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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @sf 90&f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fCEz-TMW  
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, kC^.4n om  
StQ@g  
rH}fLu8,;Q  
C%H9[%k  
  class filler oK-!(1A-  
  { IbdM9qo7  
public : Mz|L-62  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6 nGY^  
} ; -gKpL\  
0P 5BArJ?  
kP,7Li\  
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: :Z2tig nL  
l`rC0kJ]  
dm^H5D/A  
U'3Fou}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }bfn_ G  
*)PG-$6X&  
$N.`)S<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tjb/[RQ  
aV|k}H{wt  
.Dv=p B,u  
3&J&^O  
二. 战前分析 ?6:cNdN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Fd !iQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :Ee?K  
],?pe  
.98.G4J>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M]ap:  
  /* --------------------------------------------- */ u:4["ViC  
vector < int *> vp( 10 ); tyXl}$)y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dF2@q@\.+  
/* --------------------------------------------- */ W]LQ &f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <3#<I)#  
/* --------------------------------------------- */ :,C%01bH|l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); utd:&q|}  
  /* --------------------------------------------- */ +{&+L0DfH~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y\_wWE  
/* --------------------------------------------- */ -lp"#^ ;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :J%'=_I&H  
rsSue_Q  
p+D=}O  
b{HhS6<K?  
看了之后,我们可以思考一些问题: DNho%Xk  
1._1, _2是什么? IgA.%}II}  
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。 /W9 &Ke  
2._1 = 1是在做什么? 4I.1D2 1jA  
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。 -h9#G{2W[  
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。 83?1<v0%  
Zi3T~:0p:  
^n71'MW  
三. 动工 <UAP~RH{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QE6El'S  
|B|@GF?:  
yam}x*O\xn  
BA`:miH<  
template < typename T > UG=I~{L  
class assignment <rMv0y+r  
  { ,9UCb$mh  
T value; zn[QvY  
public : .P%ym~S  
assignment( const T & v) : value(v) {} zW)gC9_|m-  
template < typename T2 > E.#6;HHzN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KZ4zF  
} ; 1*#bfeoM  
5h(jeT8"  
u7(];  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =f4< ({9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \CtQ*[FmN  
,7I},sZj   
/b+;: z  
NE[y|/  
  class holder 0&B:\  
  { YME[%c2x  
public : RK;;b~  
template < typename T > Q(blW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -=>U =|  
  { (7 ijt  
  return assignment < T > (t); mLULd}g/o  
} skK*OO 2-  
} ; kyK'  
$"1pws?d  
`;}H%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Rj&qh`  
'oCm.~;_  
  static holder _1; 2b!j.T#u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y^X:vI  
Np)ho8zU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rx}*u3x=  
而不用手动写一个函数对象。 F1\`l{B,\  
&! OGIYC(  
bm^X!i5  
3~:0?Zuq  
四. 问题分析 t,1in4sN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Q-jf8A]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hLSTSD}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G#'Q~N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jF4csO=E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UIz:=DJ  
'6+Edu~Ho)  
五. 问题1:一致性 Y.(v{l  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q;Q%SI`yT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yz8-&4YRNd  
J2'W =r_#  
struct holder ,y{0bq9*2  
  { _2#zeT5  
  // CQ$::;  
  template < typename T > /M]eZ~QKD  
T &   operator ()( const T & r) const sK`< kbj  
  { >eRZ+|k?N  
  return (T & )r; "0b?+ 3_{G  
} x'zihDOI  
} ; 0s )cVYppe  
OWZS3Y+  
这样的话assignment也必须相应改动: q;ZLaX\bFl  
d&5c_6oW  
template < typename Left, typename Right > >6IXuq  
class assignment /MhS=gVxM  
  { HLM;EZ  
Left l; _/ct=  
Right r; pFEZDf}:  
public : \WiqN*ZF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q:pzL "bT  
template < typename T2 > 2+,5p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |7 ]?>-  
} ; Yg[ v/[]  
0hFH^2%UY  
同时,holder的operator=也需要改动: |>Z&S=\I)  
xv^Sh}\}  
template < typename T > W"dU1]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RZW$!tyI=  
  { %3rTQ:X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =l_rAj~I|  
} Zd8drT'@#  
-% >8.#~G  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 D DQs42[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {K<uM'ww>  
{>wI8  
return l(rhs) = r; m"<4\;GK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1B6C<cL:sU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KUF$h Er  
d3Y(SPO  
template < typename Tp > .N/GfR`0/<  
class constant_t r|*:9|y{"/  
  { R$Zv0a&  
  const Tp t; |MR%{ZC^i  
public : 3R'.}^RN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qZXyi'(d  
template < typename T > IhUW=1& J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L'13BRu`  
  { 4sb )^3T  
  return t; r@olC7&  
} V_Xy2<V  
} ; $4DFgvy$  
"!xvpsy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :-w@^mli  
下面就可以修改holder的operator=了 8n;kK?  
@55bE\E?@  
template < typename T > ^I@ey*$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]Mn&76 fu  
  { anK[P'Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (~=Qufy  
} |^Y*~d<H  
3aEt>x  
同时也要修改assignment的operator() sk~za  
?hxK/%)  
template < typename T2 > y>@v>S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `@4 2jG}*  
现在代码看起来就很一致了。 :-$cdZ3E  
2IKxh  
六. 问题2:链式操作 ]#vWKNv:;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EW ~*@H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Y=5!QLV4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w}IL 8L(D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )\um "l*\c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =]!8:I?C<  
iPA@<D%  
template < typename T > -zPm{a  
struct result_1 Dm>T"4B`/  
  { Z"l`e0 {  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6*Rz}RQ  
} ; [ q22?kT  
8nW#Q <s  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: MX]<tR`  
"2$C_aE  
template < typename T > NbSkauF~b  
struct   ref a8Nl' f*0  
  { O$<kWSC  
typedef T & reference; @ITJ}e4  
} ; d?.ewsC  
template < typename T > "xi)GH]H_  
struct   ref < T &> }PUQvIGZZ&  
  { i.C+{QH  
typedef T & reference; MZv In ZS  
} ; UzWf_r  
Tm 6<^5t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N[~ RWg  
)\8l6Gw  
template < typename T > /z.Y<xOc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bODCC5yL  
  { [8v v[n/  
  return l(t) = r(t); sFsp`kf  
} <}&n}|!  
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。 IXDj;~GF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AQw1,tGV  
(Z fY/  
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 OTY9Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R%=u<O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /PafIq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZBUEg7c  
最后的布局是: ~xer ZQgc  
                Add [Abq("9p\  
              /   \ w^6rgCl  
            Divide   5 `A_CLVE  
            /   \ p8aGM-+40W  
          _1     3 <%Zg;]2H`  
似乎一切都解决了?不。 _Ryt|# y  
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。 c |.~f+  
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。 MqDz cB]  
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: '_N~PoV  
.B_LQ;0:   
template < typename Right > jdqVS@SD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JR] /\(  
Right & rt) const l 8qCg/ew  
  { O~?H\2S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M_lQ^7/  
} &mXJL3iN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z~\a]MB  
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。 Z?ZiK1) K  
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。 P MV;A{T  
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。 Xn@\p5<  
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。 hLK5s1#K  
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? 0}tf*M+a  
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: <&^P1x<x  
_4Z|O]  
template < class Action > 7}>Zq`]~  
class picker : public Action h8B:}_Cu  
  { _IYd^c  
public : T#KF@8'-  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  `S$zwot  
  // all the operator overloaded dCc"Qr[k  
} ; T5H[~b|9-  
T;!: A  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }-4@EC>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: zW.I7Z0^  
N1/)F k-z  
template < typename Right > ldk (zAB.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <cS"oBh&u0  
  { g^ .g9"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @`t#Bi9  
} H2[VZ&Pg  
7~&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r*_z<^d  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Bp&7:snGt  
mqe83 k%  
template < typename T >   struct picker_maker Bu_/yKW  
  { y.vYT{^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^F\RM4|,  
} ; 1 1Sflj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m03D+@F  
  { JV_VF'  
typedef picker < T > result; bvn%E H  
} ; X?'ShXI  
T1$=0VSEa+  
下面总的结构就有了: y#tuwzE  
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。 B\^myg4  
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。 )c*NS7D~f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0APh=Alq  
至此链式操作完美实现。 ^i+ d3  
_C"=Hy{  
C.]\4e  
七. 问题3 4gD;XNrV  
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。 :DWvH,{+&  
|z.x M>  
template < typename T1, typename T2 > l$_q#Kd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0SS,fs<w3  
  { J n>3c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P'}WmE'B}F  
} 2:[ -  
J:D{5sE<|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [7Fx#o=da  
r{LrQ  
template < typename T1, typename T2 > }`fFzb  
struct result_2 96ydcJY0'  
  { @~p;.=1]F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y-#{v.|L  
} ; k]>1@t  
I'h|7y\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Sjb[v  
这个差事就留给了holder自己。 vC#_PI  
    fl@=h[g#t  
x)}.@\&%  
template < int Order > &JUHm_wd&S  
class holder; fI<|]c}P&J  
template <> <b.O^_zQF  
class holder < 1 > yj$a0Rgkv  
  { 2eC`^  
public : bv:M zYS  
template < typename T > OkNBP 0e}  
  struct result_1 78~;j1^6u  
  { J^w!?nk  
  typedef T & result; <ztcCRov  
} ; \|@u)n_  
template < typename T1, typename T2 > _s{;9&qX]  
  struct result_2 WMi$ATq  
  { >PbB /->  
  typedef T1 & result; ~SzHIVj:6  
} ; Nh^ lC  
template < typename T > 4 * n4P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I@/s&$H`l  
  { Sgp1p}  
  return (T & )r; tRZA`&  
} fvE:'( #?  
template < typename T1, typename T2 > r+RFDg/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xcHuH -}  
  { 3a Y^6&  
  return (T1 & )r1; x& a<u@[wa  
} M7`iAa.}  
} ; B0+r  
Z>l%:;H  
template <> C<B+!16  
class holder < 2 > PKjM1wqaG@  
  { ~fF_]UVq3  
public : c3__=$)'kP  
template < typename T > zk++#rB  
  struct result_1 ,@Fde=Lw  
  { vk><S|[n  
  typedef T & result; Mn<#rBE B  
} ; e+~Q58oD  
template < typename T1, typename T2 > ?mi1PNps#  
  struct result_2 hU|TP3*  
  { ^]zC~LfG  
  typedef T2 & result; ']&rPv kL  
} ; zz m[sX}  
template < typename T > F1A7l"X]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CT0 ~  
  { a%YohfsY?U  
  return (T & )r; lKSd]:3Xm  
} S_ER^Pkg  
template < typename T1, typename T2 > z)_h"y?H{%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /^pPT6  
  { A. 5`+  
  return (T2 & )r2; i-FsA  
} Vh}F#~BrI  
} ; H&*KpOL  
qP5'&!s&!  
BG9.h!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 eEmuE H@X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'DdR2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "6t#   
pNNvg,hS8  
return l(i, j) = r(i, j); ))xP]Muv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Oz1S*<]=,~  
b haYbiX?  
  return ( int & )i; U6xs'0  
  return ( int & )j; ;&} rO.0  
最后执行i = j; ^Q9!DF m  
可见,参数被正确的选择了。 +:ih`q][b  
G ~X93J  
_I/uW|>  
t3 rQ5m  
<$@*'i^7Ez  
八. 中期总结 #V-0-n,`  
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: MO-7y p:K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }UzRFIcv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Wz+7CRpeP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x='T`*HD  
vrX@T ?>  
[X^Oxs  
5H79-QLd  
= P@j*ix  
|y$8!*S~(  
九. 简化 | k?r1dj%O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i$gH{wn\`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PBOZ^%k  
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: xe@11/F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vo`,|3^  
  +-*/&|^等 8Cef ]@x  
2. 返回引用。 rE?Fp  
  =,各种复合赋值等 *-`-P  
3. 返回固定类型。 Hw 1:zro  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]9PQKC2&  
4. 原样返回。 )cV*cDL1j  
  operator, TjY-C m  
5. 返回解引用的类型。 ?2nF1>1  
  operator*(单目) yFY:D2  
6. 返回地址。 kK~,? l  
  operator&(单目) nm#,oX2C  
7. 下表访问返回类型。 60z8U#upM  
  operator[] @;t6Slc"~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [ f;o3  
  operator<<和operator>> *Y`c.n"  
vhd+A  
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。 $_f"NE}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3%L@=q  
><wYk)0E  
template < typename Left > O6"S=o&  
struct value_return 6%a:^f]  
  { TGH"OXV*@  
template < typename T > )%wNVW 0C  
  struct result_1 N%Uk/ c'  
  { n^iq?u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y Q-{ CJ,  
} ; rsn^Y C  
\'CA:9V}  
template < typename T1, typename T2 > uD4j.%  
  struct result_2 n5+Z|<3)  
  { *W-:]t3CR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^`?M~e2FZ8  
} ; p;Nq(=] \  
} ; `e4gneQY  
y8j6ttQv=t  
}l7@:ezZZ7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *!MMl]gU?  
2bu>j1h  
下面我们来剥离functor中的operator() GyF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v2jpao<K  
2(AuhZ>  
return l(t) op r(t) XiO~^=J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +SNjU"x  
return op l(t) gP.PyYUV  
return op l(t1, t2) Yfr4<;%  
return l(t) op b_Dd$NC  
return l(t1, t2) op /Ref54  
return l(t)[r(t)] N|e#&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?/q\S  
4o|<zn  
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: jSMxba]  
单目: return f(l(t), r(t)); 8(>2+#exw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2 9#jKh  
双目: return f(l(t));  P0 9f  
return f(l(t1, t2)); `8/D$  
下面就是f的实现,以operator/为例 J%FF@.)k  
s("\]K  
struct meta_divide ipC <p?PpR  
  { vYg>^!Q  
template < typename T1, typename T2 > n7/>+V+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y/ I32@  
  { k}0b7er=R  
  return t1 / t2; "1Y'VpKm(~  
} yT-qT_.  
} ; gy Ey=@L  
%J L P=(  
这个工作可以让宏来做: B  
iAo/Dnp2J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]j0/.pG  
template < typename T1, typename T2 > \ ] @:x<>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ckYT69U  
以后可以直接用 0.[tEnLZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l[<U UEjZJ  
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 H/y,}z  
(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。。。) y96HTQ32  
\Oxyc}&  
d:pGdr& .  
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 GH \ Sy  
G!+Mu2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C6'K)P[p  
class unary_op : public Rettype ZeqsXz  
  { @{"?fqo  
    Left l; MK(~  
public : s:3b.*t<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `|2g &Vn  
14DhJUV"b  
template < typename T > c~+KrWbZ~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HR ;I}J 9  
      { _2TL>1KZt  
      return FuncType::execute(l(t)); 24u_}ZQzY  
    } DTlId~Dyq  
( 8X^pL  
    template < typename T1, typename T2 > uUb`Fy9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x\oSD1t,  
      { ;!A=YXB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h[mJ=LIrg  
    } On|b-  
} ; 5z&>NI  
6AdC  
O-huC:zZh  
同样还可以申明一个binary_op m}7Nu  
cn Oh j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A*g-pJ h  
class binary_op : public Rettype @nAl*#M*D  
  { "W~vSbn7  
    Left l; R.cR:fA  
Right r; >p'{!k  
public : M@o^V(j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cu!]-c{  
JT&RaFX  
template < typename T > _+X-D9j(l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a7685Y  
      { j^%N:BQ&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \ef:H&r  
    } ^HxIy;EQ<z  
u 7:Iv  
    template < typename T1, typename T2 > A"z9t#dv@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 74  &q2g{  
      { d^f rKPB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *%Fu/  
    } Sy' ]fGvx  
} ; %DA&txX}w  
53 -O wjpx  
)KEW`BC5T  
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 ]6F\a= J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 f> bL }L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,Ha<lU2K  
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。 SF`(`h0e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [N12X7O3  
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。。。 d&\3}uH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z&79: 9=#>  
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) G:3szz  
下面是修改过的unary_op p{}4#+-<#H  
A$]s{`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~GcWG4  
class unary_op ?(n v_O  
  { Xdw pn+7s  
Left l; Y2;2Exp^  
  T];dFv-GT  
public : uuxVVgWp{  
qXhdU/ =  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0zE@?.  
k(M:#oA!  
template < typename T > QZtQogNy#  
  struct result_1 rOz1tY)l0d  
  { v`{N0R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x|O^#X(,  
} ; gq"d$Xh$x7  
N/ f7"~+`  
template < typename T1, typename T2 > 6]4#8tR1_  
  struct result_2 /M+Du,  
  { T@Y, 7ccpd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nke!!A}\|  
} ; J/O{x  
kY @(-  
template < typename T1, typename T2 > ![ sXR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wYg!H>5  
  { 6JDaZh"=K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n_3 R Q6  
} JXM]tV  
uKd4+Km  
template < typename T > L,[Q{:CS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]8}51y8  
  {  ?C#E_  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0ZM(heQ  
} b>Y{,`E3  
R(`:~@ 3\6  
} ; 15,JD  
p[(I5p: L  
nYFrp)DLK  
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 jn:_2g[  
好啦,现在才真正完美了。 |K"Q>V2y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZZ7qSyBs?  
7/ ?QZN  
template < typename Right > ]%)<9 ]}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Qr9;CVW  
  { y TD4![  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6,a H[ >W  
} * <\K-NSL  
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。 Xv|=RNz  
@phVfP"M  
fEX=csZ86  
mL=d E Q  
ocFk#FW  
十. bind z -!w/Bv@  
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。 Aeb(b+=  
先来分析一下一段例子 XzHR^^;u"*  
^J5{quV  
IQRuqp KL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v6s,lC5qR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B*,)@h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0Gc@AG{  
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。 pL5cw=  
我们来写个简单的。 1^4:l!0D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ) ](ls@*  
对于函数对象类的版本: I5_HaC>  
/\c'kMAW!  
template < typename Func > %'yrIR  
struct functor_trait <;6{R#Tuh  
  { iCE!TmDT  
typedef typename Func::result_type result_type; eHuJFM  
} ; eHyUY&N/  
对于无参数函数的版本: W&IG,7tr  
n7cy[%yT  
template < typename Ret > N-\N\uN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3R3H+W0{  
  { kFv*>>X`  
typedef Ret result_type; <qwf"Ey  
} ; e@Lxduq  
对于单参数函数的版本: 5e /YEDP  
(?fU l$q\  
template < typename Ret, typename V1 > _^r};}-}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dRX~eIw  
  { j#1G?MF  
typedef Ret result_type; `m7<_#Y  
} ; *Jd"3Si/  
对于双参数函数的版本: D%p*G5Bg3  
C9!t&<\ }  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > > S>*JP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Nmj)TOEPW  
  { mGjB{Q+  
typedef Ret result_type; *M1GVhW(+  
} ; :V(LBH0  
等等。。。 0O9b 7F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JWix Y/  
^#Ha H  
template < typename Func > 7k( }U_v  
struct func_return 68Fl/   
  { %S`& R5  
template < typename T > 0%ul6LvM  
  struct result_1 <RY =y?%z  
  { ; oyV8P$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K(EJ`2]:r  
} ; /jG?PZ=m  
+e>SK!kB7  
template < typename T1, typename T2 > #ibwD:{  
  struct result_2 UK ':%LeL  
  {  ]n!V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  U?*zb  
} ; 3~~X,ZL  
} ; Mg;pNK\n  
~_\Ra%  
{821e&r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CS7b3p!I  
u>*a@3$f  
template < typename Func, typename aPicker > 'J,UKK\5  
class binder_1 5/=$p:E>  
  { ';tlV u  
Func fn; ?zW'Hi  
aPicker pk; A2|Bbqd  
public : )A8#cY!<  
 b`jR("U  
template < typename T > :_8K8Sa  
  struct result_1 g3:@90Ba  
  { GV0\+A"vD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AxH;psj  
} ; 6g| ,]{  
v$y\X3)mB  
template < typename T1, typename T2 > T}&A-V$  
  struct result_2 ZISIW!  
  { uY]';Ot G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; . g#}2:3  
} ; 4uXGp sL  
K4Q{U@ZJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9@*pC@I)  
h4hAzFQ.s  
template < typename T > Y~UuT8-c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QVT0.GzR  
  { e>MtDJ5  
  return fn(pk(t)); 2{ F-@}=  
} |]&3*%b@  
template < typename T1, typename T2 > u$\.aWol  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #{6VdWZ  
  { T|~5dZL  
  return fn(pk(t1, t2)); ~c EN=(Z~r  
} /TMVPnvz.  
} ; F5*-HR  
]46h!@~aC  
v;(cJ,l  
一目了然不是么? V IzIl\<aM  
最后实现bind Ne u$SP  
-'&l!23a~  
XJ7B?Z g  
template < typename Func, typename aPicker > f#s6 'g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )z7CT|h7S  
  { `wi+/^);  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1uo- ?k  
} VzT*^PFBg  
h% -=8l,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $O|Xq7dp  
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。 ,a5q62)q  
02]HwsvZ  
十一. phoenix <aPZE6z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a j?ZVa6  
WL+EpNKSf  
for_each(v.begin(), v.end(), 4 $k{,  
( Id?-Og2i V  
do_ /Z2u0jNArP  
[ ) gl{ x  
  cout << _1 <<   " , " ug%7}&  
] t]B`>SL3W  
.while_( -- _1), z(A60b}  
cout << var( " \n " ) g0 Q,]\~  
) zTue(Kr  
); Yup#aeXY/  
\4 b^*`d  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }oD^tU IK  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %qV:h#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7^>~k}H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J{4=:feIC?  
K-'uE)  
Eq_@ xT0>  
template < typename Cond, typename Actor > @Mya|zb  
class do_while %|4Kak]:Q  
  { (%6fZ  
Cond cd; n{W(8K6d@[  
Actor act; c6b51)sQ"  
public : ,tXI*R  
template < typename T > @CM5e!  
  struct result_1 \FO`WUAF  
  { W /v &V#  
  typedef int result_type; SEnr"}  
} ; 8A0a/ 7Lj  
rrC\4#H[??  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~;b}_?%o  
#y&5pP:@  
template < typename T > -I4@6v E,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _gH$ ,.j/  
  { "Pc}-&  
  do E\}A<r  
    { 8i^ ./P  
  act(t); C\{ KB@C\*  
  } BJ_"FG  
  while (cd(t)); VOYQ<tg  
  return   0 ; N~b0b;e  
} `#ff`j|a  
} ; sMLXn]m  
k v_t6(qd  
;[4=?GL*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?}KD<R  
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。 le_a IbB"P  
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。 4YY!oDN:  
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。 du0o4~-  
下面就是产生这个functor的类: -F(luRBS(W  
2WLLI8  
` ,SNqi  
template < typename Actor > Cj}H'k<B  
class do_while_actor r(>812^\  
  { J(8?6&=ck  
Actor act; !ni 1 qM  
public : 1.N2!:&G|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )zy ;!  
\ C$t  
template < typename Cond > Qe!3ae`Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p7{H "AC  
} ; LB({,0mcX  
;,uATd|  
YvuE:ia  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I5QtPqB>  
最后,是那个do_ 0t(c84o5  
B1Pi+-t  
2( I4h[  
class do_while_invoker MSBrI3MqQ  
  { ,cS_687o  
public : cL%"AVsj >  
template < typename Actor > KiFTj$w,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2yFT` 5+H4  
  { 9Nna-}e?W  
  return do_while_actor < Actor > (act); \ntUxPox.  
} +Q"~2_q5/;  
} do_; T.')XKP)1N  
3*\Q]|SI!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8QL=%Pv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  y<m[9FC}  
最后来说说怎么处理break和continue EbX!;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。 2"shB(:z>  
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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