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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @KNp?2a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~M43#E[oOF  
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, !y?g$e`  
A^o  
L42C<  
,R*ru*  
  class filler .qF@ }dO  
  { ]y!|x_5c3  
public : _X;5ORH"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W^al`lg+y  
} ; 1kTJMtZG~  
{w{|y[[d~  
v)J6}H}e  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: UAH} ])U  
`@=}5 9+|  
DA[-( s  
-zMXc"'C^k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G4AX8@;U  
O/l|\n  
3P'.)=}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jskATA /  
J%D'Xlb  
mVU(u_lh  
Px'%5TKN  
二. 战前分析 E%jOJA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tse(iX/D  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 aI+:rk^  
Fi(_A  
rN} {v}n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RR^I*kRH  
  /* --------------------------------------------- */ .ay K+6I  
vector < int *> vp( 10 ); H9nZ%n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ToDN^qE+  
/* --------------------------------------------- */ s`GSc)AI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *F~"4g  
/* --------------------------------------------- */ nM)]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ){R_o5  
  /* --------------------------------------------- */ `%F.]|Y0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >y%$]0F1  
/* --------------------------------------------- */ 0Q%'vBX\`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j[) i>Qw  
z`5+BL,|ND  
I+8m1 *  
g :e|  
看了之后,我们可以思考一些问题: >RE&>T^8  
1._1, _2是什么? #.a4}ya19  
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。 =4+UX*&i?.  
2._1 = 1是在做什么? Z4bN|\I  
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。 f{WJM>$:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <}N0 y*m  
'-gk))u>)  
:3{@LOil^  
三. 动工 Og"50-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ObMsncn  
1wqCoDgkp  
fy9{W@E3p  
*sB=Ys?  
template < typename T > qV8;;&8r  
class assignment eJ$?T7aUf  
  { z15(8Y@2]  
T value; 8~\Fpz|Og  
public : qs 52)$  
assignment( const T & v) : value(v) {} Zdj~B1  
template < typename T2 > ;Z C18@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GAtK1%nPD  
} ; :#c?`>uV  
W{ @lt}  
Af ^6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bo\|mvB~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {Kd9}CDAZ  
fx%'7/+  
^fXNeBj  
X#1So.}c  
  class holder }B^s!y&b  
  { (Qq! u  
public : oQWS$\Rr.  
template < typename T > 9BNAj-Xa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [WX+/pm7>  
  { mcS/-DaN?  
  return assignment < T > (t); U|-4*l9Ed  
} X& O o1y  
} ; z=BX-)  
/2Y Nu*v  
1S0Hc5vw  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J0mY=vX  
I?s)^'  
  static holder _1; k$k (g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qV9`  
{foF[M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y%}Po)X]f  
而不用手动写一个函数对象。 @Mt6O _V  
c@5fiRPv!  
7 fqK{^ L  
_6^vxlF  
四. 问题分析 7b:oz3?PI  
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。 |C7GI[P  
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。 X\X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \qV5mD]"M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |@Q(~[It  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  .;iXe  
I)_072^O  
五. 问题1:一致性 jr" yIC_  
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?| <s]K~ Vo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,^:Zf|V  
Xdq2.:\  
struct holder V{ra,a*  
  { H<X4R  
  // DtXXfp@;  
  template < typename T > \C/`?"4w  
T &   operator ()( const T & r) const 5#$E4k:YV  
  { =h5&\4r=  
  return (T & )r; $-M1<?5  
} nU)}!` E  
} ; gC<\1AIu  
C[n,j#Mvje  
这样的话assignment也必须相应改动: 6(D K\58  
<)?H98S  
template < typename Left, typename Right > 7{8!IcR #  
class assignment eem.lVVD  
  { @bfaAh~   
Left l; }@!d(U*  
Right r; x #BUIi  
public : N!9DZEcm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X OJ/$y  
template < typename T2 > Crm](Z?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QRgWzaI  
} ; uC 5mxZ  
s-k~_C>Fw  
同时,holder的operator=也需要改动: :NA cad  
<kPU*P,  
template < typename T > `^wF]R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %q2dpzNW  
  { qqS-0U2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hKt AvTg  
} )amdRc  
L4 x  
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。 7s<v06Wo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f!xIMIl)+  
1PjSa4  
return l(rhs) = r; Ibd7[A\  
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。 W{1=O)w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fl(+c0|kT  
W\N-~9UA  
template < typename Tp > b0riiF  
class constant_t rS>njG;R  
  { 84e)huAs  
  const Tp t; ,XI,B\eNk  
public : = Ky1v$<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P.&,nFIg3  
template < typename T > !COaPrg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s/`4]B;2U  
  { q fadsVp  
  return t; at6f(+  
} }1N)3~  
} ; i*9eU*i|H  
o Ep\po1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =QRLKo#_  
下面就可以修改holder的operator=了 pFGdm3pV  
;vQ7[Pv.j  
template < typename T > ) ;-AT^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5p U(A6RtS  
  { O0WzDD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &nZ=w#_  
} F3,hx  
{LR?#.   
同时也要修改assignment的operator() L a0H  
7I(Sa?D:  
template < typename T2 > Ij@YOt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9)aXLM4Y  
现在代码看起来就很一致了。 dH&N<  
?!Rl p/  
六. 问题2:链式操作 k{y@&QNj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .;/@k%>   
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5W 5\  *L  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n#,AZ&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Zhz.8W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7!<cU  
Z-Bw?_e_K  
template < typename T > e,`+6qP{  
struct result_1 r}D`15IHJ  
  { 1i2jYDB"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c6E@+xU  
} ; JgYaA*1X  
<y-KW WE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: G)5%f\&  
k+JDbJ@  
template < typename T > G?'L1g[lc  
struct   ref }4A+J"M4y  
  { m`4Sp#m  
typedef T & reference; rguC#Xt!4  
} ; #x':qBv#  
template < typename T > -.ha\t0J  
struct   ref < T &> WH/r$.&  
  { ]/bf#&@g`k  
typedef T & reference; 5c3 )p^ ]g  
} ; HWVWl~FA  
k2 k/v[60  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *oZBv4Vh   
_d %H;<_  
template < typename T > L$i&>cF\_>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nCGLuZn  
  { 4SY]Q[  
  return l(t) = r(t); ,K3)f.ArYc  
} G/N'8Q)  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5s;HF |2x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^|>vK,q$I  
.OX.z~":y  
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 B~caHG1b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |DwI%%0(F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sW3-JA]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +\\,FO_  
最后的布局是: [=S@lURzm@  
                Add o-GlBXI;  
              /   \ N/qr}- 3z  
            Divide   5 !yG{`#NZZ  
            /   \ ?9 :{p  
          _1     3 \96?OC dr  
似乎一切都解决了?不。 D0lgKQ  
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。 `:-{8Vo7  
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。 L*D-RYW  
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: 7MOjZD4?  
C;G~_if4PR  
template < typename Right > WnvuB.(@3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const efl6U/'Ij  
Right & rt) const -P(q<T2MV'  
  { eaYQyMv@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M-T&K% /lW  
} m`I6gnLj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HGh`O\f8  
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。 2Z\6xb|u  
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。 aOyAP-m,  
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。 -81usu&NH  
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。 W*}q;ub;  
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? ;]KGRT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: b H?dyS6Bx  
 #RbPNVs  
template < class Action > Nt$/JBB[$  
class picker : public Action $X9-0-  
  { TPvS+_<oL{  
public : =HQH;c"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aqoT  
  // all the operator overloaded ;ZFn~!V  
} ; ZV,n-M =  
7K {/2k  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ac^}wXp  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _F;(#D  
FC.y%P,  
template < typename Right > >e>Q'g{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /V$ [M  
  { UStZ3A'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^ :6v- Yx  
} Yvs9)g  
hz>&E,<8q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a4 O  
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。 b_W0tiyv%  
vp[~%~1(  
template < typename T >   struct picker_maker UqsVqi h(  
  { ++5W_Ooep  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Pi40w+/  
} ; >]&LbUW+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 600-e;p  
  { x5c pv  
typedef picker < T > result; ])7t!<  
} ; [`6|~E"F  
[8^j wnAYS  
下面总的结构就有了: NMJ230?  
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。 H9x xId?3u  
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。 I,_wt+O&j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?Q]&d!U Cs  
至此链式操作完美实现。 8N'`kd~6[  
q/6d^&  
kK16+`\+  
七. 问题3 cr27q6_  
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。 vMRM/.  
|F iL1_  
template < typename T1, typename T2 > "F7g8vu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (9*=d_=  
  { T]Vh]|_s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _`+ !,kG[  
} g%4-QCZ,  
;k9s@e#a  
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: ]RML;]^  
kgEGL]G>  
template < typename T1, typename T2 > G!ty@ Fx  
struct result_2 ",B92[}Ar  
  { Hd U1gV>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DCACj-f  
} ; `2o/W]SSk  
sG%Q?&-  
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? QukLsl]U  
这个差事就留给了holder自己。 Ki,]*-XO  
    lo,?mj%M  
Q6`oo/  
template < int Order > DQ?'f@I&*  
class holder; %+:%%r=Q  
template <> |0vY'A)]  
class holder < 1 > x&8HBF'  
  { S =U*is  
public : smoz5~  
template < typename T > N>z_uPy{A  
  struct result_1 zRx-xWo  
  { `$JPF  Z  
  typedef T & result; ((SN We  
} ; 8*V3g_z  
template < typename T1, typename T2 > :5L9tNr{_  
  struct result_2 NJ/6_e  
  { '&I.w p`^  
  typedef T1 & result; t9Ht 5 4  
} ; Sl/[9- a)  
template < typename T > d(jd{L4d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w-Y-;*S  
  { 'ZgrN14  
  return (T & )r; +Tf,2?O  
} : tu6'X\k  
template < typename T1, typename T2 > =nh/w#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &y[Od{=  
  { wcspqC"_  
  return (T1 & )r1; c*'D  
} po}Jwx!  
} ; [>A%%  
fLa 7d?4  
template <> P 5yS`v$@  
class holder < 2 > <T>C}DGw  
  { 7H:1c=U  
public : I8d#AVF2  
template < typename T > <{Wsh#7}.  
  struct result_1 il(dVW  
  { c`yLn %Of%  
  typedef T & result; 9fp1*d  
} ; [[}KCND  
template < typename T1, typename T2 > QmvhmsDL  
  struct result_2 ArDkJ`DE  
  { x=pq-&9>B  
  typedef T2 & result; %G1kkcdH<  
} ; B<SuNbR  
template < typename T > )[|`-M~u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Smzy EMT  
  { Vahfz8~w/  
  return (T & )r; %a{$M{s  
} x6d+`4  
template < typename T1, typename T2 > 6J9^:gXW~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OGw =e{  
  { IP~*_R"bM  
  return (T2 & )r2; ]x8 ^s  
} AifnC4  
} ; I'{-T=R-q  
M. O3QKU4  
IGeXj%e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 vn}:$|r$J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 494"-F6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ujGvrY j  
J+r\EN^9  
return l(i, j) = r(i, j); Nih8(pbe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6}ct{Q  
QCIH1\`jW  
  return ( int & )i; %e.tAl"!$  
  return ( int & )j; "a %5on  
最后执行i = j; k\8]fh)J\7  
可见,参数被正确的选择了。 ln-+=jk  
{x{e?c!  
)EZ#BF<0|  
KP `{ UD)  
AC;ja$A#  
八. 中期总结 <)ozbv Xk  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8x#SpDI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6,"86  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3e+ Ih2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )F Q '^  
B~K@o.%  
1|_jV7`Mz  
jHBzZ!<  
r8x<- u4  
2{:bv~*I0F  
九. 简化 Hg(%g T  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0\*[7!`s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sDA&U9;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 'yd<<BM`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4+qoq$F</  
  +-*/&|^等 ~jWG U-m  
2. 返回引用。 c@!%.# |y  
  =,各种复合赋值等 ltRvNXx+]  
3. 返回固定类型。 [(Ss^?AJW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FMMQO,BU  
4. 原样返回。 .G8+D%%.  
  operator, ANh7`AUuO  
5. 返回解引用的类型。 wPdp!h7B~N  
  operator*(单目) I/:M~ b  
6. 返回地址。 ,$BbJQ5  
  operator&(单目) O}5mDx  
7. 下表访问返回类型。 r!A1Sfo4P  
  operator[] P/uk]5H^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `IL''eJug_  
  operator<<和operator>> \@8j&],dl  
8D7 = ]  
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。 ',`GdfAsH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y~@@{zP  
EF1aw2  
template < typename Left > -wJ/j~ +m+  
struct value_return yzJ VU0s  
  { \1x<bx/1  
template < typename T > M_asf7|v  
  struct result_1 }j9V0`Q  
  { d/oxRzk'L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,ND}T#yTR  
} ; +72[*_ <  
x aiA2  
template < typename T1, typename T2 > CJ0{>?  
  struct result_2 + q@kRQY;n  
  { 4mNg(w=NF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v53qpqc  
} ; Ovu!G q  
} ; rBR,lS$4  
eaSf[!24"  
GddP)l{uCF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gYb}<[O!  
kex4U6&OQB  
下面我们来剥离functor中的operator() )"SP >2}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _4H 9rPhf  
"W!Uxc  
return l(t) op r(t) ,.Xqb~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kaybi 0  
return op l(t) cF6eMml;  
return op l(t1, t2) lU6?p")F1  
return l(t) op 2 VgFP3  
return l(t1, t2) op UOh % "h  
return l(t)[r(t)] W6cA@DN$#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aLzRbRv  
8&T6  
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: L<8:1/d\  
单目: return f(l(t), r(t)); Td~CnCor  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9&(d2  
双目: return f(l(t)); Z :51Q  
return f(l(t1, t2)); %-u Ra\  
下面就是f的实现,以operator/为例 9cV;W\ Tw  
W!.F\H,(  
struct meta_divide cO}`PD$i  
  { gzdR|IBa  
template < typename T1, typename T2 > Z*,Nt6;e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MBlh lMyI  
  { ME'hN->c  
  return t1 / t2; sJA` A  
} E"8cB]`|8  
} ; H<6TN^  
)<Cf,R  
这个工作可以让宏来做: ean_/E  
K7o!,['W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f;";P  
template < typename T1, typename T2 > \ 2|Of$oMc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3eOwy~  
以后可以直接用 UvwO/A\Gv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hRKAs ]^j  
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 9/[1a_ r  
(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。。。) A^\A^$|O6  
Ns3k(j16  
Zp:(U3%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /F/zMZGSA{  
urM=l5Sx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1D@'uApi.  
class unary_op : public Rettype fcDiYJC*  
  { j A/xe  
    Left l; TCb 7-s  
public : _wvSLu<q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w0`aW6t#  
_T[7N|'O  
template < typename T > iv3=J   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rwu y!F  
      { }V@ * :3w8  
      return FuncType::execute(l(t)); 1^F !X=  
    } LI`L!6^l  
x}acxu 2H7  
    template < typename T1, typename T2 > .rfKItd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z %?: CA  
      { >b6!*Lrhs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T ~=r*4  
    } ?_hKhn%K9  
} ; )83UF r4kP  
6 GL.bS  
(f Gmjx  
同样还可以申明一个binary_op H);O.m  
EMe3Xb `  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .\/jy]Y  
class binary_op : public Rettype s"tyCDc.c  
  {  12W`7  
    Left l; W Z!?O0.A  
Right r; gG^A6Ol%D  
public : Etv!:\\[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B;[ai?@c(_  
-eZ$wn![  
template < typename T > >a6{y   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ape \zZCV  
      { qM~;Q6{v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +>v3&[lGv  
    } !|\$|m<n  
q\0CS>.  
    template < typename T1, typename T2 > 4V2}'/|[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nn`l+WA3  
      { P1gW+*?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YU*u!  
    } QL_vWG -  
} ; xEULV4Qw  
}8joltf  
?p&CR[  
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 ]j=Eof%Rc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nTy8:k']  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U%<E9G594  
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。 [ ;/4'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SVJL|S 3k  
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。。。 O %x<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [:vH_(|  
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) 4Lg!54P8  
下面是修改过的unary_op 5uo?KSX%  
V*}xlxSL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !]^,!7x,8j  
class unary_op #pe#(xoI  
  { ?%QWpKO7X  
Left l; ]npsclvJ  
  .dbZ;`s  
public : %S'gDCwq  
0.MD_s0)>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8 ztVv   
7? 1[sPM  
template < typename T > d*}dM "  
  struct result_1 n8FmIoZ&`  
  { x6h';W_ 8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @pV~Q2%  
} ; [osIQ!u;:  
X-lB1uq^  
template < typename T1, typename T2 > e1Ne{zg~  
  struct result_2 rAv)k&l  
  { PUU "k:{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QsO%m  
} ; \/wbk`2  
C>}@"eK  
template < typename T1, typename T2 > Q+ i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z(o zMH  
  { &d%0[Ui`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x>C_O\  
} fV "gL(7  
' F,.y6QU  
template < typename T >  Zk={3Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ekR/X  
  { r bfIH":  
  return OpClass::execute(lt(t)); B_kjy=]O.  
} 6I<^wS9j_  
3 |se]~  
} ; |H .  
kWSei3  
qk+RZ>T<o  
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 ep,"@,,  
好啦,现在才真正完美了。 C>MEgGP  
现在在picker里面就可以这么添加了: p%ve1>c  
VR'R7  
template < typename Right > GR%h3HO2&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XCo3pB Wq~  
  { :l;SG=scx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w3<%wN>tE  
} 0gIJ&h6*f  
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。 ?q*,,+'0  
PLV-De  
$2kZM4  
]%Db%A  
:`Z'vRj  
十. bind m9Pzy^g1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,f[`C-\Q%  
先来分析一下一段例子 3* v&6/K  
C"gH>G  
gP 13n!7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '(6 ^O=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >V,i7v*?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z=I+_p_G  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 2[V9`r8*  
我们来写个简单的。 qQ{i2D%)?f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +YX *.dW  
对于函数对象类的版本: xY=%+o.?*  
LQo>wl  
template < typename Func > > &VY  
struct functor_trait I'%\ E,  
  { x%`.L6rj  
typedef typename Func::result_type result_type; \F;  S  
} ; 5bZjW~d  
对于无参数函数的版本: e,X {.NS  
yu.N>[=  
template < typename Ret > ~%D=\iE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cqra\  
  { @p\te7(P%  
typedef Ret result_type; 5*#3v:l/9  
} ; + lNAog  
对于单参数函数的版本: "J=A(w5   
-Uo"!o>x|  
template < typename Ret, typename V1 > wvnuE<o8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > NDo>"in  
  { FSNzBN  
typedef Ret result_type; >hFg,5 _l3  
} ; tsWzM9Yf  
对于双参数函数的版本: k@Q>(`  
%"gV>E_u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C4h4W3w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  aj|gt  
  { *?`<Ea  
typedef Ret result_type; uO{'eT~  
} ; c`M ,KXott  
等等。。。 3;F+.{Icc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F8* zG 4/&  
U 6`E\?d`  
template < typename Func > + 2j]  
struct func_return [$]Kp9YD  
  { g-NfZj?  
template < typename T > = a54  
  struct result_1 92";?Xk  
  { fnJ!~b*qo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YsBOh{Ml  
} ; "3H?_!A9  
([Da*Tk*  
template < typename T1, typename T2 > h4,S /n  
  struct result_2 CY?19Ak-xd  
  { :&-j{8p-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p(6!7t:  
} ; [CAV"u)0  
} ; sI% =G3o=  
?>}&,:U}   
MVYf-'\^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Pf?zszvs  
h;RKF\U:"  
template < typename Func, typename aPicker > E!6Nf[  
class binder_1 M!Wjfq ^~  
  { ?c0@A*:o  
Func fn; e"u89acp  
aPicker pk; ,b!]gsds  
public : F8En )#  
47 |&(,{  
template < typename T > eN Y?  
  struct result_1 cpJ(77e  
  { sR*.i?lN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w"/RI#7.  
} ; 24 L =v  
,f3Ck*M  
template < typename T1, typename T2 > =(\xe| Q  
  struct result_2 ](tv`1A,Wd  
  { ecqL;_{o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1^R:[L4R`  
} ; OLh QS_D  
 0%OV3`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vN8Xq+  
>6\rhx>  
template < typename T > 7w8I6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -A3>+G3[  
  { s<`54o ,  
  return fn(pk(t)); nLjc.Z\Bl  
} .`5BgX7W  
template < typename T1, typename T2 > 4.o[:5'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #CcWsI>+w>  
  { o0`|r+E\  
  return fn(pk(t1, t2)); k,M %"FLQ  
} |j> fsk~  
} ; Xx;4  
!^*-]p/z  
U%zZw)  
一目了然不是么? oH vVZ  
最后实现bind $9In\ x  
cpe/GvD5]  
 `xm4?6  
template < typename Func, typename aPicker >  `GQ'yv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Qf<@ :T*  
  { r-]HmY x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A3cW8 OClz  
} ^cz;UQX~}  
|d0,54!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cUPC8k.1  
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。 ^N2N>^'&1.  
.V'=z|   
十一. phoenix ~V?3A/]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #fTPo:*t  
Ej7>ywlW  
for_each(v.begin(), v.end(),  uZA^o  
( }+3IM1VTW{  
do_ )?D w)s5  
[ & ~*qTojj  
  cout << _1 <<   " , " Btu=MUS  
] d%C :%d  
.while_( -- _1), Ad'b{C%  
cout << var( " \n " ) RbA.%~jjx*  
) ;+W9EbY2  
); gyx4='Q  
^V5g[XL2  
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: @b,&b6V  
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 wNt-mgir-Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CTOrBl$70  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &8^ch,+pD  
KfkE'_ F  
m=.}}DcSs  
template < typename Cond, typename Actor > r|!r!V8j  
class do_while zJCm0HLJ  
  { f:6%DT~a&C  
Cond cd; Wgr`)D  
Actor act; 3.vQ~Fvl  
public : (}:n#|,{M  
template < typename T > o 2Okc><z  
  struct result_1 Y#[>j4<T  
  { bo%v(  
  typedef int result_type; Bx&F*a;5  
} ; fj,]dQ T  
<z+b88D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8ta`sNy9  
sKU?"|G81G  
template < typename T > ,*}5xpX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Rix=*  
  { x-3!sf@  
  do ( 8}'JvSu  
    { j^&{5s  
  act(t); H*&ZX AKv  
  } .gS x`|!  
  while (cd(t)); { 95u^S=  
  return   0 ; <F7g;s'q9  
} X8Ld\vZYn  
} ; X|3l*FL  
vs|_l!n3  
b}OOG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~BJ~]~0P`  
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。 ['l.]k-b}  
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。 pHpHvSI  
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。 YKZk/m&H  
下面就是产生这个functor的类: c'8a)j$$+  
tEE1`10Mt  
Bt\z0*t=s  
template < typename Actor > i8Y$cac!  
class do_while_actor ZKT~\l  
  { yavoGk  
Actor act; 5?()o}VjAO  
public : 3{;W!/&>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Es~|:$(N]|  
`T \"B%  
template < typename Cond > ju= +!nGUa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >.]' N:5  
} ; QV@NA@;XZ  
B,Gt6c Uq  
*~0Ko{Avc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]XAJ|[]sj*  
最后,是那个do_ kQY+D1  
E*F)jP,yo  
^ew<|J2,B  
class do_while_invoker =:;KY uTr  
  { xn)eb#r  
public : l`}Ag8Q  
template < typename Actor > s?2DLXv}!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m@_m"1_;  
  { lv* fK  
  return do_while_actor < Actor > (act); V>2mz c  
} 0B;cQSH!q  
} do_; s, 8a1o  
G\U'_G>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b35Z1sfD j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SB3= 5"q  
最后来说说怎么处理break和continue YsHZFF  
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。 (DW[#2\.  
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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