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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bV#j@MJ~0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6W;`}'ap  
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, 1h)K3cC  
Hbu :HFJ!  
;oVOq$ql  
aouYPxA`  
  class filler /WX&UAG  
  { c <Q*g  
public : }ZiJHj'<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eV;nTj  
} ; Q yQ[H  
\y7Gi}nI  
C}9|e?R[Rz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {q;_Dd  
.I^Y[_.G  
-Wre4 ^,v  
KWi|7z(L=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %S>6Q^B  
'Ir   
(4rHy*6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7+6I~&x!Lz  
M}=fdH  
uY3#,  
2Z`Jr/  
二. 战前分析 "tA.`*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fM*aZc*Y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,1v FX$  
h 3  J&  
]2[\E~^KU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [V5,1dmkI  
  /* --------------------------------------------- */ ;9Wimf]G,E  
vector < int *> vp( 10 ); %8P6l D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nwDGzC~y<  
/* --------------------------------------------- */ $)=`Iai  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AD6 b  
/* --------------------------------------------- */ H87k1^}HV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !D/W6Ic@  
  /* --------------------------------------------- */ 9'ky2 ]w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C9>^!?>  
/* --------------------------------------------- */ -Gm}i8;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f67pvyy -  
~ntDzF  
:e}j$v F  
_m%Ab3iT~  
看了之后,我们可以思考一些问题: v~YGef;D  
1._1, _2是什么? )2:U]d%pk  
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。 6/Z_r0^O  
2._1 = 1是在做什么? IhK%.B{dZ  
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。 "|PX5  
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。 V.ae 5@;  
HisH\z/i5)  
UHIXy#+o5  
三. 动工 91k-os(4]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OY!WEP$F-C  
JbXi|OS/  
F C=N}5u  
#V Z js`d6  
template < typename T > ykxAm\O  
class assignment Jl$ X3wE  
  { z07:E>D]  
T value; A 0;ng2&  
public : e_1L J  
assignment( const T & v) : value(v) {} W4nhPH(  
template < typename T2 > iU# "G" &  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }0OQm?xh  
} ; S*WLb/R2  
'\"5qB  
81)i>]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @U =~ c9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gaE8\JSr  
[ o 6  
J@ 8OU  
g}*p(Tp9:  
  class holder pM*( kN  
  { iN5[x{^t  
public : >#Bu [nD%  
template < typename T > zN\C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KJt6d`ZN  
  { +zl [C  
  return assignment < T > (t); xb&,9Lxd|  
} 5BM6Pnle  
} ; NezE]'}  
]qEg5:yY  
Bc<pD?uOK  
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: ?0 7}\N0~  
0J;Qpi!u2v  
  static holder _1; 9LOq*0L_:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hF5(1s}e$  
a!;#u 8f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gMU%.%p2  
而不用手动写一个函数对象。 Ejyo oO45  
cSmy M~[  
iaRCV 6cl  
e&NJj:Ph*  
四. 问题分析 GX*9R>  
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。 r<Q0zKW!jN  
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。 l}D /1~d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S&c5Q*->[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '7.4!I0'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ( F4c0  
 gq} c  
五. 问题1:一致性 [|(=15;  
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?| C)%qs]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s&\krW &  
Qm*XWo  
struct holder fC$@m_-KD  
  { ]q&NO(:kbq  
  // y QGd<(  
  template < typename T > 5>~D3?IAd  
T &   operator ()( const T & r) const OLqynY  
  { yI%q3lB}^  
  return (T & )r; /.sho\a  
} &{ZUY3  
} ; 4Wa*Pcj  
y'O<*~C(X  
这样的话assignment也必须相应改动: EWOa2^%}Z\  
vXG?8Q  
template < typename Left, typename Right > r5N H*\Q  
class assignment }$(\,SzW  
  { x]t$Zb/Uxa  
Left l; A!R'/m'VG  
Right r; c Ze59  
public : Xc L%0%`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mo&9=TaG  
template < typename T2 > `^h:} V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \=o0MR  
} ; {*K$gH$  
#WAX&<m  
同时,holder的operator=也需要改动: a TPq1u  
v3<q_J'qT  
template < typename T > ]oC"gWDYu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ! w;/J^  
  { [c v!YE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NB-%Tp*d  
} R{Cbp=3J  
K'f2 S  
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。 `Io#440;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QH?sx k2  
-x|!?u5F  
return l(rhs) = r; K \.tR  
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。 A,3qjd,$ c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i>dFpJ  
E5Sn mxd  
template < typename Tp > p+y"r4   
class constant_t ?F*I2rt#  
  { js% n]$N  
  const Tp t; 0;hn;(V]"  
public : '"'RC O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $KlaZ>D h  
template < typename T > d$Y_vX<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mmy/YP)  
  { v7%}ey[  
  return t; )UyJ.!Fly  
} '6L@l  
} ; ;WhRDmT  
%Hhk 6tR,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z";(0%  
下面就可以修改holder的operator=了 "/Gw`^t  
c:<a"$  
template < typename T > DhD##5a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <5}j(jxz}  
  { : t /0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aX Ie  
} f>3)}9?xc}  
n^*,JL 9@  
同时也要修改assignment的operator() N7YCg  
B![:fiR`  
template < typename T2 > D|^N9lDaQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [a?bv7Kz  
现在代码看起来就很一致了。 m!=5Q S3Z  
0Gu?;]GSv  
六. 问题2:链式操作 k"%sdYkb!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n~tb z"&  
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。 G\^<MR|  
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。 O- LwX >  
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。 pgZQ>%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1aUg({  
b~@+6 ?  
template < typename T > +@*>N;$  
struct result_1 ]'$:Y   
  { qVH.I6)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (]PH2<3t  
} ; 9}Ge@a<j  
s)KlKh  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4t3>`x 7  
^YB2E*  
template < typename T > }Z< Sca7  
struct   ref (@;^uVJP  
  { @]p {%"$  
typedef T & reference; =K}T; c  
} ; .?LRt  
template < typename T > k!'+7K.  
struct   ref < T &> ?e,:x ]\L  
  { >y(loMl  
typedef T & reference; W1Ye+vg/s  
} ; eKZS_Qd  
oXN(S:ZF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CF@*ki3X  
3i'01z  
template < typename T > VL'wrgk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {3kz\FS  
  { kk4+>mk  
  return l(t) = r(t); uZ'Z-!=CL  
} 5(E&jKn&  
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。 5%}!z~8Y4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5HE5$S  
]lqZ9rO  
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 pS}IU{#;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~t ZB1+%)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dnQ6Ras  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _*b`;{3  
最后的布局是: jicH94#(]  
                Add \fuz`fK:  
              /   \ S\Le;,5Z  
            Divide   5 }^j8<  
            /   \ o>bi~(H  
          _1     3 LsaX HI/?b  
似乎一切都解决了?不。  :8==Bu  
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。 >yHtGIHe-  
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。 5SmJ'zFO  
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: }maD8,:t  
iHK.hs;  
template < typename Right > P#`M8k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }pnp._j  
Right & rt) const z( }w|  
  { lNtxM"G&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5h0Hk<N  
} 5X>~39(r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \NEk B&^n  
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。 'J5F+, \Ka  
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。 (n7{?`Yid  
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。 U^%)BI  
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~;VvYu  
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? I,HtW),  
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: e6 x#4YH  
.kMnq8u  
template < class Action > )N607 Fa-  
class picker : public Action O:pg+o&  
  { |v5 ge3-  
public : ~I%164B+/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nZ (wfNk  
  // all the operator overloaded =&qH%S6  
} ; v?}0h5  
>goHQ30:  
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。 5?? }9  
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: ysl#Rwt/2  
yWE\)]9  
template < typename Right > D .LR-Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /!A"[Tyt  
  { kWy@wPqms  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b-#lKW so  
} D6+3f #k6  
4z26a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a?8)47)  
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。 v+`'%E  
.XiO92d9  
template < typename T >   struct picker_maker vyB{35p$  
  { (v|<" tv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $p&eS_f  
} ; 3dLqlJ^7B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +`>E_+Mp  
  { p@uHzu7  
typedef picker < T > result; b4bd^nrqV  
} ; ?Tu=-ppw  
N-knhA  
下面总的结构就有了: " zD9R4\X.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0GeL">v,:=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 \AA9 m'BZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NH}o`x/  
至此链式操作完美实现。 _>kc:  
XMT@<'fI  
y 5=r r3%v  
七. 问题3 RWo7_XO  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 wvxz:~M  
9p3~WA/M@  
template < typename T1, typename T2 > Mx`';z8~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aX6}:"R2C  
  { ;' vkF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >~Tn%u<  
} i8-Y,&>V  
_@[W[= |H  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "VSx?74q  
9+s&|XS*  
template < typename T1, typename T2 > YM'4=BlJHv  
struct result_2 CI$z+ zN  
  { 3oH/34jj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9&.md,U'  
} ; C4.GtY8,d  
~u2f`67{  
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? n*na6rV\k  
这个差事就留给了holder自己。 C58o="L3S  
    uL1lB@G@  
II.: k.D`  
template < int Order > zNoFM/1Vb  
class holder; $qdynKK  
template <> *?HoN;^  
class holder < 1 > HF_8661g  
  { ss-6b^  
public : ) 5$?e  
template < typename T > ~+Pe=~a[  
  struct result_1 eL(<p]  
  { r hucBm  
  typedef T & result; Og1vD5a  
} ; $ B&Zn Z?  
template < typename T1, typename T2 > F`x_W;\  
  struct result_2 g)r{LxT#+  
  { =RRv& "2r  
  typedef T1 & result; t[>UAr1Vt  
} ; U.P1KRY|=  
template < typename T > QSa#}vCp*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R2-F@_  
  { Ew| Z<(  
  return (T & )r; GWPBP-)0  
} 5 m-/N ?c  
template < typename T1, typename T2 > $`/UG0rdC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w?|qKO  
  { tUc<ExvP,  
  return (T1 & )r1; Xy=ETV%  
} 3x+=7Mg9  
} ; 7_l Wr  
uyB2   
template <> TaHcvjhR  
class holder < 2 > E7? n'!=  
  { j<0 ;JAL  
public : {2P18&=  
template < typename T > q mFbq<&  
  struct result_1 Y)5O %@Rl  
  { la-:"gKC  
  typedef T & result; *!&?Xy%\"j  
} ; ,pGA|ob  
template < typename T1, typename T2 > 4}/gV)  
  struct result_2 f)z(9JJL  
  { EwFq1~  
  typedef T2 & result; KhB775  
} ; Q. O4R_H  
template < typename T > 9S}rTZkEq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `H$XO{w  
  { s_fe4K  
  return (T & )r; ZlMT) ~fM&  
} n~|?)EL  
template < typename T1, typename T2 > 2 A!*8w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;NdH]a {  
  { xp95KxHHo  
  return (T2 & )r2; S!=R\_{u$  
} IBJNs$  
} ; 2xO[ ?fR  
DH+kp$,}  
zs I?X>4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }Cw,m0KV/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f*Q9u>1p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i^.eX VV/  
E\s1p: %  
return l(i, j) = r(i, j); 8Z9>h:c1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'ZMh<M[  
f7Nmvla[q  
  return ( int & )i; Ul]7IUzsu  
  return ( int & )j; `j)56bR  
最后执行i = j; <%uEWb)  
可见,参数被正确的选择了。 CQ/+- -o  
l_:P |  
Nr>UZlU8  
L{F]uz_[x  
jwE=  
八. 中期总结 <Y}m/-sD5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: zE$HHY2ovi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !P EKMDh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FauASu,A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +39uKOrZ  
h>GbJ/^  
:AztHf?X  
8Z\q)T  
FD 8Lk  
g&2g>]  
九. 简化 L k nK  
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。 Lv%t*s2$/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WcKDerc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: qX-5/;n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {q8|/{;  
  +-*/&|^等 l%GArH`  
2. 返回引用。 ~$T>,^K y  
  =,各种复合赋值等 aQx6;PC  
3. 返回固定类型。 -%fj-Y7y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]ASw%Lw)  
4. 原样返回。 zMP6hn  
  operator, W1"NKg~4  
5. 返回解引用的类型。 .p e3L7g  
  operator*(单目) wQy~5+LE  
6. 返回地址。 xk>cdgt  
  operator&(单目) T]&?^QGAZ  
7. 下表访问返回类型。 eUN aq&M  
  operator[] E<3xv;v8r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `0]N#G T  
  operator<<和operator>> GZrN,M  
hfY/)-60o  
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。 Fn`Zw:vp6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h]&  
"M iJM+,  
template < typename Left > b; C}=gg  
struct value_return 4lX_2QT]E  
  { unn2I|XH  
template < typename T > p!:oT1U  
  struct result_1 :~8@fEKb{  
  {  ]aF;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?o+%ckH  
} ; {z 5YJ*C  
Y3[KS;_fr9  
template < typename T1, typename T2 > J  Y8Rk=  
  struct result_2 -d4 v:Jab  
  { `H:`JBe=+[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u,8)M' UU  
} ; klQmo30i  
} ; +:jonN9d  
>uYQt ~s  
SceHdx(]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $)ka1L"N  
I[K4/91  
下面我们来剥离functor中的operator() AH'c:w]~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !zOj`lx  
Xv!Gg6v6  
return l(t) op r(t) &K'*67h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lJFy(^KQG,  
return op l(t) w#A\(z%;x  
return op l(t1, t2) i,;eW&  
return l(t) op z-gMk@l  
return l(t1, t2) op zC)JOykI%  
return l(t)[r(t)] oc,I, v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l([aKm#  
D )`(b  
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: &\6},JN  
单目: return f(l(t), r(t)); T:{&e WH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =ZURh_{xV  
双目: return f(l(t)); ]}b  
return f(l(t1, t2)); tTTHQ7o*BD  
下面就是f的实现,以operator/为例 "0PsCr}!  
{u y^Bui}  
struct meta_divide b?`2LAgn  
  { =6ru%.8U,  
template < typename T1, typename T2 > 1gBLJ0q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jcj8w  
  { N}n3 +F  
  return t1 / t2; CQ6I4k  
} Co(N8>1  
} ; Wm-$l  
VV1sadS:S`  
这个工作可以让宏来做: fTR6]i;  
!`Kg&t [&V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tc`3-goX  
template < typename T1, typename T2 > \ 4s:M}=]N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yN`hW&K  
以后可以直接用 !YGHJwW:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N5zWeFq@6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 up['<Kt+a  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) L$O\fhO?  
^ICSh8C  
E@k'uyIu  
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 y{3+Un  
R3og]=uFzm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AC <2.i_  
class unary_op : public Rettype U { 0~&  
  { a"YVr'|  
    Left l; @:CM<+  
public : r3' DXP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K:< Viz  
Jy}~ZY  
template < typename T > Ag\RLJ.KD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %E@o8  
      { 6|q"lS*$S  
      return FuncType::execute(l(t)); ^GM3nx$  
    } }a!|n4|`  
E)m \KSwh  
    template < typename T1, typename T2 > x*F- d2D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u{=h%d/  
      { NvIg,@}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yc]_?S>9  
    } \9p.I?=  
} ; [I%e Ro[  
W^^0Rh_  
g,WTXRy  
同样还可以申明一个binary_op T2]8w1l&K  
4.,|vtp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^kcuRJ0*$  
class binary_op : public Rettype 8i;drvf  
  { {ST8'hY  
    Left l; ZMMx)}hS  
Right r; A3 TR'BFw-  
public : 0B9FPpx?:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .4E24FB[f?  
:9 (kU  
template < typename T > \6a' p Q,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rU9")4sQ  
      { PO'K?hVS^w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BTr;F]W  
    } uZ_?x~V/  
g&p(XuN  
    template < typename T1, typename T2 > <?KgzIq2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cu5}(  
      { sx+k V A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '=+N )O  
    } :,p3&2 I  
} ; 3v3cK1K@oE  
7^rT-f07  
@eBo7#Zr  
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 L T`T~|pz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9HN&M*}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :tFc Pc'  
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。 yO8@.-jb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J| &aqY  
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。。。 -,/6 Wn'j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 # {k$Fk  
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) Gl{'a1  
下面是修改过的unary_op o92BGqA>&  
>clVV6B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +fozE?  
class unary_op T7ShE-X  
  { ;9)nG,P3  
Left l; fuHNsrNlm  
  #+6j-^<_6  
public : 7W},5c  
n=d#Fm0<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d <ES  
x%$6l  
template < typename T > =HMCNl  
  struct result_1 o\W>$$EXD  
  { R3_;!/1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _]'kw [  
} ; U<XfO'XJ  
GfP'  
template < typename T1, typename T2 > ?6vGE~ MuR  
  struct result_2 7!`1K_v6  
  { %CQa8<q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `3[W~Cq  
} ; tD}{/`{_t  
! Y UT*  
template < typename T1, typename T2 > QrSO%Rm1*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A;ZluQ  
  { K( MZ!>{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `_neYT  
} G~&q  
:G9d,B7*  
template < typename T > dwvc;f-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vfc5M6Vm)<  
  { H 9/m6F  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1GR|$E  
} &?@U_emLi  
fRk'\jzT  
} ; %T<c8w}dP  
1M_6X7PH  
9@M;\ @&g  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug vqUYr  
好啦,现在才真正完美了。 OS L~a_  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y~( 8<`^  
2" v{  
template < typename Right > IwbV+mWQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Vfq-H/+  
  { 3M[d6@a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g(jn /Cx  
} lnMU5[g{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ="@f~~  
nyhHXVRH  
!L|VmLqa  
CIwI1VR^  
;6]ag< Q  
十. bind bS|h~B]rd  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 S[8n GH#m  
先来分析一下一段例子 Wa?\W&  
)!zg=}V  
)WEOqaR]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DeN2P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ==KDr 0|G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VL\Ah3+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >W:kTS<  
我们来写个简单的。 ,Wd+&|Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )h(=X&(d  
对于函数对象类的版本: 8-L -W[  
/^si(BuC^*  
template < typename Func > 0yUn~'+(Sp  
struct functor_trait 2B6y1"B  
  { >"zN`  
typedef typename Func::result_type result_type; 7|ACJv6%9  
} ; V2m= m}HQ  
对于无参数函数的版本: 0|\A5 eG  
nGJ+.z  
template < typename Ret > U; #v-'Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 33"!K>wC  
  { |F =.NY  
typedef Ret result_type; 0eA |Uq~  
} ; PGTjOkx  
对于单参数函数的版本: bI;u};v  
Xa U ^^K  
template < typename Ret, typename V1 > o|s|Wm x>u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8RZqoQDH  
  { _>t6]?*  
typedef Ret result_type; 6%c]{eTd9  
} ; a}k5[)et  
对于双参数函数的版本: `- 9p)@'8k  
BQgK<_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M;.:YkrUH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7Sycy#D  
  { p{0rHu[  
typedef Ret result_type; "GxQ9=Z  
} ; N40DL_-  
等等。。。 9~r8$,e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ``h* A  
.g_Kab3?L  
template < typename Func > <5|:QLqy  
struct func_return >/-Bg:  
  { l n09_Lr  
template < typename T > S; !7 /z  
  struct result_1 6I5LZ^/G9  
  { NdI~1kemr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~MK%^5y?  
} ; kKVNE h Tp  
]PH'G>x  
template < typename T1, typename T2 > 9$R}GK  
  struct result_2 )*BG-nM u  
  { jpiBHi]5+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EBUCG"e  
} ; FbD9G6h5  
} ; lxLEYDGFS  
R{Me~L?  
ML1/1GK*i+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QIcc@PGT9a  
AHP;N6Y6  
template < typename Func, typename aPicker > n--s[Kdo8  
class binder_1 n 8)eC2 A  
  { +39p5O!  
Func fn; $)j f  
aPicker pk; cD<5~`l  
public : _/}/1/y$Y  
?$H=n{iW  
template < typename T > J}VG4}L  
  struct result_1 u5P2*  
  { JjH141 n%D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &UX:KW`=  
} ; ]RI+:f  
T^nOv2@,  
template < typename T1, typename T2 > S),acc(d  
  struct result_2 >yt8gw0J  
  { e6'y S81  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;<K#h9#*7  
} ; C.VU"= -  
U!524"@%U`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p,S/-ph  
U;Q?Rh- W  
template < typename T > EUuk%<q7C(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C.=[K_  
  { ggzcANCD<  
  return fn(pk(t)); AKUmh  
} c"S{5xh0&  
template < typename T1, typename T2 > ZcrFzi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3m/XT"D  
  { 6tBe,'*  
  return fn(pk(t1, t2)); u'"]{.K>fb  
} |Y;[)s =q  
} ; "l-R|>6~  
_h P7hhR  
7^]KQ2fF 8  
一目了然不是么? nW_cjYS%  
最后实现bind \2y [Hy?  
LVBE+{P\5?  
)SWLX\b  
template < typename Func, typename aPicker > ![aa@nOSa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K\^S>dV  
  { .]K{8[:hq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X32{y973hT  
} 9 EV.![  
yz^Rm2$f9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mW 'sdb  
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。 '0jn|9l58  
Dq9*il;'  
十一. phoenix rc7^~S]5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HV8=b"D"  
AP/#?   
for_each(v.begin(), v.end(), `:YCOF  
( g3vR\?c`  
do_ l !:kwF  
[ Z3z"c B  
  cout << _1 <<   " , " [ih^VlZ  
] C;XhnqWv+l  
.while_( -- _1), $VUX?ii$7=  
cout << var( " \n " ) %.  W56  
) +Z=DvKsTJ  
); 'Em633  
)PjU=@$lI  
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: nm]m!.$d  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Isg\ fSK<j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  ]YKxJ''u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FZ=xy[q]~  
=nE^zY2m%  
kuW^_BROJ  
template < typename Cond, typename Actor > IOOK[g.?h  
class do_while r5'bt"K\>  
  { t`E e/L%  
Cond cd; L_R(K89w  
Actor act; o'|B|oZ  
public : a<l DT_2b  
template < typename T > z?'z{+HY  
  struct result_1 "g&hsp+i"A  
  { wg]VG,  
  typedef int result_type; Oc%W_Gb7  
} ; *apkw5B}C  
zx;~sUR;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U,7}VdO  
jUd)|v+t  
template < typename T > <^Jdl.G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M^jEp  
  { J3_Ou2cF`  
  do L4or*C^3  
    { B PG&R  
  act(t); WM9z~z'2a  
  } 0@kL<\u  
  while (cd(t)); !:M+7kmr7t  
  return   0 ; N%!{n7`N:  
} w L4P-4'  
} ; q0VR&b`?>D  
QfRo`l/V9  
1EA#c>I$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d VyT`  
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。 3U%kf<m=  
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。 U}DLzn|w  
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。 J(w 3A)(  
下面就是产生这个functor的类: :r9<wbr)k0  
V{n7KhN~Y!  
W(Rp@=!C  
template < typename Actor > v:]z-zU  
class do_while_actor I*H($ a  
  { QVo>Uit   
Actor act; 3a}53? $  
public : j?1wP6/NP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H7(D8.y )  
5Kw?#  
template < typename Cond > i7%`}t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ry0YS\W  
} ; x.Tulo0/  
y'(a:.%I  
V E?Aa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $0|`h)&  
最后,是那个do_ )Bu#ln"  
AejM\#>  
y+nX(@~f]  
class do_while_invoker r*9*xZ>8u  
  { a] 7nK+N  
public : <."KejXg-  
template < typename Actor > kO4'|<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y-lTPR<Eq  
  { _fS4a134R  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2 ])e}& i  
} &pW2R}  
} do_; m~-O}i~)  
(#8B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z0@BBXQ`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ox5WboL  
最后来说说怎么处理break和continue Z?u}?-b1\H  
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。 3%)@c P:?  
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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