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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wa<NId  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lJpv  
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, &]A1 _dy  
%x)U8  
+mel0ZStS  
R}YryzV5  
  class filler kxiyF$ 9  
  { (W6\%H2u  
public : H0:6zSsc=|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *^m.V=  
} ; Gf$>!zXr  
ojI"<Q~g  
v*p)"J *  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &~6O;}\  
E&=?\KM  
HCZ%DBU96  
iONql7S @  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  y3$\ m  
r]vBr^kq  
 Z~:lfCK`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &l)v'  
O[J+dWyp  
z~;qDf|I  
{ ^k,iTx   
二. 战前分析 ",oUVl  
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。 P =Gb  
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 um4zLsd#v  
h*'5h!  
{?_)m/\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S`-IQ,*}  
  /* --------------------------------------------- */ KV(W|~+rM  
vector < int *> vp( 10 ); LA3,e (e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <GlV!y  
/* --------------------------------------------- */ H`..)zL|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lY,1 w  
/* --------------------------------------------- */ ~DS9{Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P?-44m#  
  /* --------------------------------------------- */ JVCgYY({KQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !I  P*  
/* --------------------------------------------- */ s_+XSH[=f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~d8o,.n`1  
ago t (  
-i gZU>0B_  
BAed [  
看了之后,我们可以思考一些问题: `{[C4]Ew/  
1._1, _2是什么? ^W*)3;5  
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。 5.;$9~d  
2._1 = 1是在做什么? :jCaDhK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JG$J,!.\  
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。 vIv3rN=5vB  
6XqO' G  
JH, +F  
三. 动工 5,fzB~$TX(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b .@dUuKz-  
&~i &~AJ  
0{uX2h  
e;\c=J,eE  
template < typename T > Wx`IEPsVbk  
class assignment S'fq/`2g6  
  { B*Xh$R  
T value; QR8 Q10  
public : &?pAt30K:  
assignment( const T & v) : value(v) {} %^A++Z$`  
template < typename T2 > qa#F}aGd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1@Gv`{v  
} ; x/v+7Pt_  
$*> _0{<  
KL{ uhb0f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \}c50}#0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lsf?R'1  
nQMN2jM  
-I<`!kH*  
o?\Pw9Y  
  class holder AX?6Q4Gq1  
  { C*zdHzMj  
public : s_Gp +-  
template < typename T > 6YbSzx` ?k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cV,URUD  
  { `_kRvpi  
  return assignment < T > (t); qN(; l&Q  
} pm|]GkM  
} ; g_=ZcGC  
YkbLf#2AE|  
NyNu1V$  
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: o^J&c_U\3'  
{%dQV#'c  
  static holder _1; "=O)2}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \6L=^q=  
P40eK0 e6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S d -+a  
而不用手动写一个函数对象。 j$Co-b1  
p `Z7VG  
%&NK|M+n  
^hJ ,1{o  
四. 问题分析 efm<bJB2  
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。 ppS`zqq $  
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。 J(GLPCO$K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |&.)_+w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jiDYPYx;I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B(U`Zd  
/vKDlCH*  
五. 问题1:一致性 sIe(;%[`  
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?| $Vh82Id^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L x&ZWF$  
XFYl[?`G  
struct holder irS62Xe  
  { [0emOS  
  // 6cvm\ opH  
  template < typename T > 4kEFbzwx  
T &   operator ()( const T & r) const otx7J\4  
  { L|Iq#QX|  
  return (T & )r; 8X5XwFf}  
} #(G&%I A|;  
} ; ml2HA4X&$Y  
8V= o%[t  
这样的话assignment也必须相应改动: D\JYa@*?.h  
~1oD7=WN  
template < typename Left, typename Right > C_/oORvK  
class assignment {I ,'  
  { g*uO IF  
Left l; OX2\H  
Right r; gsAO<Fy  
public : ,\ i q'}i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f]ef 1#  
template < typename T2 > E'}$'n?:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .[! ^ L  
} ; 6=k^gH[g  
OWzIea@  
同时,holder的operator=也需要改动: %K4-V5f  
iD~s,  
template < typename T > IYFA>*Es  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FdD'Hp+  
  { @2<J_Ja  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lHU$A;  
} YDwns  
+gkB  
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。 bYfcn]N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B(5g&+{Lq~  
h2nyP  
return l(rhs) = r; xN]bRr  
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。 TV}SKvu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bhRpYP%x  
B5hGzplS  
template < typename Tp > -JK+{<  
class constant_t Fei$94 a  
  { ,>Q,0bVhH0  
  const Tp t; 5sH ee,  
public : U+z&jdnhDR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Wil +"[Ge  
template < typename T > 2=  _.K(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #"|Ey6&  
  { BeRn9[  
  return t; ~H.;pJ{ 8  
} \a#2Wm  
} ; NZ#z{JI =+  
e)M1$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MD,-<X)Qy  
下面就可以修改holder的operator=了 |N*>K a;  
sYL+;(#t  
template < typename T > =J,:j[D(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C^a~)r.h  
  { MB)xL-jO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2WoB;=  
} `'/8ifKz  
Z-p_hNb  
同时也要修改assignment的operator() 8`D_"3j3g\  
[": x  
template < typename T2 > 3 f3?%9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mEGMe@37  
现在代码看起来就很一致了。 .*Z]0~ &|  
.IqS}Rh  
六. 问题2:链式操作 nsPM`dz/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {_Y\Y&#  
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。  : 2?du  
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。 t?s1@}G^  
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。 A[o Ri}=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n1QO/1} :  
`7LdF,OdE  
template < typename T > C-(&zwj?!  
struct result_1 b(yY.L=K  
  { Bn.8wMB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /1Eg6hf9B  
} ; 8WvT0q>]  
@!S5FOXipZ  
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: ~Oq(JM $M  
'&`Zy pq  
template < typename T > *]LM2J  
struct   ref NH{0KZ R  
  { uJ[dO}  
typedef T & reference; bV"0}|A~K  
} ; :KQ<rLd  
template < typename T > uwbj`lpf  
struct   ref < T &> oyUf/ Sl  
  { 6|zA,-=  
typedef T & reference; milU,!7J  
} ; js{ RaR=  
]!/1qF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (qaY,>je]D  
wm}i+ApK  
template < typename T > A >e%rx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4 1Ru@  
  { N-^\e)ln  
  return l(t) = r(t); qZ4DO*%b3  
} H)5]K9D  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )T^hyi$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `8L7pbS%,Q  
rA9"CN  
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 |')Z;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z2r{AQ.&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  z=!xN5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (*|hlD~  
最后的布局是: k @[Bx>  
                Add :wIbKs.r  
              /   \ mF "ctxE  
            Divide   5 ;&iQNXL  
            /   \ RsE+\)  
          _1     3 y'(;!5w  
似乎一切都解决了?不。 K\uR=L7  
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。 FsD}N k=m~  
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。 P? >p+dM  
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: Ef#%4ky  
C\1Dy5  
template < typename Right > =!Ok079{[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U5" C"+ 3  
Right & rt) const / JlUqC  
  { I(C_}I>Wb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LNe- ]3wB  
} !dZC-U~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N/Z<v* 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。 z7NaW e  
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。 f7mI\$CN  
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^Pcx  
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。 *C$ W^u5h  
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? 5)0R:  
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: >I+O@  
4/$]wK`  
template < class Action > 9=:!XkT.  
class picker : public Action CT/`Kg_  
  { P>:"\I[  
public : `/"TYR%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Jcm" i ~  
  // all the operator overloaded  75%!R  
} ; gg933TLu(Q  
xmbkn}@A  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Tc{r}y[)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }y'KS:Jb  
@zE_fL  
template < typename Right > CB|Z~_Bm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gV A$P  
  { KN5.2pp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {eS!cZJ  
} oveW)~4  
nNf/$h#;O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o: qB#8X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \T>f+0=4  
:h"Y>1P  
template < typename T >   struct picker_maker `*N2x\+X  
  { lr=*Ty(V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z>'.+OW  
} ; wuI+$?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e:&5Cvx  
  { uYF_sf  
typedef picker < T > result; 7n5 bI\  
} ; 5X'[{'i,  
#k*e>d$  
下面总的结构就有了: fZ$8PMZv  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0Bb amU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N_h)L`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2UA h^i-^  
至此链式操作完美实现。 flnoK%wi  
n hS=t8H  
|K7JU^"OQ  
七. 问题3 d.sxB}_O  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 C}%g(YRhb  
6*Rz}RQ  
template < typename T1, typename T2 > Jv a&"}Cb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Cvo^cC  
  { hK3?m.> "g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .(`#q@73  
} [T.kwQf4$  
D>PB|rS@  
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: Jk 0 ;<2j  
^I@43Jy/  
template < typename T1, typename T2 > [{L4~(uU8  
struct result_2 }"E?#&^  
  { t /1KKEZM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }hhDJ_I5M  
} ; [PdatL2  
)lE]DG!  
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? `#E1FB2M  
这个差事就留给了holder自己。 z1*8 5?  
    *q\Ve)E}  
5f jmr  
template < int Order > fMy7pXa_  
class holder; 9ssTG4Sa  
template <> ">j}!n 8J  
class holder < 1 > C5$1K'X@  
  { i.C+{QH  
public : "o+< \B~  
template < typename T > I5 "Z  
  struct result_1 9m/v^  
  { p$0G EYwM  
  typedef T & result;  (0bvd  
} ; Lp.,:z7  
template < typename T1, typename T2 > $<OX\f%  
  struct result_2 GFB(c  
  { :D""c*  
  typedef T1 & result; n>" 0y^v  
} ; 5(]=?$$*t  
template < typename T > M| :wC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _Y?p =;  
  { nn5tOV}QE  
  return (T & )r; 79^Y^.D  
} _8v8qT}O~4  
template < typename T1, typename T2 > >,yE;zuw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IQAV`~_G  
  { ;`p+Vs8C  
  return (T1 & )r1; 5B< em  
} T@ (MSgp9  
} ; @FKm_q  
E3@G^Y  
template <> ^~'tQ}]!"  
class holder < 2 > 9w9[0BX#  
  { wM9HZraB<  
public : @GNNi?EY  
template < typename T > &Op_!]8`U  
  struct result_1 9~/k25P  
  { >hHjDYjbf  
  typedef T & result; O/Ub{=g  
} ; G:7HL5u  
template < typename T1, typename T2 > ry)g<OA  
  struct result_2 >4 4A  
  { _bRd2k,  
  typedef T2 & result; DO` K_B  
} ; ^K. d|z  
template < typename T > XHKiz2Pc1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j")#"& m  
  { I|8'#QX  
  return (T & )r; ^yL6A1  
} '#LbIv4  
template < typename T1, typename T2 > c5C 2xE}T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 094~  s  
  { WT;4J<O/  
  return (T2 & )r2; .0+=#G>  
} :Aj8u\3!@  
} ; / Vy pN,  
t.Q}V5t{g  
{Rc mjI7  
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> >。 o b;]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X67^@~l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Aj#bhv  
5-qk"@E W  
return l(i, j) = r(i, j); #[Z ToE4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Zq1Z rwPF  
B?n 6o|8  
  return ( int & )i; v% a)nv  
  return ( int & )j; utOATjB.z  
最后执行i = j; pn"TFapJA  
可见,参数被正确的选择了。 Sp/t[\,'  
r{2V`h1/|  
cBcfGNTJ~  
9n9Z  
l ld,&N8  
八. 中期总结 ggn C #$  
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: >1uo5,wrF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9bu}@#4*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K ?uH Am  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jEU`ko_  
Xf 0)i  
v3\ |  
B\^myg4  
)c*NS7D~f  
0APh=Alq  
九. 简化 8k[=$Ro  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 p6S{OUiG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |y%pJdPk=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: W3Gg<!*Uo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zy8Z68%E`*  
  +-*/&|^等 Dnk}  
2. 返回引用。 E3hql3=  
  =,各种复合赋值等 *ay&&S*  
3. 返回固定类型。 &k53*Wo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Bk)E]Fk|  
4. 原样返回。 }SD*@w  
  operator, }Br=eaY  
5. 返回解引用的类型。 hSkI]%  
  operator*(单目) lQ&"p+n  
6. 返回地址。 G42J  
  operator&(单目) B8Vhl:p  
7. 下表访问返回类型。 )WWqi,T}  
  operator[] k65V5lb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  _"0,  
  operator<<和operator>> KYw~(+gHv2  
~t=73 fwB  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t.\<Q#bN#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Cj/J&PDQ  
^lvYj E  
template < typename Left > bqPaXH n  
struct value_return &JUHm_wd&S  
  { fI<|]c}P&J  
template < typename T > 1Jm'9iy3  
  struct result_1 "%zb>`1s  
  { t@(:S6d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t_xO-fT)  
} ; S"=y >.#  
L/Tsq=  
template < typename T1, typename T2 > WNnB s  
  struct result_2 b;;mhu  
  { 6Dl]d %.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EN2H[i+,  
} ; pZxuV(QP`  
} ; bT>1S2s  
2|a5xTzH  
#3~hF)u&/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |7CFm  
C(Cuk4K  
下面我们来剥离functor中的operator() [LF<aR5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^QG;:.3v  
h4,g pV>t  
return l(t) op r(t) q9 S V<qg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~7 w"$H8  
return op l(t) kO3N.t@n  
return op l(t1, t2) x& a<u@[wa  
return l(t) op M7`iAa.}  
return l(t1, t2) op B0+r  
return l(t)[r(t)] Z>l%:;H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1Zo"Xb  
8pXului  
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: 9cqq"-$G`  
单目: return f(l(t), r(t)); wH0m^?a!3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '}5Yc,  
双目: return f(l(t)); "7z1V{ ;Y  
return f(l(t1, t2)); /_(q7:<ZF  
下面就是f的实现,以operator/为例 e)M)q!nG  
O3JBS^;V2  
struct meta_divide >OxSrc@A  
  { q?##S'  
template < typename T1, typename T2 > ;h~v,h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EP'I  
  { {t%Jc~p{  
  return t1 / t2; fbrCl!%P  
} `b:yW.#w3l  
} ; Z#vU~1W  
7Zw.mM!i  
这个工作可以让宏来做: 2kfX_RK  
)`z{T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #S|DoeFs  
template < typename T1, typename T2 > \  o%SD\zk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N|-'Fu  
以后可以直接用 ^[g7B"`K5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #d*)W3e2{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dX;Q\  ]"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7=@3cw H  
Ri<'apl  
h0z>dLA#2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 JwNB)e D  
WV&grG|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V4 8o+O  
class unary_op : public Rettype PRi1 `% d  
  { Dt~ |)L+  
    Left l; /%{Qf  
public : "8l& m6`U-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b?]Lx.l-  
/H'F4->  
template < typename T > [bh8Nj\E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /^\UB fE  
      { Qq{>]5<  
      return FuncType::execute(l(t)); %] #XIr  
    } SL$ bV2T  
H"vkp~u]I  
    template < typename T1, typename T2 > :vXlni7N[M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cCB YM  
      { G$oi>zt3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mx=2lL`  
    } xgq `l#  
} ; Wz+7CRpeP  
x='T`*HD  
vrX@T ?>  
同样还可以申明一个binary_op [X^Oxs  
ZW@%>_JR]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0nsjihw  
class binary_op : public Rettype iOrpr,@  
  { `Kb"`}`_vm  
    Left l; ] ^ s,  
Right r; :cA%lKg  
public : Q:^.Qs"IK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oD.[T)G?  
~\khwNA  
template < typename T > O.z\ VI2f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U'p-Ko#  
      { $mu*iW\{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L_O*?aaZ  
    } 0^9%E61YR  
]9PQKC2&  
    template < typename T1, typename T2 > Me2qOc^Z-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sL!+&Id|  
      { ',bSJ4)Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zPc kM)  
    } 2Fc>6]:*  
} ; SUN!8 qFA  
cnraNq1  
kK~,? l  
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 nm#,oX2C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 60z8U#upM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hCpcX"wND  
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。 05 o vz   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I[w;soI  
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。。。 =;(y5c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bnZ~jOHl  
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) bmQ-5SE  
下面是修改过的unary_op ~-2Gx HO`  
9 $*O^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bw8[L;~%_  
class unary_op d:8c}t2X  
  { ^_c6Op<F  
Left l; #p7K2  
  ]$&N"&q  
public : `M[o.t  
y Q-{ CJ,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rsn^Y C  
LTw.w:"J  
template < typename T > "I,=L;p  
  struct result_1 Xrr3KQaK&  
  { H&So Vi_V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o2rL&  
} ; S!8gy,7<J  
G$A=Tu~  
template < typename T1, typename T2 > czg9tG8  
  struct result_2 }l7@:ezZZ7  
  { *!MMl]gU?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F3e1&aK6{  
} ; {1;R&  
p6X-P%s  
template < typename T1, typename T2 > !:wA\mAd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l05'/duuJ  
  { *!^l ZpF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); enT[#f[{  
} b'%)?{E  
n?:%>Os$  
template < typename T > * zt?y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H b?0?^#  
  { bbs'>D3  
  return OpClass::execute(lt(t)); :Z&<5  
} ^v5<*uf%m  
> JV$EY,  
} ; YL&)@h  
Q!y%N&  
`8/D$  
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 G| b I$   
好啦,现在才真正完美了。 K$KVm^`  
现在在picker里面就可以这么添加了: \b*z<Odv  
7yQw$zG,Iz  
template < typename Right > |8?DQhd}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x|$|~ 6f=n  
  { 4n} a%ocv^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K05U>151  
} .'PS L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 eX'U d%  
]$i@^3`[w  
^Lv )){t  
U:0Ma 6<  
[`kk<$=,&  
十. bind w+u1"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 NwyNl  
先来分析一下一段例子 L;-V Yo#  
an2Yluc;  
~P BJ~j+G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dh_c`{9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^[6el_mj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ..7 "<"uH  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^^B~v<uK  
我们来写个简单的。 ly#jl5wmT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I-^C6~  
对于函数对象类的版本: yoH,4,!G  
MML=J~1  
template < typename Func > %-woaj   
struct functor_trait /2'l=R5#  
  { A(*c |Aj9  
typedef typename Func::result_type result_type; E>iN>  
} ; *x:*Q \|  
对于无参数函数的版本: ?I$-im  
c2gi 3  
template < typename Ret > %j@@J\G!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;0lY_ii  
  { G#fF("Ndu`  
typedef Ret result_type; jyB Ys& v  
} ; DTlId~Dyq  
对于单参数函数的版本: ( 8X^pL  
uUb`Fy9  
template < typename Ret, typename V1 > x\oSD1t,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;!A=YXB  
  { O(6j:XD  
typedef Ret result_type; Y/sZPG}4  
} ; 03c8VKp'p  
对于双参数函数的版本: ~owodc  
?,i}Qr [Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >Ptu-*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]iMqIh"  
  { [ eb k u_  
typedef Ret result_type; pI_dV44W  
} ; L{rd',  
等等。。。 W{c Z7$d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GVhy }0|  
k{H7+;_  
template < typename Func > { [3xi`0-  
struct func_return e/&^~ $h  
  { E\ls- (,  
template < typename T > 3m| C8:  
  struct result_1 THARr#1b};  
  { O?O=]s u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?:h*=0>  
} ; N=\weuED  
^GlzKl   
template < typename T1, typename T2 > bjo} 95  
  struct result_2 Nz}PcWF/  
  { q[GD K^-g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _M+7)[xj=  
} ; d8iq9AP\o  
} ; 5YneoM]Q  
AvPPsN0  
SF`(`h0e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [N12X7O3  
d&\3}uH  
template < typename Func, typename aPicker > Z&79: 9=#>  
class binder_1 h-kmZ<p|^  
  { QYi4A "$`  
Func fn; Tw7]   
aPicker pk; Q'qX`K+@`  
public : Cv}^]_`Q  
NWP!V@WG  
template < typename T > }=}wLm#&1  
  struct result_1 |-;VnC&UY  
  { <uxLG;R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; On54!m  
} ; 2v2XU\u{t  
~>HzAo9e  
template < typename T1, typename T2 > UOk\fyD2[  
  struct result_2 $ nHD,h  
  { bAbR0)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,ryL( "G  
} ; l&}}Io$?@  
NSBcYObX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b]fx  
 dOa9D  
template < typename T > v+I-*,R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yYaoA/0  
  { !sSq4K  
  return fn(pk(t)); #n}~u@,o_  
} kY @(-  
template < typename T1, typename T2 > L7d1)mV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0{g*\W*+~  
  { X6",Xr! {  
  return fn(pk(t1, t2)); 1`YU9?  
} Z %Ozzp/  
} ; DzQ  
</WeB3#6  
xDGS`o_w_  
一目了然不是么? Fs].Fa  
最后实现bind T N1pg  
N0.|Mb"?t  
4l+!Z,b  
template < typename Func, typename aPicker > R(`:~@ 3\6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 15,JD  
  { p[(I5p: L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A4'5cR9T!  
} 3+15 yEeA  
! 5NuFLOf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8AX_y3$  
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。 :n QlS  
]"lB!O~  
十一. phoenix 7jgj;%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  m1U:&{:^  
T!8^R|!a6  
for_each(v.begin(), v.end(), '*`#xNu[  
( @p L9a1PJv  
do_ >WIc"y.  
[ m3gv %h  
  cout << _1 <<   " , " G[A3H> >  
] X!p`|i  
.while_( -- _1), G$>QH-p  
cout << var( " \n " ) XTo7fbW*  
)  }:Gs ,  
); -cM1]soT  
^J5{quV  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: IQRuqp KL  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v6s,lC5qR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B*,)@h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0Gc@AG{  
d<6F'F^w.7  
K5jt(7i  
template < typename Cond, typename Actor > PDuc;RG  
class do_while @kqxN\DE  
  {  @Fb1D"!  
Cond cd; +yp:douERi  
Actor act; Z*i p=FYR  
public : d=PX}o^  
template < typename T > N+=|WeZ  
  struct result_1 80Dn!9j*  
  { RqtBz3v  
  typedef int result_type; a:fP  
} ; U}RBgPX!  
UowvkVa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y %Q. (  
#cu{AdK  
template < typename T > _cX}!d!j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N)H "'#-  
  { XP:A"WK"  
  do ('tXv"fT  
    { rG}e\ziKuj  
  act(t); 4,e'B-.  
  } z#^fS |  
  while (cd(t)); [OW <<6  
  return   0 ; TI4Hu,rc  
} YV<y-,Io  
} ; |oi+|r  
#wI}93E  
?T/]w-q>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). YQn<CjZ8af  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "XR=P> xk  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wlT8|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 STp9Gh-  
下面就是产生这个functor的类: L~Gr,i  
vR!+ 8sy$  
QQM:[1;RT  
template < typename Actor > kAQ(8xV  
class do_while_actor "lI-/ G  
  { V4:/LNq_]  
Actor act; Io1j%T#ZT  
public : 7nek,8b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HIXAA?_eh=  
P:"R;YCvE  
template < typename Cond > YYv0cV{E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; apo)cR  
} ; !6KX^j-  
Y%XF64)6  
*siX:?l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~U0%}Bbh  
最后,是那个do_ |O{N_-];.  
&-3 e3)  
eDJnzh83  
class do_while_invoker X 0G,tl  
  { "mK`3</G  
public : N1a]y/  
template < typename Actor > MJ|tfQwhx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c*;oR$VW  
  { m,k 0 h%  
  return do_while_actor < Actor > (act); IZ=Z=k{  
} ipu!{kJ  
} do_; S,c{LTL  
42NfD/"g+s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L  ;L:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c/|{yp$Ga>  
最后来说说怎么处理break和continue *;fTiL  
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。 T$5wH )<  
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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