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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Sg$\ab$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0q>lW &J  
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{U3;  
~K96y$ DTE  
)R@gnTe  
-],?kP  
  class filler gk1S"H  
  { orHD3T%&  
public : 5r<(Z0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j*u9+.   
} ; zrO|L|F&P  
:\J bWj_j  
N^]>R :Stu  
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: 4Jr[8P0/A9  
\#jDQ  
/&d`c=nH  
sri#L+I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RM1uYFs<  
CD1=2  
_0["J:s9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :"^< aLj  
PL$F;d  
bJF/daC5  
.4W>9 8  
二. 战前分析 ls\E%d  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6a7iLQA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &i^NStqu  
yn[ZN-H~  
U_;J.{n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9sj W  
  /* --------------------------------------------- */ 8@KFln )[  
vector < int *> vp( 10 );  KdJx#Lc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Qf>Pb$c$U  
/* --------------------------------------------- */ w%dIe!sV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K!K"}%/_  
/* --------------------------------------------- */ XHM"agrhSQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W+ '}O<  
  /* --------------------------------------------- */ }l?_Cfvu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U<Y'.!  
/* --------------------------------------------- */ Yb3f]4EH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (+8xUc(w  
@n X2*j*u  
d.j'0w"   
F]A~~P  
看了之后,我们可以思考一些问题: d"6]?  
1._1, _2是什么? tW:/R@@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N8YBu/  
2._1 = 1是在做什么? ;u};& sm  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E9B*K2l^{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #K1BJ#KUt  
yX V|4  
(g/X(3  
三. 动工 5[2.5/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AV 5\W}  
O;e8ft '|  
e_k _ ty`  
FT/5 _1i  
template < typename T > o-=d|dWG  
class assignment _#D\*0J  
  { d<Q+D1  
T value; iynS4]`U  
public : tP Efz+1N  
assignment( const T & v) : value(v) {} hJo^Wo  
template < typename T2 > Y-3[KHD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L^Q+Q)zTh  
} ; hRa(<ZK  
#f3;}1(  
KCh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ym.l@(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Rs F3#H  
tkN3BQ  
NC.P 2^%  
T$^>Fiz{Se  
  class holder $#7J\=GZ+  
  { #}!>iFBcH  
public : r d6F"W  
template < typename T > q= yZx)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3']:1B  
  { +8)]m<  
  return assignment < T > (t); TjUZv1(L  
} fAM D2C  
} ; W-!Bl&jF[  
;*-@OLT_K  
mbX)'. +L  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: E/7vIg F  
qbU1qF/  
  static holder _1; ,|. *,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~nj bLUB  
FQ^<,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l!;_lH8W$  
而不用手动写一个函数对象。 F!)M<8jL&9  
Z cTL#OTP  
c2/R]%`)9  
EID)o[<  
四. 问题分析 Z6R: rq  
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。 }(+=/$C"#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 uZo`IKJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c{,y{2c]LT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 up &NCX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d{2 y/  
Im?= e  
五. 问题1:一致性 Oj"pj:fB  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  !u53 3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1<W4>~,wj  
,qe]fo >  
struct holder %jZp9}h  
  { v LBee>$  
  // <84C tv  
  template < typename T > 5y%un  
T &   operator ()( const T & r) const {b|3]_-/  
  { jSie&V@px  
  return (T & )r; ^Y{6;FJ  
} xTJ Sr2f  
} ; #a(%(k S  
pkXfsi-Nu  
这样的话assignment也必须相应改动: #hgmUa  
H~?*KcZ 0\  
template < typename Left, typename Right > cuQ7kECV  
class assignment 29a_ZU7e6  
  { b(#"w[|  
Left l; YN%=Oq  
Right r; <.r ]dCf  
public : qe5tcv}u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I&pr_~.  
template < typename T2 > !F+|Y"c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .DDg%z  
} ; lL(p]!K'  
3$?9uMl#  
同时,holder的operator=也需要改动: ;|>q zx  
}uF[Ra  
template < typename T > 5JBB+g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I&TTr7  
  { Gur8.A;Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MkG`w,  
} SON ^CvMs{  
});cX$  
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。 ku/\16E/k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pqyWv;  
k^H0b\hYY  
return l(rhs) = r; l|08  
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。 FX HAZ2/\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,|T*|2Gm  
M82.khm~jM  
template < typename Tp > {S5RK-ax  
class constant_t L6|Hgrj-u  
  { = n+q_.A  
  const Tp t; 81GQijq  
public : >_;kTy,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Nb~,`bu,2  
template < typename T > + ,@ FxZl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {0is wq'J  
  { BFBR/d[&  
  return t; m b%C}8D  
} Nk96"P$P  
} ; $|4cJ#;^L  
T;i?w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |-~b$nUe  
下面就可以修改holder的operator=了 0LetsDN7I  
K :1g"  
template < typename T > oM6j>&$b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F>(qOH.I  
  { E rr4 %-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <Z{vC  
} l6iw=b[?  
8)L'rW{q#  
同时也要修改assignment的operator() EzR%w*F>Q  
R[x7QlA;  
template < typename T2 > {eEBrJJeB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kUNj4xp)  
现在代码看起来就很一致了。 M{C6rm|  
iI3v[S  
六. 问题2:链式操作 2>F\&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KMUK`tbaI  
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。 FX H0PK  
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。 QB!jLlg(  
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。 PeO]lq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "yg.hK`  
1TKEm9j]u  
template < typename T > $aB /+,  
struct result_1 P+[QI U  
  { TqIAWbb&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "gFxfWIA  
} ; iJFr4o/R  
hT?6sWa  
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: lc]V\ 'e  
z)}3**3'y  
template < typename T > j7K5SS_]  
struct   ref \ jE CSV|  
  { ToV6lS"  
typedef T & reference; 4w 'lu"U  
} ; `,+#!)  
template < typename T > }K2 /&kZ  
struct   ref < T &> !_qskDc-  
  { b)N[[sOt  
typedef T & reference; xpF](>LC(  
} ; x Sv-;!y  
<>%,}j 9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Nwgu P  
KacR?Al  
template < typename T > rVY?6OMkd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t{!/#eQC  
  { )IQ*  
  return l(t) = r(t); VM7 !0  
} $H'8 #:[d_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^7.XGWQ)-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C@1CanL@3  
Bp :~bHf  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 m# JI!_~!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g6WPPpqus  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X2qv^G,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WE0}$P:  
最后的布局是: t#Th9G]1  
                Add te i`/  
              /   \ Bz?l{4".  
            Divide   5 c7\VTYT  
            /   \ 1pK6=-3w3  
          _1     3 |XRImeF'd  
似乎一切都解决了?不。 5k]XQxc6_  
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。 [u`6^TycP  
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。 f-4.WW2FN  
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: +td<{4oq8  
F+m[&MKL  
template < typename Right > -IadHX}]t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n@hl2M6.x9  
Right & rt) const >L gVj$Z  
  { OOokhZd`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /Y,r@D  
} F|Q H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zN%97q_  
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。 yG\UW&P  
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。 1]T|6N?  
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。 /%!~x[BeJ>  
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。 e'34Pw!m  
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? Ql8bt77eI-  
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: b._m8z ~  
m[spn@SF  
template < class Action > e # 5BPI  
class picker : public Action LEZ&W ;bCo  
  { ;$7v%Ls=  
public : gyev5txn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z, T#,  
  // all the operator overloaded rFey4zzz  
} ; pLnB)z?  
h./P\eDc  
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。 wO7t!35  
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: 4/'N|c.  
XV>@B $hu  
template < typename Right > 'Dath>Y=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }$&xTW_  
  { D<bI2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G(/DtY]  
} %?9Ok  
z\TLsx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Lg4YED9#  
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。 /ylc*3e'4  
9[VxskEh  
template < typename T >   struct picker_maker 0}]SUe^  
  { uFG<UF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gzf-)J  
} ; ]]2k}A[-I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;JT(3yK4>p  
  { D//=m=  
typedef picker < T > result; 8AL\ST51x"  
} ; }Cj8  
bcH_V| 5}  
下面总的结构就有了: %d2!\x%bG  
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。 })Yv9],6  
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。 NmpnJu|8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !l 6dg&  
至此链式操作完美实现。 /Vww?9U;  
TTZe$>f  
d ~`V7B2Y  
七. 问题3 p?# pT}1  
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。 Fky?\ec  
W\cjdd  
template < typename T1, typename T2 > )8,|-o=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0N;%2=2_E  
  { :Ht; 0|[H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s{}]D{bc  
} l dqLM  
nP3  E  
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: ;11x"S  
!*{q^IO9v&  
template < typename T1, typename T2 > B&0; 4  
struct result_2 ZDt?j   
  { 5(m(xo6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %,P >%'0  
} ; F@YKFk+a  
WFTvOFj  
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? >jg0s)RA'  
这个差事就留给了holder自己。 g>JLDQdc  
    K> g[k_  
]?+{aS-]?k  
template < int Order > V3Z]DA  
class holder; }baR5v  
template <> u=x+ J=AH  
class holder < 1 > O`[aU%4b  
  { iUi>y.}"P  
public : hX:"QXx  
template < typename T > }H> ^o9  
  struct result_1 Mkxi~p%<r  
  { ^h' Sla  
  typedef T & result; (V:E2WR  
} ; zP\7S}p7%  
template < typename T1, typename T2 > !]yO^Ob.E  
  struct result_2 zi9[)YqxPH  
  { CusF/>  
  typedef T1 & result; ').}Nz  
} ; 4<dcB@v  
template < typename T > 'a6<ixgo0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K<`osdp=&  
  { tJViA`@x  
  return (T & )r; 1\*\?\T>_  
} -a,-J]d0+  
template < typename T1, typename T2 > !E8X~DJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TfYVw~p_%  
  { }je,")#W  
  return (T1 & )r1; s#~GH6/  
} Hb} X-6N  
} ; >{gPN"S"a  
v{zMO:3  
template <> 4fk8*{Y  
class holder < 2 > Z;Ez"t&U  
  { J]l rS  
public : lGwl1,=  
template < typename T > h,aAw#NE*  
  struct result_1 X+L) -d  
  { -}O1dEn.  
  typedef T & result; 0R{dNyh{  
} ; *_a@z1  
template < typename T1, typename T2 > poGc a1  
  struct result_2 ;c~cet4  
  { 'o|30LzYgQ  
  typedef T2 & result; :I -V_4b  
} ; j 8*ZF  
template < typename T > Ya>oCr}K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Tc8 un.  
  { ];.pK  
  return (T & )r; 6"Bic rY  
} * #jsgj[  
template < typename T1, typename T2 > 0/S_e)U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hxCvk/7sT  
  { (Yp+bS(PU*  
  return (T2 & )r2; @d Jr/6Yx  
} >:D j\"o  
} ; WVVJ  
G}&Sle]  
 r.4LU  
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> >。 /|xra8?H[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,9WBTH8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !rqF}d  
c478P=g=5  
return l(i, j) = r(i, j); B}PIRk@a1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PO 6&bIr  
&f&z_WU  
  return ( int & )i; @|Rrf*J?%  
  return ( int & )j; aN"DkUYZM  
最后执行i = j; @)Ofi j  
可见,参数被正确的选择了。 'fW6 .0fXa  
g!-,]  
6/rFHY2q  
HttiX/2~  
P2bZ65>3y  
八. 中期总结 c%=IL M4  
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: jQ:OKh<Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hWX% 66  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N!g9*Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lT(oL|{#P  
rF]h$Z8o  
8']9$#  
M)U{7c$c7  
,_Z+8  
aG^4BpIP  
九. 简化 'Fmvu   
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。 !Y-98<|b M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k1QpKn*  
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: 6L)%T02C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y\ a1iy  
  +-*/&|^等 ~Q\3pI. |  
2. 返回引用。 () j =5KDu  
  =,各种复合赋值等 #5f-`~^C{  
3. 返回固定类型。 Yl3n2R /U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rb|U;)C  
4. 原样返回。 M%@!cW  
  operator, |o\8  
5. 返回解引用的类型。 ;aw=MV  
  operator*(单目) 9]@A]p!  
6. 返回地址。 ;cQ6g` bM\  
  operator&(单目) qTqwPWW*  
7. 下表访问返回类型。 rYbpih=x  
  operator[] dxmE3*b`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ll C#1  
  operator<<和operator>> Vv ?-"\Z>  
q#s,- uu  
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。 l g-X:Z.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m&?#;J|B$  
RRI"d~~F6  
template < typename Left > R;j!}D!4  
struct value_return |cR;{Z8?_  
  { ^pYxKU_O  
template < typename T > 9pX&ZjYP-  
  struct result_1 lR(+tj)9uO  
  { 3d e_V|%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PF53mUs4  
} ; *3?'4"B{8  
q,+yqrt  
template < typename T1, typename T2 > F~P%AjAx'  
  struct result_2 x= 5N3[5  
  { xLC3>>P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [Lzw#XE  
} ; F 9@h|#an  
} ; v~^{{O  
@CT;g\4  
;t|Ii8Ne  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dzDqZQY$  
/%;mqrdk  
下面我们来剥离functor中的operator() r_-_a(1R:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cj1cZ-  
9;B0Mq py  
return l(t) op r(t) , T8>}U(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =_:et 0  
return op l(t) -$dXE+&   
return op l(t1, t2) *^:N.&]  
return l(t) op rl #p".4q  
return l(t1, t2) op /so8WRu.  
return l(t)[r(t)] ;J ayoJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K5xX)oV  
6x%h6<#xh*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: j'HZ\_  
单目: return f(l(t), r(t)); njWL U!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n\^Tq<] a  
双目: return f(l(t)); _t Yx~J2.Q  
return f(l(t1, t2)); z}MP)|aH:  
下面就是f的实现,以operator/为例 M)2VcDy  
b)e *$)  
struct meta_divide n6BQk 2l  
  { !Rhl f.x  
template < typename T1, typename T2 > z}*9uZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &3n~ %$#N  
  { +,#$:fs u  
  return t1 / t2; Pc NkAo  
} a 0GpfW$t  
} ; .P7"e5g e  
pUV/ Ul]  
这个工作可以让宏来做: YLiSbLz1  
IVA mV!.z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2AO~HxF  
template < typename T1, typename T2 > \ #0y)U;dA+w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &L,nqc\3D5  
以后可以直接用 9Ru8~R/\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $ >u*} X9  
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 FXi{87F2  
(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。。。) f (F)1  
k[:bQ)H  
,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 &GB:|I'%7  
1ke g9]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~;#Y9>7\\'  
class unary_op : public Rettype rjp-Fw~1w  
  { 4DL)rkO  
    Left l; aD=A^ktx  
public : <7j87  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C'o64+W^  
?C&z]f3(:  
template < typename T > ~e+\k>^eN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ).sRv6/c  
      { S&b*rA02zp  
      return FuncType::execute(l(t)); 8(~K~q[Cr  
    } + EGD.S{  
Ns7(j-  
    template < typename T1, typename T2 > }l],.J\BGX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dVi!Q@y+  
      { CB/D4j;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;I}kQ!q  
    } 5`gQ~   
} ; EuyXgK>g  
[N#, K02mk  
yl1gx  
同样还可以申明一个binary_op WqXbI4;pJ  
~XWQhIAM4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bhp-jq'!B  
class binary_op : public Rettype Htgx`N|  
  { Xt@Z}B))pu  
    Left l; 1][S#H/?  
Right r; D IzH`|Y  
public : 5Drq9B9;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;bL EL"x%  
}9W4"e2)  
template < typename T > ~R26  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /|eA9 ]  
      { */|9= $54  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T2!6(, s9  
    } k+8q{5>A<  
m/y2WlcRx  
    template < typename T1, typename T2 > %+K<<iyR|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `R=HKtr?  
      { ?`#/ 8PN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kZerKP  
    } mM-8+H?~b  
} ; y10h#&k  
cQ" ~\  
L>a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 qycI(5S,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5_z33,q2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Tny%7xSx1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +[tE^`-F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y5FbU  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *?Kr*]dnLl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f1_<G  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %ve:hym*  
下面是修改过的unary_op h}cy D7Wn  
Tp_L%F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \&iP`v`K  
class unary_op c(n&A~*AJ%  
  { w`il=ZAC  
Left l; y?a Acn$  
  n>^Y$yy}!  
public : *i- _6s  
JA'h4AXk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ( 2n>A D_  
[I$ BmGQ  
template < typename T > JNa"8  
  struct result_1 0VGPEKRh  
  { MF'$~gxo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S<WdZ=8sA  
} ; I]&#Dl/  
r]l!WRn  
template < typename T1, typename T2 > #&m0WI1  
  struct result_2 CO2C{~Q5  
  { -"h;uDz|z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .$%Soyr?,  
} ; >b6-OFJx  
;+<&8.=,)  
template < typename T1, typename T2 > vt;{9\Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sk:ws&D1u  
  { z6?)3'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z-LB^kc8oQ  
} _jNj-)RB_  
>9q&PEc  
template < typename T > W0k0$\iX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C#t'Y*  
  { mXUGe:e8  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8&Oa_{1+Q  
} '{J&M|<A  
;B?DfWX  
} ; &g.+V/<[  
awOd_![c'  
%_(H{y_!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug H'LD}\K l  
好啦,现在才真正完美了。 n[]tXrhU  
现在在picker里面就可以这么添加了: AwTJJ0>  
z%e8K(  
template < typename Right > @~#Ym1{W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Pp| *J^U 4  
  { aAA9$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]6{*^4kX  
} fuA&7gNC  
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。 6X\ 2GC9  
qqu.EE  
x,otFp  
Oer^Rk  
3Ezy %7  
十. bind KLL;e/Gf  
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。 S=nP[s  
先来分析一下一段例子 ,uPJ_oZs  
Z-U-N  
^RP)>d9Xp{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gCN$}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]Z oD'-,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >^Yq|~[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;?6No(/  
我们来写个简单的。 }4{fQ`HT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :Pg}Zz<  
对于函数对象类的版本: MzP7Py 8.  
`KCh*i  
template < typename Func > 2{Chu85   
struct functor_trait cI=r+ OGk*  
  { u@.>Z{h  
typedef typename Func::result_type result_type; 2PeR   
} ; }->.k/vc  
对于无参数函数的版本: Ht-t1q  
d)[;e()  
template < typename Ret > 9Li%KOY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eXkujjSw"  
  { 3VUWX5K?  
typedef Ret result_type; uu/+.9  
} ; I0'[!kBF|  
对于单参数函数的版本: Kv@e I$t5  
xy<`#  
template < typename Ret, typename V1 > $Y9jrR'w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yR~R:  
  { d7&eLLx  
typedef Ret result_type; cDoo*  
} ; SR8qt z/V  
对于双参数函数的版本: {66fG53x  
N,J9Wu ZJ\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yg2uC(2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W>=o*{(YO  
  { >;#=gM  
typedef Ret result_type; 4#(ZNP  
} ; O Lc}_  
等等。。。 z**hD2R!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3s:%2%jVK  
^Q{Bq  
template < typename Func > #-Z8Z i"44  
struct func_return #-"VS-.<  
  { ]O` {dnP  
template < typename T > t UR c bwV  
  struct result_1 jhGlG-^  
  { EQe5JFR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %Td )0Lqp  
} ; Dw2Q 'E  
CN2_bz  
template < typename T1, typename T2 > ,WQ^tI=O  
  struct result_2 #u5~0,F  
  { O3N_\B:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J R PSvP\  
} ; D%7kBfCb  
} ; &48_2Q"{  
f{lZKfrp  
aVe/ gE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +<.\5+  
XTeb9h)3  
template < typename Func, typename aPicker > ; U`X 6d  
class binder_1 nd{R 9B  
  { 6e25V4e?I  
Func fn; ibdO*E  
aPicker pk; p{=QGrxB*  
public : 3|rn] yZ  
=/+#PVO  
template < typename T > "%@uO)A /  
  struct result_1 Ra3ukYG[  
  { G_Ay   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]$M<]w,IJ2  
} ; *OdX u&5  
R: aYL~  
template < typename T1, typename T2 > 0m+8P$)C%  
  struct result_2 z}.D" P+  
  { WjM>kWv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =f:(r'm?r.  
} ; >!9h6BoGV  
kA7(CqUW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \,sg)^w@  
y~F<9;$=  
template < typename T > c-5jYwV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3SARr>HRyI  
  { ~4)Y#IxL  
  return fn(pk(t)); PM4>ThQ  
} w}M3x^9@  
template < typename T1, typename T2 > 2[dIOb4b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %^9:%ytt  
  { y,<$X.>QO|  
  return fn(pk(t1, t2)); [U_[</L7  
} H/+{e,SW"  
} ; ]@SU4  
7nz!0I^   
w{'2q^>6*  
一目了然不是么? 4&N$:j<  
最后实现bind IM ad$AKc  
C(]'&~}(  
ARx0zI%N  
template < typename Func, typename aPicker > )o8g=7Jm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ K/swT{f  
  { { (\(m/!Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _=6OP8  
} ?mOg@) wx  
Yg6I&#f7&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j??tmo  
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。 KzkgWMM  
;,0lUcV  
十一. phoenix j, t~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ck$2Ue2`@w  
6;JP76PD  
for_each(v.begin(), v.end(), 5.k}{{+  
( VD#!ztcY'  
do_ \Hs|$   
[ O3ZM:,.  
  cout << _1 <<   " , " j@ C0af  
] *mV&K\_  
.while_( -- _1), l7Lj[d<n  
cout << var( " \n " ) _>v0R'  
) _j 5N=I{U  
); dwp: iM  
4zzlazU  
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: =xBT>h;  
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 C*O ,rm}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _:5=|2-E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Uk02IOXQ  
/:Y9sz uW`  
f N0bIE Y  
template < typename Cond, typename Actor > u 6(GM  
class do_while ;>C9@S+  
  { OT+Ee  
Cond cd; \c68n  
Actor act; !a4cjc(  
public : fkBLrw  
template < typename T > ^5>du~d  
  struct result_1 IM$0#2\  
  { wDZ  
  typedef int result_type; G)~MbesJ  
} ; /4H[4m]I  
N Z)b:~a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Pn J*Zea  
r!~(R+,c  
template < typename T > Lxz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s~)L_ p  
  { a! ?.F_T9A  
  do eB7>t@ED  
    { S{ey@ X(  
  act(t); b^%?S8]h  
  } lc" qqt  
  while (cd(t)); #TIX_RXh  
  return   0 ; zfirb  
} }U(\~ =D  
} ; K`~BL=KI  
[\88@B=jXP  
Pf{`/UlD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :cEd[Jm9  
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。 D7M0NEY  
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。 6hLNJ  
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。 W\'Nv/L  
下面就是产生这个functor的类: J &{qppN  
I'xC+nL@  
sE-x"c  
template < typename Actor > C?{D"f`[]  
class do_while_actor //~POm  
  { bd} r#^'K  
Actor act; vJ~4D*(]l  
public : [ k!-;mi   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DgC3 > yL  
N?\bBt@  
template < typename Cond > tF<^9stM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2]2{&bu  
} ; h-Tsi:%b  
bd,Uz% o_  
1% asx'^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z~BD(FDI  
最后,是那个do_ 4[2=L9MIo~  
WC3W+v G7  
-)4uYK*  
class do_while_invoker KbXbT  
  { ;I[ht  
public : xOwNCh  
template < typename Actor > K5 5} Wi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o lYPlH F  
  { yJF 2  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8$2l^  
} <sgZ3*,A  
} do_; ov?.:M  
o9_(DJ<{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F5<"ktnI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "L9C  
最后来说说怎么处理break和continue [u/zrpTk  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 >{j,+$%kp  
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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