqNU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #L IsL  
对于函数对象类的版本: k'I_,Z<,  
/E4}d =5L  
template < typename Func > ,8"[ /@  
struct functor_trait C}P \kDM  
  { ?'/5%f`  
typedef typename Func::result_type result_type; T;[c<gc/  
} ; , w'$T)  
对于无参数函数的版本: ;Y|~!%2~  
AIxBZt7{b  
template < typename Ret > > v!c\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BQ}.+T\  
  { >wS:3$Q  
typedef Ret result_type; E#2k|TpH4  
} ; `w=H'"Zv  
对于单参数函数的版本: dK;\`>8  
jme5'FR  
template < typename Ret, typename V1 > 3 cW"VrFy9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,S0~:c:)  
  { ?6YUb;  
typedef Ret result_type; ExP25T  
} ; 6j"I5,-~!  
对于双参数函数的版本: v4>"p!_C  
x^O2Lj,w\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +l?ro[#6&.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 73z|'0.  
  { vwH7/+  
typedef Ret result_type; .q9|XDqQc  
} ; $E,DxDT  
等等。。。 ic]tUOC:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :0j`yo:w  
//5_E7Ehu$  
template < typename Func > hCvLwZ?LF  
struct func_return Ufe  
  { :9 iOuu  
template < typename T > Nx (pJp{S  
  struct result_1 $0S"Lh{  
  { j _9<=Vu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >.wd)  
} ; #M^Yh?~%w  
;6 qdOD6  
template < typename T1, typename T2 > *;yMD-=  
  struct result_2 o4 g  
  { {ZM2WFpE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zu*G4?]~h  
} ; e, 0I~:  
} ; 6N+)LF}P b  
F4<2.V)#-  
G1^!ej  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %PdYv _5  
9egaN_K  
template < typename Func, typename aPicker > >;r05,mc  
class binder_1 EbYH?hPo  
  { g7LW?Ewr  
Func fn; )zt4'b\)v  
aPicker pk; RrpF i'R  
public : "sx&8H"  
9w<Bm"G  
template < typename T > 1HWJxV"  
  struct result_1 j4SG A#;v  
  { Bt7v[Ot   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 10 H!  
} ; k Q(y^tW  
)$4DH:WN  
template < typename T1, typename T2 > EEZ2Gu6c  
  struct result_2 w:zC/5x`  
  { U@5Z9/n{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UYrzsUjg&  
} ; yi;t  
3 DHA^9<q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?[B[ F  
j"u)/A8*  
template < typename T > ;OJ0}\*iP8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \` ^Tbn:  
  { T|2%b*/  
  return fn(pk(t)); 5 t?2B]  
} sLqvDH?V  
template < typename T1, typename T2 > Rs[]i;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LhRe?U\  
  { *+Q*&-$  
  return fn(pk(t1, t2)); l{o{=]x1  
} ykhCt\t[  
} ; %ys}Q!gR  
@5G7bY7Nz  
y]4 `d  
一目了然不是么?  ly%B!P|  
最后实现bind i O|,,;_  
rg/vxTl  
j$oZIV7  
template < typename Func, typename aPicker > emPm^M5/K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7O^ S.(  
  { Bic { H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0%NI- Zyo  
} l*H"]6cXRL  
n1(X%%2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &)jZ|Q~  
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。 .{Oq)^!ot  
4H)" d  
十一. phoenix _N';`wjDY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xG/qDc  
t+J6P)=  
for_each(v.begin(), v.end(), Wj=ex3K3u.  
( wT yM9wz&  
do_ `3oP^#  
[ ZUW>{'[K  
  cout << _1 <<   " , " #'h CohL  
] }?kO<)d  
.while_( -- _1), q:sR zX  
cout << var( " \n " ) Vp{2Z9]}  
) [V0h9!  
); %pQ o%<d  
2<@!m @  
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: 695ppiKU  
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 nW'x#0-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _u2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S]/ +n>  
D07u?  
m kf{_!TK  
template < typename Cond, typename Actor > PzDgl6C  
class do_while -V<"Ay  
  { j)qh>y)  
Cond cd; {U-EBXV  
Actor act; Mu%,@?zM^/  
public : Fsj[JE  
template < typename T > *G41%uz  
  struct result_1 ,`@|C Z-4A  
  { mP[u[|]  
  typedef int result_type; 26K~m@  
} ; :q1r2&ne  
$7d"9s\$"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $u"$mg7x  
p n>`v   
template < typename T > R,1,4XT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^0-=(JrC  
  { ]!:Y]VYN)\  
  do e*s{/a?,  
    { IyP].g1"U  
  act(t); -#x\E%v.F  
  } =LnAMl#9  
  while (cd(t)); 1_lL?S3,a@  
  return   0 ; w,9F riW  
} 3vU (4}@  
} ; P$I\)Q H  
Y&:i^k  
5K{h)* *5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OhEL9"\<  
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。 -m/4\D  
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。 qDAjW)w Jp  
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。 T<)z2Bi  
下面就是产生这个functor的类: M7 !" t  
E76:}(  
BUyA]  
template < typename Actor > --kK<9J7  
class do_while_actor sKO ;p  
  { )zo ;r!eP  
Actor act; '%N)(S`O7P  
public : j83 V$ Le  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _@2G]JD  
e IA=?k.y  
template < typename Cond > J]B5w{??b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N<99K!   
} ; Z]BR Mx  
gBu4`M  
lV'83  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =w-H )  
最后,是那个do_ EA.U>5Fq  
&=bI3-  
2-84  
class do_while_invoker mX^RSg9E}  
  { :f;|^(]"  
public : DAW%?(\,  
template < typename Actor > K>y+3HN[6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <H6Uo#ao  
  { %R"Fx$tQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); {wI0 =U  
} -S @:  
} do_; =P{RHhWy;  
's<}@-]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e{&gF1" [  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3yN1cd"#?  
最后来说说怎么处理break和continue BL67sva;  
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。 sa*-B  
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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