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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x4,[5N"}YK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dj}|EW4  
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, UzW]kY[A<  
=CO'LyG  
j%}9tM6[  
M"-.D;sa1  
  class filler olKM0K  
  { )u0 /s'  
public : 4UND;I&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B~b ='jN  
} ; }PM7CZSq  
5W=Jn?y2  
m -0EcA/  
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: #99=wn  
rC_saHo>#R  
wO6>jW 7  
\7IT[<Se  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (iIzoEpb8W  
x:h)\%Dg<  
c2L\m*^o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !#W3Q  
dp4vybJ  
/%)(Uz  
?}= $zN  
二. 战前分析 ~ _IQ:]k  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 riRG9c |  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7r2p+LP[  
#w8.aNU+]  
HVzkS|^F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P@% L.y B  
  /* --------------------------------------------- */ jy_4W!4a  
vector < int *> vp( 10 ); C0 /G1\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ='@ k>Ka+  
/* --------------------------------------------- */ rq1zvuUx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oFT1d  
/* --------------------------------------------- */ DyA1zwp}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  kq([c r  
  /* --------------------------------------------- */ \tY7Ga%c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L\!Oj5  
/* --------------------------------------------- */ `u_k?)lK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O}j@+p%M  
87m`K Str7  
f1?%p)C  
wA6E7vi'  
看了之后,我们可以思考一些问题: -B(p8YH  
1._1, _2是什么? 1QnaZhu'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ):A.A,skf  
2._1 = 1是在做什么? O[z6W.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [;o>q;75Jz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N vTp1kI]  
G:` So  
KC%&or  
三. 动工 CrG!8}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J25/Iy*byG  
*pABdP+  
D-O{/  
(cV1Pmn  
template < typename T > -Owb@Nw  
class assignment 7Jd&9&O U  
  { J6ed  
T value; t< RPDQ>  
public : Kaaz,C.$^  
assignment( const T & v) : value(v) {} A PrrUo  
template < typename T2 > M 9NT%7Il  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .F[5{XV  
} ; d/awQXKe7  
P0U&+^W"9  
4ElS_u^cP7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C~'.3Q6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?^LG>GgV  
d`% 7Pk  
b! teSf  
[57`V &c5  
  class holder x<@i3Y{[  
  { 7]i6 Gk  
public : 8dJ+Ei~M  
template < typename T > GiXs`Yt|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5@ Hg 4.  
  { Ekh)l0 l  
  return assignment < T > (t); G({VK  
} TI0=nfj  
} ; 4 Lz[bI  
?FEh9l)d\  
~:|V,1  
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: |cC&,8O:{  
m Ph=bG  
  static holder _1; "?FBbJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VuN#j<H  
!f}D*8\f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KTAQ6k  
而不用手动写一个函数对象。 2 zG;91^  
 =WEDQ\ c  
K4I/a#S'@6  
2L51 H(  
四. 问题分析 I1s$\NZ~]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 lhf5[Rp  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #\O'*mz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QIJ/'72  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i [Wxu M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {XD':2E  
D=Yr/qc?  
五. 问题1:一致性 Fq%NY8KNE  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +8"P*z,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bQPO'S4  
(m=1yj9  
struct holder Eb CK9  
  { A"R(?rQi=  
  // KuL+~  
  template < typename T > "|R75m,Id  
T &   operator ()( const T & r) const OI3j!L2f  
  { OKk" S_`  
  return (T & )r; `DM)tm3&m  
} Y##lFEt  
} ; h`(VMf'#  
s0 Z)BR #  
这样的话assignment也必须相应改动: }r;=<mc,O  
YN7`18u  
template < typename Left, typename Right > g`tV^b")  
class assignment "D KrQ,L  
  { 73SH[f[g  
Left l; @xBO[v  
Right r; <Q`3;ca^  
public : nKI?Sc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V ZtFgN$J  
template < typename T2 > m'k>U4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uyWw3>  
} ; oMOh4NH,x  
_j*I\  
同时,holder的operator=也需要改动: sD&V_ &i  
{+3g*s/HI  
template < typename T > {>XoE %  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6Ypc]ym=J  
  { ] ;CJ6gM~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <Z\{ijfvD  
} 2vb qz  
{wDe#c{_  
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。 <Of-,PcCV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v!$?;"d+  
wM3m'# xJ  
return l(rhs) = r; -lAY*2Jg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hTcU %Nc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7r.~L  
t~44ub6GN`  
template < typename Tp > L]&y[/\E1  
class constant_t ;d_<6|*M  
  { <=w!:   
  const Tp t; !4 lN[  
public : 4gWlSm)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u,N<U t  
template < typename T > ]1W]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "<%J^Z9G  
  { U6y`:G;.  
  return t; wfcR[  
} 1?.NJ<)F  
} ; {vZAOz7#  
u`Y~r<?P(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d\tY-X3  
下面就可以修改holder的operator=了 FV,aQ#  
Dca,IaT'  
template < typename T > H0.A;`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %Z,n3iND  
  { bD|VT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Pf?15POg&B  
} iun_z$I<+Z  
t~) g)=>  
同时也要修改assignment的operator() 4Tx.|   
o)DO[  
template < typename T2 > V7O7"Q^q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :Gx5vo  
现在代码看起来就很一致了。 W/~q%\M {  
)UVekkq>Q  
六. 问题2:链式操作 i->G {_gH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |`{$Ego:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 i XGy*#>V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 OPogH=vf  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rR#wbDr5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s B^ejH  
?FV%e  
template < typename T > A4b+:MQ*OX  
struct result_1 Nw-U*y  
  { dy'lM ;@-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `>)pqI%L[g  
} ; !;hp  
dxtG3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _ sy]k A  
up0=Y o@  
template < typename T > >g@@ yR,  
struct   ref 8s-X H  
  { `0!%jz=  
typedef T & reference; 4T v=sP  
} ; P97i<pB Y_  
template < typename T > *&R|0I{>  
struct   ref < T &> V)ag ss w?  
  { ^D9 w=f#a  
typedef T & reference; \~zm_-Hw@Y  
} ; {k[dg0UV  
^uVPN1}b^@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b.kV>K"X3  
E&U_@ bc-  
template < typename T > ZA@zs,o%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lLglF4  
  { m@0> =s~.  
  return l(t) = r(t); t=s.w(3t  
} "QD>:G;u  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kmtkh "  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z5EII[=$o  
^gR~~t;@  
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 ;lhW6;oI'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P6=5:-Hh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^),t=!;p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ez5>V7Y  
最后的布局是: yMD0Tj5ZQ  
                Add YNKvR  
              /   \ y|3("&)"S  
            Divide   5 *O)i)["  
            /   \ iWW >]3Q  
          _1     3 /WK1(B:  
似乎一切都解决了?不。 P.1Z@HC  
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。 V-X Ty iv  
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。 40dwp*/!  
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: ]k+(0qxG  
c>+68<H  
template < typename Right > ,pQ[e$u1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7m?fv Ky  
Right & rt) const jtE'T}!d  
  { 8qxZ7|Y@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |Z+qaq{X  
} r>CBp$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aMJ2bu  
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。 Xh/BVg7$  
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。 \pSRG=`  
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(~V7L>"i  
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。 Ap|g[J  
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? \(`C*d  
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: L&uPNcZ`-  
_?$w8 S%  
template < class Action > 0(&Rm R  
class picker : public Action a( N;| <  
  { @uG/2'B(  
public : c%+uji6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R9QW%!:,\2  
  // all the operator overloaded d5R2J:dI  
} ; %Q;:nVt  
,\d03wha  
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。 eW}-UeT  
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: sN5Mm8~  
lZ <D,&  
template < typename Right > pigu]mj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SxcE@WM  
  { Rz6kwh=q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -@B6$XWL  
} JRAU|gr  
4E1j0ARQQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T eu.i   
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。 iQLP~Z>,T  
X\*H7;k,  
template < typename T >   struct picker_maker "1%k"+&  
  { <DII%7q,6/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PGVP0H+RV  
} ; Vf=,@7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l\d[S]  
  { E33x)CP  
typedef picker < T > result; ng6E &<Z  
} ; yC4%z) t&R  
frV_5yK'  
下面总的结构就有了: w=0zVh_`(  
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。 niYD[Ra\xP  
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。 $v"CQD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y|W#VyM-  
至此链式操作完美实现。 <dz_7hR"  
/sPa$D  
]g,j  
七. 问题3 w]N;HlU  
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。 [=u@6Y  
0}T 56aD=!  
template < typename T1, typename T2 > k ,r*xt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s t#^pWL  
  { r|/9'{!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q trU_c2k  
} XjxI@VXzUV  
zgn`@y2  
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: (IA:4E}  
-OKXfN]  
template < typename T1, typename T2 > U<'z, Px6  
struct result_2 IA}.{zY~|  
  { 2|`Mb~E;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s= z$;1C  
} ; u~mpZ"9$ 3  
%O7?:#_  
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? ?}u][akM  
这个差事就留给了holder自己。 [d>2F  
    H$ :BJ$x@  
(dV7N  
template < int Order > *)HVK&'  
class holder; F`+S(APT8  
template <> oDG BC  
class holder < 1 > F:.8O ,%u  
  { !9j6l 0  
public : *0r!eD   
template < typename T > HPo><u  
  struct result_1 2&AX_#P  
  { 6k+tO%{~  
  typedef T & result; !L/.[:X  
} ; (+BrC`  
template < typename T1, typename T2 > f;&XTF5D^  
  struct result_2 vH E:TQo4  
  { uD ;T   
  typedef T1 & result; eq9qE^[Z&  
} ; ZOx;]D"s  
template < typename T > UM0#S}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kf$6D 79#  
  { \fYPz }wt  
  return (T & )r; X [?E{[@Z  
} zNEN[  
template < typename T1, typename T2 > t!>0^['g4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8Kn}o@Yd  
  { ICTjUQP  
  return (T1 & )r1; /~?[70B}E  
} yV&]i-ey  
} ; Oj2=&uz  
Q H>g-@  
template <> ";n%^I}  
class holder < 2 > l[nf"'  
  { 5\ }QOL  
public : (F:|tiV+  
template < typename T > !wro7ilMB  
  struct result_1 E!,jTaZz  
  { x"Ij+~i{l  
  typedef T & result; x3jjtjf  
} ; Dd$8{~h"G  
template < typename T1, typename T2 > azTiY@/  
  struct result_2 ZMK1V)ohn  
  { kkj_k:Eah  
  typedef T2 & result; $u)#-X;x  
} ; |Y2n6gkH[  
template < typename T > KT<N ;[;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ItAC=/(d  
  { w7<4D,hk  
  return (T & )r; GzT?I 7|M  
} 160BgFM  
template < typename T1, typename T2 > o+S?j*mv@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :/}=s5aQl/  
  { =knBwjeD  
  return (T2 & )r2; D2\EpL/  
} H Ds8M  
} ; :"+3Uk2  
*kJa$3*r  
| Y(  
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> >。 ,%y!F3m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iX>)6)uJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q+lCA#Sx  
=Q!V6+}nY^  
return l(i, j) = r(i, j); Jp~[Dm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DuC_uNJ  
~UsE"5  
  return ( int & )i; gLbTZM4i  
  return ( int & )j; )_Iu7b  
最后执行i = j; ; y>}LGG  
可见,参数被正确的选择了。 $^#q0Yx  
uU+?:C  
L1q]  
eHyIFoaC/  
"YV vmCp  
八. 中期总结 Hqu?="f=  
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: ',6d0>4 *  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xQqZi b5I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G4uOY?0N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 48 mTL+*  
W:2j.K9!  
1.a:iweN  
tA K=W$r  
:,'.b|Tl.b  
U a1Z,~ *  
九. 简化 R ~#&xfMd.  
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。 " _TAo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5N|hsfkx  
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: NRe=O*O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 36 ]?4, .  
  +-*/&|^等 6N.MC B^  
2. 返回引用。 S&'-wA Ed  
  =,各种复合赋值等 LO)QEUG  
3. 返回固定类型。 zR}vR9Ls  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tz%H1 `  
4. 原样返回。 `Z (`  
  operator, Ja%isIdh  
5. 返回解引用的类型。 X@~R<  
  operator*(单目) $oi8 <8Y  
6. 返回地址。 Ga;Lm?6-  
  operator&(单目) hOm0ND?;1  
7. 下表访问返回类型。 b .xG'  
  operator[] :Z3]Dk;y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d s}E|Q  
  operator<<和operator>> e.;B?0QrV  
l_T5KV  
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。 k| >zauK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Dwah_ p8  
YA8ZB&]En/  
template < typename Left > Qmj%otSg  
struct value_return #23($CSE  
  { +Ui%}^ZZ  
template < typename T > Mbtk:GuY  
  struct result_1 gyv@_}Y3  
  { RM!VAFH   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WAb@d=H{+>  
} ; e]7J_9t@  
ov'C0e+o  
template < typename T1, typename T2 > a &hj|  
  struct result_2 stOD5yi  
  { :j;_Xw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 28 ;x5m)N  
} ; { b7%Zd3-  
} ; D (Q=EdlO  
)AAPT7!U  
-$(2Z[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0C0ld!>r  
~*RBMHs  
下面我们来剥离functor中的operator() ?#u_x4==e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;QQ/bM&I  
K1-y[pS]E  
return l(t) op r(t) bHmn0fZ9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `q?@ Ob&  
return op l(t) sq}uq![?M  
return op l(t1, t2) ]hY4 MS  
return l(t) op /#e-x|L  
return l(t1, t2) op bbFzmS1  
return l(t)[r(t)] j`k :)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3}i(i0+  
j4eq.{$  
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: lD?]D&  
单目: return f(l(t), r(t)); UphZRgT!N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ":01M},RA  
双目: return f(l(t)); Y r 1k\q  
return f(l(t1, t2)); ?4lEHef  
下面就是f的实现,以operator/为例 WI\h@qSB  
Hr=?_Un"  
struct meta_divide x7c#kU2A&Z  
  { #h2 qrX&+  
template < typename T1, typename T2 > .&n;S';"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lAPPn g`  
  { =b#,OXQ  
  return t1 / t2; s^-o_K\*c  
} o1rH@D6/-  
} ; :74G5U8%  
5m rkw  
这个工作可以让宏来做: EZ)GW%Bm2  
W^1)70<y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8,?*eYNjb  
template < typename T1, typename T2 > \ QQX7p!~E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {3\{aZ8)  
以后可以直接用 a O(&<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |=sjG f  
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 a*Ng+~5)6  
(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。。。) p/Lk'h~  
Y q-7!  
)F%zT[Auph  
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 !+ ??3-q  
:.W</o~\s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2M?L++i  
class unary_op : public Rettype Ve\P,.  
  { _t\)W(E&  
    Left l; fBct%M 3  
public : 3 bl l9Ey  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ip;;@o&D  
"$N 4S9U  
template < typename T > ug9]^p/)^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =42NQ{%@;  
      { ?bl9e&/!  
      return FuncType::execute(l(t)); B3V+/o6  
    } -^= JKd &p  
$3{I'r]  
    template < typename T1, typename T2 > ,IQ%7*f;O_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const txe mu *  
      { ^h"F\vIpV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]Kp -2KW  
    } 8jfEvwY  
} ; "AHuq%j  
'Rw*WK  
=1% <  
同样还可以申明一个binary_op ]j^rJ|WTH  
OJPi*i5*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \$D41_Wt|  
class binary_op : public Rettype S+//g+e|f  
  { # l-/!j  
    Left l; ? ]hS^&  
Right r; (/3E,6gMk^  
public : 6yXMre)YV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >Ms_bfSK  
@7OE:& #V  
template < typename T > 3Vb/Mn!k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ??=su.b  
      { wlfq$h p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (t2vt[A6ph  
    } )TyI~5>;  
|FJc'&)J"  
    template < typename T1, typename T2 > !jyy`q=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MnD^jcx   
      { U&SgB[QHO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )VFS&|#\  
    } u_X(c'aE;  
} ; (c1Kg   
I8{ohFFo  
|NXe{q7{  
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 ='\E+*[$I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y_N h5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PW GN UNc  
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。  '' Pfs<!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V?o%0V  
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。。。 Hrj@I?4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1|xo4fmV  
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) ,ko0XQBl  
下面是修改过的unary_op _XUDPC(*qz  
!vH={40]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UaV8 !Z>  
class unary_op ETtoY<`#  
  { &Vmx<w  
Left l; 2N}h<Yd 9  
  +pJ~<ug]  
public : udGZ%Mr_  
qq[Enf|/y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ai.^~#%X  
Bz*6M  
template < typename T > T{mIk p<  
  struct result_1 P_%kYcX'  
  { rZ^VKO`~I1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,U#FtOec  
} ; spv'r!*\ed  
+]jJ:V  
template < typename T1, typename T2 > lehuJgz'OO  
  struct result_2 $BWA= 2$  
  { fd*<m8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;0]s:0WD0P  
} ; I vD M2q8f  
({kOgOeC  
template < typename T1, typename T2 > {^*D5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f^9ntos|  
  { E8PlGQ~z{d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xzOM\Nq?O  
} g%T`6dvT  
c-bTf$6}  
template < typename T > R:t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DzE_p- zs  
  { wBIhpiJX0  
  return OpClass::execute(lt(t)); -%6Y&_5VK  
} E_j=v \  
D|E,9|=v  
} ; Lt\=E8&rh  
OZi4S3k  
K:8. Dvn  
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 uEcK0>xp  
好啦,现在才真正完美了。 "|W``&pM  
现在在picker里面就可以这么添加了: XI58Cy*!  
=E4~/F}9/T  
template < typename Right > $SPA'63AC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Kzf^ras4u  
  { ` beU2N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W"ldQ  
} $>!tpJw  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \R (Yf!>  
vN3uLz'<  
[-'LJG Wb<  
^9A,j} >o-  
|^$?9Dn9.L  
十. bind BewJ!,A!  
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。 k#pNk7;MZ  
先来分析一下一段例子 *-.,QpgTX  
7) 37AKw  
`} :~,E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O t1:z:Pl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h^ =9R6im  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RqRyZ*n  
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。 Nr:%yvk%s  
我们来写个简单的。 { '1e?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: muKCCWy#  
对于函数对象类的版本: !0!r}#P  
#5}v?  
template < typename Func > 7bC)Co#:   
struct functor_trait { K *  
  { 9>hK4&m^  
typedef typename Func::result_type result_type; TxXX}6  
} ; m. "T3K  
对于无参数函数的版本: El4SL'E@  
i.G"21M  
template < typename Ret > !+Us)'L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e]@R'oM?#`  
  { w^wh|'u^_@  
typedef Ret result_type; J^)=8cy  
} ; Y!w {,\3  
对于单参数函数的版本: ^.~m4t`U  
;P!x/Ct  
template < typename Ret, typename V1 > r>3y87  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]gG&X3jaKq  
  { (H-}z`sy/@  
typedef Ret result_type; ~e#QAaXD#5  
} ; W:*  {7qJ  
对于双参数函数的版本: 66%4p%#b4  
\1mTKw)S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r0/o{Y|l6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o%.0@W  
  { SWPb=[WEz  
typedef Ret result_type; $3je+=ER  
} ; FCA]zR1  
等等。。。 ]iE) 8X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ISALR{Aq  
Z@ZSn0  
template < typename Func > w!~85""  
struct func_return \+Pk"M  
  { q$BS@   
template < typename T > ^U[yk'!Y  
  struct result_1 gO,2:,  
  { /XZ\Yy=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xw |6 #^  
} ; * J|]E(  
aYd`E4S+  
template < typename T1, typename T2 > kcyT#'=j  
  struct result_2 X;%*+xQ^  
  { V.^Z)iNf^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uPQrDr5  
} ; V/W{d[86G  
} ; ~ w,hJ `  
a0=>@?  
[[gfR'79{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x3]y*6  
 O)?  
template < typename Func, typename aPicker > M&~cU{9c  
class binder_1 !(>yB;u  
  { .Mu]uQUF  
Func fn; F=l.2t*9  
aPicker pk; Xl\yOMfp  
public : S1G3xY$0  
1./iF>*A  
template < typename T > 0V5{:mzA  
  struct result_1 S1D;Xv@  
  { 'e5,%"5(c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z|IFT1K  
} ; o]O  
A ^U`c'$  
template < typename T1, typename T2 > 1G62Qu$O  
  struct result_2 4oywP^I  
  { t o2y#4'.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UgAG2  
} ; vQhi2J'  
f$p7L.d<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T$r?LIa ,Q  
qbu5aK}+  
template < typename T > `R{ ZED l'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9G"-~C"e3  
  { "R9^X3;  
  return fn(pk(t)); {u_2L_  
} 19# A7  
template < typename T1, typename T2 > XbMAcgS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8@J5tFJ&%  
  { >S=,ype~G  
  return fn(pk(t1, t2)); PHHX)xK  
} n9N '}z  
} ; Y:'#jY*V  
N_qKIc_R  
@!:_r5R~N  
一目了然不是么? U7@)RJ  
最后实现bind &7m)K>E27  
bk{.9nz2  
%eDJ]\*^X  
template < typename Func, typename aPicker > PP_fTacX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H]d'#1G  
  { 95X!{\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k=8LhO  
} ~sUWXw7~  
T_1p1Sg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gg}^@h&?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {_<,5)c  
}$T!qMst{  
十一. phoenix ?~#{3b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aq<QKn U  
P|{Et=R`1  
for_each(v.begin(), v.end(), `p{,C`g,R  
( N>3X!K  
do_ 6A \Z221E  
[ 5|Or,8r(C  
  cout << _1 <<   " , " g7),si*  
] 6K 6uB ~  
.while_( -- _1), KXTx{R  
cout << var( " \n " ) x.-d>8-!]c  
) V|mz]H#|  
); .7Lv  
n`af2I2  
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: gdVajOAu  
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 GtNGrJU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TDnbX_xC<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P2^((c  
.ugQH<B  
Yt% E,U~g  
template < typename Cond, typename Actor > ZUxlk+o9d  
class do_while Y^P'slY{%  
  { b/g"ws_  
Cond cd; l5bd);L tq  
Actor act; ^vH3 -A;*  
public : ? (f44Zgm  
template < typename T > j*05!j<'  
  struct result_1 8NS1*\z  
  { v'zj<|2  
  typedef int result_type; Q0cr^24/  
} ; u]%>=N(^2  
'ffOFIz|=I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |L"!^Y#=D  
byUz  
template < typename T > z LHE;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G B &+EZ  
  { "t\gkJyK  
  do QC\][I>  
    { zkrcsc\Z~0  
  act(t); E?+MM0  
  } 9BM 8  
  while (cd(t)); &QQ8ut,;  
  return   0 ; ; 3WA-nn  
} &^W91C?<6  
} ; \dIQhF%%2  
%Kq`8  
&QL!Y{=Y6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z nc'  
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。 T)NnWEB  
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。 "RF<i3{S  
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。 j7M[]/|  
下面就是产生这个functor的类: *1 [v08?!  
`/z6 Q"  
<_tkd3t#W  
template < typename Actor > 7~V,=WEe  
class do_while_actor dq{wFI)  
  { AqzPwO^  
Actor act; }`,}e259  
public : oIP<7gz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} < <vE.  
lV0\UySH  
template < typename Cond > NHCdf*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -OS&(7  
} ; 02~+$R]L  
ZAG ia q  
JM@}+pX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vp'Zm:  
最后,是那个do_ :2KLziO2  
>_4Ck{^d#  
Hi 1@  
class do_while_invoker E\(dyq/  
  { ~$8t/c  
public : hF!t{ Lf3  
template < typename Actor > !P&F6ViO=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U Ux]  
  { c_fx,; ;  
  return do_while_actor < Actor > (act); |GvWHe`  
} AIvIQ$6}  
} do_; ho7L@NR  
{i7Wp$ug  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L.uX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ByrK|lVM0  
最后来说说怎么处理break和continue \V#2K><  
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。 |nN{XjNfP5  
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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