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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1M+oTIN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~p\n&{P0  
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, ;SKcbws  
1q] & 7R  
'B`#:tX^N  
g_vm&~U/'  
  class filler @cIgxp  
  { f?^S bp  
public : R*bmu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &\^rQi/tf  
} ; Z(; AyTXA  
W$'0Dc  
nvt$F%+  
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: Xk,>l6 vc  
Xm|ib%no  
:6D0j  
^C7C$TZS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DW|vMpU]u  
B |&F%P0:  
%i"}x/CD[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q'K$L9q  
'$[Di'*;  
Ri @`a  
="'- &  
二. 战前分析 cDeZMsV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 uR_F,Mp?%u  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 CGZ^hoh/  
lhO2'#]i  
si(cOCj/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 55m<XC  
  /* --------------------------------------------- */ {G*OR,HN  
vector < int *> vp( 10 ); u7].}60.'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jhy(x1%  
/* --------------------------------------------- */ " U8S81'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 78]gt J  
/* --------------------------------------------- */ eW50s`bKY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,S!w'0k|n  
  /* --------------------------------------------- */ :=fvZAWD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >qh?L#Fk  
/* --------------------------------------------- */ |" 7 Y52d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %Q~CB7ILK  
~xDw*AC-  
]db@RbaH  
XUS vhr$|  
看了之后,我们可以思考一些问题: o~1 Kp!U  
1._1, _2是什么? Nfn(Xn*J-  
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。 :2y"3azxk  
2._1 = 1是在做什么? /k6fLn2;  
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。 A-uB\ L  
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。 F]_cbM{8/  
*e/K:k  
`.v(fC  
三. 动工 E\th%q,mG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YRcps0Dx9  
>NM\TLET~  
TH?9< C-C  
H%}IuHhN)  
template < typename T > Zj VWxQ  
class assignment AK-}V4C/A  
  { 0X9Y~TM%  
T value; `xz&Scil  
public : ll<NIdf\r  
assignment( const T & v) : value(v) {} g/Wh,f3  
template < typename T2 > 0KvVw rWJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k6**u  
} ; m*e YC  
jbmTmh1q  
jirbUl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;*cLG#&'M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g,kzQ}_  
B'weok  
z@VP:au  
MI#mAg<  
  class holder >e&:`2%.  
  { jC, FG'P  
public : Es'Um,ku  
template < typename T > Re= WfG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0ejdKdYN  
  { <7sIm^N  
  return assignment < T > (t); lU2c_4  
} H+C6[W=  
} ; U 4,2br>  
d"Q |I  
{ T]?o~W  
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: rOfK~g,X  
e}{U7xQm1  
  static holder _1; (ywo a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f4('gl9  
GdmmrfXB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MXvXVhCU  
而不用手动写一个函数对象。 ~H6;I$e[  
&#m"/g7w4N  
O&Z' r  
j tA*pL'/V  
四. 问题分析 ,LYFEq_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 g!J0L7 i|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3I=kr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ljJ>;g+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xFF r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +: Ge_-  
}IkQA#4$  
五. 问题1:一致性 yJ2B3i@T 4  
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?| n \G Ry'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ((3}LQ  
(Xx n\*S  
struct holder 2j&@ p>  
  { !.X.tc  
  // E l&h;N   
  template < typename T > ~Gv#iRi>  
T &   operator ()( const T & r) const .0y%5wz8j  
  { mxG]kqi  
  return (T & )r; V64L,u#`l  
} 6LUC!Sh  
} ; %@J1]E;  
pw020}`  
这样的话assignment也必须相应改动: -pb&-@Hul  
oR#:Nt X@  
template < typename Left, typename Right > u=l1s1>  
class assignment wsfd8T4  
  { 8\ha@&p  
Left l; {U!uVQC'  
Right r; !fkep=  
public : P>Qpv Sd_#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '?*g%Yuz  
template < typename T2 > 3tS~:6-/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M^madx6`  
} ; Xh+ia#K  
E8}+k o  
同时,holder的operator=也需要改动: wo^Sy41bF  
!sSQQo2Sv  
template < typename T > ,d,\-x-+/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xyHejE}  
  { u b?K,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I*[tMzE  
} B/uniR^x  
6)gd^{  
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。 j8,n7!G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2s ,8R  
WgGm#I>K  
return l(rhs) = r; 2h^WYpCm  
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。 JN3cg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #&!G"x7  
2YwVU.*>  
template < typename Tp > {==pZpyyh  
class constant_t jk~:\8M(A  
  { !E\[SjY@J  
  const Tp t;  :S %lv  
public : -C7FuD[Xw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S9sR#  
template < typename T > PFSLyV*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 25{ uz  
  { " BTE  
  return t; *tQk;'/A]  
} :Waox"#=g  
} ; ENh8kD l5  
j#A%q"]8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]5CNk+`'  
下面就可以修改holder的operator=了 N"5fmY<  
H6kf K5,  
template < typename T > pR o s{Uq"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %"3 )TN4  
  { "`tXA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M7}Q=q\9  
} yOXO)u1n  
_cI_#  
同时也要修改assignment的operator() N0TeqOi4Y  
*b(wVvz  
template < typename T2 > oW}!vf3z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !AN^ ,v]D  
现在代码看起来就很一致了。 )6oGF>o>  
ks(SjEF  
六. 问题2:链式操作 qc-,+sn(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o=+Z.-q  
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。 |WqOk~)[Z3  
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。 >=,ua u7  
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。 2OBfHO~D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mO rWJ~=  
xh9qg0d  
template < typename T > <-C!;Ce{  
struct result_1 +a)E|(cN  
  { GlYly5F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I2Ev~!  
} ; OKue" p  
=yi OJyx  
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: f[~1<;|-  
5N/Lk>p1u  
template < typename T > fv'4f$U  
struct   ref 6 vs3O  
  { ? 5|/ C  
typedef T & reference; %e%7oqR?  
} ; 'ig, ATY  
template < typename T > lu\o`m5wF  
struct   ref < T &> t 0O4GcAN  
  { I44s(G1j l  
typedef T & reference; ^$?qT60%d|  
} ; Lk, +Tfk"  
h[Tk; h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5G*II_j  
5~VosUp e7  
template < typename T > n~r 9!m$<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q?  z>  
  { T 1Cs>#)  
  return l(t) = r(t); dk5|@?pe  
} $[CA&Y.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 D(X qyN-P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4br6$  
00<{:  
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 NPU^) B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aC\4}i<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ol+Kp!ocY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4<gJ2a3  
最后的布局是: W kkxU.xXE  
                Add o}D![/  
              /   \ y:so L:(F  
            Divide   5 s (PY/{8  
            /   \ /tKGwX]y  
          _1     3 __\P`S_  
似乎一切都解决了?不。 JZx%J)  
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。 z^`]7i  
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。 tbG8MXX  
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: _Z#eS/,O@  
Q<=Y  
template < typename Right > lo:~aJ8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i\x~iP&F$  
Right & rt) const Q1V2pP+=@  
  { i?>Hr|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ixI:@#5wY  
} htHv&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $ KQ,}I  
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。 j%xBo:  
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。 qx%jAs+~  
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。 &o.iUk  
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。 ,)$Wm-  
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? .TN2s\:]jw  
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: \R Z3Hh  
otnV-7)@  
template < class Action > ,cQA*;6  
class picker : public Action p7[(z  
  { # #>a&,  
public : 6\`DlUn'*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )%#?3X^sI  
  // all the operator overloaded _LLshV3  
} ; t-EV h~D1p  
G"Pj6QUva  
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。 %!wq:~B1  
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: t|=n1\=?  
8MQ bLj'H  
template < typename Right > Zd XKI{b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ZgBckb  
  { <G9<"{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RAOKZ~`  
} d+1x*`U|  
}K;iJ~kD1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .f%vDBJS  
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。 6vWii)O.D  
.h6Y< E  
template < typename T >   struct picker_maker p XNtN5@FQ  
  { ?\d5;%YSr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |VYr=hjo  
} ; /J.0s0 @  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PHQcstW  
  { 0#]!#1utg  
typedef picker < T > result; #:I^&~:  
} ; wOM<X hZ  
o{g@Nk'f  
下面总的结构就有了: Crg#6k1~EN  
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!6U2*#  
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。 CQ jV!d0j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3l+|&q[v  
至此链式操作完美实现。 x' ?.~  
'N|2vbi<  
YpiRF+G  
七. 问题3 \CDAFu#  
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。 wH!}qz /  
$'y1 Po'2  
template < typename T1, typename T2 > |&(H^<+Xp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wNbTM.@  
  { i >J:W"W   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '%:5axg?]  
} j}"]s/= 6  
<BQ%8}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: C\J@fpH(t`  
01-p `H+  
template < typename T1, typename T2 > ?3n=m%W,J*  
struct result_2 Re7{[*Q4  
  { I? A~zigO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +$'e4EwqV  
} ; e1oFnu2R  
^NcTWbs-T  
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? TjT](?'o  
这个差事就留给了holder自己。 y+l<vJu  
    J&(  
ER/\ +Z#Z  
template < int Order > #3YdjU3w  
class holder; `Uu^I   
template <> #cR57=M}  
class holder < 1 > }`#j;H$i  
  { Ua}g  
public : UzXDi#Ky  
template < typename T > \? J=mE@;1  
  struct result_1 >qr=l,Hi  
  { %`bLmfm  
  typedef T & result; 4U_rB9K$  
} ; mI2|0RWI)l  
template < typename T1, typename T2 > :/ ~):tM  
  struct result_2 hLu&lY  
  { goG] WGVr  
  typedef T1 & result; .n?5}s+q  
} ; 0^-z?Kb<}  
template < typename T > ER0TY,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }S Y`KoC1  
  { f:)]FHPB1  
  return (T & )r; '&rw=.cU  
} LPtx|Sx![  
template < typename T1, typename T2 > 8f5%xY$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K+(m'3`  
  { F0DPS:c  
  return (T1 & )r1; +:j4G^V  
} 7N&3FER  
} ; ,Gf+U7'K  
":5~L9&G  
template <> &1\u#LU  
class holder < 2 > pP=_@ 3 D  
  { P#M<CG9  
public : T1Ln)CS?9  
template < typename T > O :5ldI  
  struct result_1 LWp?U!N  
  { $\=6."R5<  
  typedef T & result; 0O@[on;Bd  
} ; 4c493QOd  
template < typename T1, typename T2 > zwF7DnW<<  
  struct result_2 Pj^k pjV  
  { kr &:;  
  typedef T2 & result; t/4/G']W  
} ; M $E8:  
template < typename T > n~L'icD[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #==[RNM%ap  
  { pw(*X,gj  
  return (T & )r; c{r6a=C  
} HvL9;^!  
template < typename T1, typename T2 > 2n\i0?RD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pD)/- Dgdm  
  { `\}zm~  
  return (T2 & )r2; m''iE  
} {;wK,dU  
} ; k/6G j}l'o  
/-cX(z 7  
G=0}IPfp  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 KH CdO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0bRkC,N (  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;U5x'}%0]  
Ix l"'Q_z  
return l(i, j) = r(i, j); ^~hhdwu3a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4 Q>jP3  
ocuNrkZ  
  return ( int & )i; )r-|T&Sn  
  return ( int & )j; 4h0jX 9  
最后执行i = j; )QJU ]G  
可见,参数被正确的选择了。 ](( >i%%~  
/m|&nl8"qe  
QI^8b\36  
&t@6qi`d  
^?l-YnQqm?  
八. 中期总结 9jJ/ RXp  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: +xu/RY_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R,b O{2O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )}g4Rvr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s Gm(Aax*0  
I]j/ ab7>  
hSf#;=9'  
kJ5?BdvM&  
0jx~_zq-j  
3Tte8]0  
九. 简化 8 H"f9S=K  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "u> sS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pkMON}"mj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jgfP|oD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ClVpb ew  
  +-*/&|^等 ^# g;"K0  
2. 返回引用。 as47eZ0\  
  =,各种复合赋值等 FT?1Q'  
3. 返回固定类型。 ;<ma K*f\S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9;WOqBD  
4. 原样返回。 }(7QJk5 j  
  operator, jm!C^5!  
5. 返回解引用的类型。 XjM)/-w  
  operator*(单目) Ac(Vw%  
6. 返回地址。 8$xKg3-3M  
  operator&(单目) GP k Cgb(  
7. 下表访问返回类型。 0GR9C%"]  
  operator[] 0Y`tj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K@u."eaD  
  operator<<和operator>> .L|ax).D  
(dprY1noC  
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。 m6ws #%|[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cNB$g )`  
aI#n+PW  
template < typename Left > x;]{ 8#-z  
struct value_return gd,%H@3  
  { 6&Ir0K/  
template < typename T > sN) .Jo  
  struct result_1 J7] 60H#P  
  { s7.*o@G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %>U*A  
} ; DyTk<L  
NS~knR\&  
template < typename T1, typename T2 > swgBPJ"?  
  struct result_2 \uPTk)oaB  
  { .v&h>@'m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3^UsyZS)  
} ; ? UDvFQ&  
} ; h4i $z-!  
H?^#zj`Ex+  
ABDUp:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `v{X@x  
JU.%;e7  
下面我们来剥离functor中的operator() L2$L.@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?C2;:ol  
wdV?& W+  
return l(t) op r(t) A+DYIS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [k}\{i>  
return op l(t) *03/ :q^(  
return op l(t1, t2) nv{4 U}&P  
return l(t) op X($SBUS6  
return l(t1, t2) op Y\|J1I,Z4  
return l(t)[r(t)] lhj2u]yU0S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (32nI?)a  
3:#rFb  
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: ,RO(k4  
单目: return f(l(t), r(t)); _If?&KJ r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -Lb^O/  
双目: return f(l(t)); 0M98y!A 5^  
return f(l(t1, t2)); !l^AKn|  
下面就是f的实现,以operator/为例 tY=TY{RY  
{jf~?/<  
struct meta_divide A$6b=2hc>  
  { db~:5#*  
template < typename T1, typename T2 > eR`<9KBH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -P&e4sV{  
  { H-w|JH>g  
  return t1 / t2; EPRs%(w`  
} $SR]7GZ  
} ; w%n]~w=8  
w'XgW0j{  
这个工作可以让宏来做: v2sU$M  
I|z#Aoc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Bdepvc}[#  
template < typename T1, typename T2 > \ <LN$[&f#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jRAL(r|  
以后可以直接用 tvRy8u;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hh&y2#Io  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 zK?[dO  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) id'# s  
Bn q\Gg  
RiG!TTa b  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 He3zV\X[Z  
EQC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [hbp#I~*[  
class unary_op : public Rettype l.l~K%P'h  
  { ArK9E!`^  
    Left l; B$EP'5@b  
public : K~T\q_ZPZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |"v{RC0  
"~ stZ.  
template < typename T > ]5/U}Um  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G[j79o  
      { o#/iR]3  
      return FuncType::execute(l(t)); 1H7Q[ 2E  
    } 5AU3s  
c@M@t0WT[  
    template < typename T1, typename T2 > " SqKS,J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }* JMc+!9@  
      { ;jI"|v{vnS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p5VSSvV\K  
    } 4+,Z'J%\[7  
} ; caD;V(  
r0 C6Ww7u  
l}c2l'  
同样还可以申明一个binary_op %=y3  
1G.gPx[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |/s2AzDD  
class binary_op : public Rettype KBA%  
  { :Xh`.*{EX  
    Left l; ,8nZzVo  
Right r; w{EU9C  
public : 6FMW g:{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} de{YgN  
~ O=|v/]  
template < typename T > z}&C(m:al  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h ]$?~YE  
      { 8;&S9'ci  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0.+eF }'H  
    } +J8/,d  
o 0ivja  
    template < typename T1, typename T2 > HKN"$(Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1y-lZ}s_  
      { s Xk?.A_D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 13_~)V  
    } `G0rF\[  
} ; VD3MJ8!w  
Rue|<d1  
|aAWW d5  
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 [*{\R`M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iZ6C8HK&&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uPC qO+f  
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。 &W<>^C2v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V0 +k3H  
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。。。 L[Yp\[#-q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lH@E%  
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) io r [v  
下面是修改过的unary_op j_'rhEdLP  
x1V2|~;p|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n &\'Hm  
class unary_op Z~phOv  
  { VXc+Wm*W  
Left l; Q^MXiE O+  
  i B!hEbz  
public : vMZ7uO  
teOBsFy/I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 60aKT:KLC_  
k Kp6  
template < typename T > cR=94i=t  
  struct result_1 B=gsd0^]  
  { *L;pcg8{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *bxJ)9B  
} ; OSa}8rlr'  
b%[ nB  
template < typename T1, typename T2 > :e&n.i^  
  struct result_2 G_^iR-  
  { &vFqe,Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cl t5  
} ; zD)IU_GWa  
.@i0U  
template < typename T1, typename T2 > iF [?uF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y^d[( c  
  { (zs4#ja2,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (aJP: ^  
} H}sS4[z  
<}EV*`w4  
template < typename T > 3`fJzS%O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =sE2}/g  
  { n^iNo  
  return OpClass::execute(lt(t)); O}K_l1  
} 4fw1_pv_D  
\LdmGv@ &  
} ; af<NMgT2s~  
([,vX"4  
MX!u$ei  
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 :!JpP R5  
好啦,现在才真正完美了。 GJ1;\:cQq  
现在在picker里面就可以这么添加了: )-+\M_JK5  
#`jE%ONC  
template < typename Right > &W=V%t>Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A1T<  
  { qwq/Xcv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =X-^YG3x  
} R K"&l!o  
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。 7 I_1 #O  
|@ikx{W  
)W&o?VRfO  
j/)"QiS*?  
Yim{U:F  
十. bind ;mDM5.iF  
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。 XB0a dp  
先来分析一下一段例子 iO!27y  
x|]\1sb"  
1 6"#i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $o]r ]#B+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w5*Z!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m*Lo|F  
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。 $+cAg >  
我们来写个简单的。 -I":Z2.fR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *XbI#L%>  
对于函数对象类的版本: EATu KLP\  
*#y;8  
template < typename Func > ?7jg(`Yh  
struct functor_trait ]u#JuX  
  { Sw8kIC  
typedef typename Func::result_type result_type; w5KPB5/zu  
} ; a{SBCy  
对于无参数函数的版本: /qU>5;  
f?56=& pHY  
template < typename Ret > ~>5#5!}@*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p@YB?#Im  
  { {f/]5x(_  
typedef Ret result_type; *1{S*`|cJy  
} ; %zeATM[`  
对于单参数函数的版本: 3=  -pG  
`zpbnxOL$T  
template < typename Ret, typename V1 > 9}29&O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [zkikZy  
  { wGsRS[  
typedef Ret result_type; ,xI%A, (,;  
} ; _:`!DIz~9}  
对于双参数函数的版本: fP HLXg5s  
%Sk@GNI_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4~z?"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,#]t$mzbQ(  
  { 2F`cv1M  
typedef Ret result_type; BZv+H=b  
} ; m-/j1GZ*  
等等。。。 Q@@v1G\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +-E~6^>  
u|4$+ QiD  
template < typename Func > =m5SK5vLKT  
struct func_return gUeuUj  
  { -?(E_^ng  
template < typename T > 4wrk2x[  
  struct result_1 Q>n|^y6  
  { I4&::y^ C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; da (km+  
} ; y#XbJuN/  
$V1;la!  
template < typename T1, typename T2 > 0D&t!$Ibf  
  struct result_2 ~t~-A,1  
  { ;vIrGZV<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TsGE cxIg  
} ; y>aZXa  
} ; xQ@^$_  
Cm\6tD  
sxt-Vs7+6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Oj^,m.R  
EcCFbqS4W  
template < typename Func, typename aPicker > jH6&q~#  
class binder_1 t&(PN%icD  
  { :Pv*, qHE  
Func fn; ScSZGs 5&  
aPicker pk; "XT"|KF|D  
public : Zx d~c]n  
 fu9Cx  
template < typename T > {iq3|x2[:  
  struct result_1 # (- Qx  
  { @e'5E^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0L^u2HZYL  
} ; nmjm<Bu  
~ np,_yI  
template < typename T1, typename T2 > #;# 3%?  
  struct result_2 q/1Or;iK  
  { [4J6 iF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M|i o4+sy  
} ; y}08~L?2  
rbqo"g`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W@\ (nfD2  
m?[5J)eR  
template < typename T > (5$ZvXx?}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OVk ~N)  
  { 8wF#e\Va0  
  return fn(pk(t)); x N`T  
} u@D .i4U  
template < typename T1, typename T2 > /PC` 0/b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #AncOo  
  { 6q%ed UED  
  return fn(pk(t1, t2)); %3,xaVN  
} )vHi|~(   
} ; R$xY8+}V  
P^(.tr3t  
$u&|[vcP0  
一目了然不是么? :"y0oCu7`W  
最后实现bind F1E. \l  
tb:    
0&f\7z  
template < typename Func, typename aPicker > 7<fL[2-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :mzCeX8 *  
  { { _-wG3f|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )ZS:gD  
} _7-"Vo X  
|#DC.Ga!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j\XX:uU_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 F'V +2,.  
#Pb7EL#c  
十一. phoenix _9}x2uO~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M3ecIVm8(  
377j3dP  
for_each(v.begin(), v.end(), M9uH&CD6U  
( ]ro1{wm!WU  
do_ qB+:#Yrx/  
[ "<cB73tY  
  cout << _1 <<   " , " 8x^H<y=O  
] zfr(dQ  
.while_( -- _1), 1 <qVN'[  
cout << var( " \n " ) 0LHiOav  
) wsb=[$C  
); '+q'H  
I 3zitI;  
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: {HRxyAI!  
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 jK C qH$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7AtXG^lK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y(I*%=:$  
WEV{C(u<k!  
C1P t3  
template < typename Cond, typename Actor > .k:&&sAz  
class do_while c;|&>Fp  
  { ?j4,^K3  
Cond cd; T\e)Czz2-  
Actor act; zk 'e6  
public : A^Hp#b @  
template < typename T > 0.Ol@fO  
  struct result_1 LN6JH!  
  { 'xrbg]b%  
  typedef int result_type; %C E@}  
} ; k#=leu"I  
8DS5<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @n;YF5  
?xTeio44  
template < typename T > eUw;!Du  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "RJk7]p`*  
  { E~g}DKs_5  
  do _467~5JkU  
    { lSbM)gL  
  act(t); F=T.*-oS3  
  } (_n8$3T75  
  while (cd(t)); -qCJwz30  
  return   0 ; $XU$?_O  
} !RUo:b+  
} ; ?o DfI  
nu9k{owB T  
]aW.b_7<9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TtjSLkF  
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。 !zJ67-G  
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。 oD}FJvV  
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。 ~ V- o{IA  
下面就是产生这个functor的类: I/-w65J]  
eD1MP<>h  
%Kfa|&'zV  
template < typename Actor > +4p ;4/=  
class do_while_actor adE0oXQH"  
  { !<PTsk F  
Actor act; ;Wh[q*A  
public : RkV3_c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q)X\VQcgj  
vlyNQ7"%  
template < typename Cond > 8A]q!To  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  F%$Ws>l  
} ; 128 rly  
|wn LxI  
:*%\i' $!/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'u%;6'y  
最后,是那个do_ Y tj>U  
]b=A/*z  
= |zLr"  
class do_while_invoker pnb$lpxt  
  { UiN ^x  
public : .shI% 'V  
template < typename Actor > `fVA. %  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0vNM#@  
  { EHJc*WFPU-  
  return do_while_actor < Actor > (act); |8+rUFkU8  
} d-&dA_ ?  
} do_; j*\MUR=  
1:V/['|*g)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LYKm2C*d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~a)2 0  
最后来说说怎么处理break和continue Jq@LZ2^  
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。 L )"w-,zy  
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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