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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c9j*n;Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;pD)m/$h`  
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, q!f1~aG  
s4%(>Q  
rdnRBFt   
Xnuzr" 4u  
  class filler /U6% %%-D`  
  { mp~{W  
public : fbFX4?-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qp2I[Ioz3  
} ; yAL1O94  
]NhS=3*i+  
aS|wpm)K>8  
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: ^). )  
dY" }\v6  
$|KaBx1  
i)Lp7m z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [!^-J}^g~\  
V@d )?T  
T\VNqs@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x90jw$\%7  
l7JY]?p  
5 cK@WE:  
y[O-pD`  
二. 战前分析 +pH@oFNK  
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。 \Hqc 9&0  
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 aTGdmj!  
A=Dhod  
Px M!U!t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kl1Y] ?z}  
  /* --------------------------------------------- */ e75UMWaeC  
vector < int *> vp( 10 ); < Fs-3(V+\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _,6f#t  
/* --------------------------------------------- */ ,}xbAA#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P6Bl *@G  
/* --------------------------------------------- */ 6zIgQ4Bp24  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kC$&:\Rh  
  /* --------------------------------------------- */ u)Q;8$`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4R>zPEo  
/* --------------------------------------------- */ o2-@o= F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }a&mY^  
+*&cz  
6@tvRDeaDW  
Ni*Wz*o  
看了之后,我们可以思考一些问题: . BO<  
1._1, _2是什么? RA a[t :|  
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 / m$)wE  
2._1 = 1是在做什么? ,J mbqOV?!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 J NC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n,P5o_^:  
iy\KzoB  
 17hTr  
三. 动工 \g-j9|0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,`td@Y  
g"Q h]:  
Oajv^H,Em  
%Hi~aRz  
template < typename T > Bb Jkdt7  
class assignment v| z08\a[  
  { ^T4Ay=~{  
T value; 2 Tvvq(?T  
public : Jf:,y~mV  
assignment( const T & v) : value(v) {} +rNkN:/L  
template < typename T2 > H L<s@kEZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tn/T6C^)  
} ; <XQ.A3SG!  
cJn HW  
mnF}S5[9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P\~{3U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vxN0,l  
Cd#E"dY6  
]_*S~'x  
=lr)gj  
  class holder K.>wQA&  
  { -ewQp9)G  
public : @?B6aD|jE  
template < typename T > Q^eJ4{Ya:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oB c@]T5>  
  { |bZM/U=  
  return assignment < T > (t); m.%`4L^`T  
} T bE:||r?^  
} ; lx,`hl%  
ySdN;d:q  
#Gv{UU$]  
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: fW0$s`  
wpPn}[a  
  static holder _1; 83 ]PA<R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'bW5Fr>W  
]]iO- }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qFR dg V>8  
而不用手动写一个函数对象。 96|[}:+$&:  
y@vj;3:  
2%rLoL$Y2+  
&hZwZgV +3  
四. 问题分析 B(HT.%r^A  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p5 ]_}I`+2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 BQgoVnQo_c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oJ;rc{n-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "/x_>ui1F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 whc[@Tyx  
~o15#Pfn/  
五. 问题1:一致性 T|'&K:[TJ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| l\q} |o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (wt+`_6  
XYbyOM VI  
struct holder M^SuV  
  { }VRv sZ  
  // {E,SHh   
  template < typename T > Iz\1~  
T &   operator ()( const T & r) const Z>A{i?#m  
  { g@nk.aRw  
  return (T & )r; 3 (lVmfk  
} W"(u^}  
} ; 66ohmP@04Z  
^7XAw: ?  
这样的话assignment也必须相应改动: V 7<eQ0;m  
Px4/O~bLk  
template < typename Left, typename Right > oNRG25  
class assignment z-u?s`k**  
  { v|+5:jFOqb  
Left l; Q</h-skLZ  
Right r; H7IW"UkBR  
public : {7#03k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WfVMdwz=  
template < typename T2 > h W.2p+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C|e+0aW  
} ; `1'5j "v  
Lar r}o=  
同时,holder的operator=也需要改动: ^Vo"fI`=C  
f$D@*33ft  
template < typename T > .LE+/n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c4]u&tvjJ  
  { ;L6Xs_L~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L$JI43HZ  
} wJIB$3OT  
Ph)| j&]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 oX|?:MS:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QrS$P09=\  
__)qw#  
return l(rhs) = r; };SV!'9s?~  
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。 YOw?'+8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :EB,{|m  
"3y}F  
template < typename Tp > YN#XmX%  
class constant_t :WX0,-Gn  
  { !C`20,U  
  const Tp t; ;QPy:x3  
public : nPf'ee  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,f<B}O  
template < typename T > &va*IR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (+MC<J/i  
  { FzhT$7Gw  
  return t; A'g,:8Ou  
} C_-E4I Z)  
} ; gM, &Spn  
QMb^&?;s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5b fb!7-[i  
下面就可以修改holder的operator=了 5c;En6W  
AN10U;p/O  
template < typename T > M:|/ijp N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Yw^ Gti'<  
  { 3]S`|#J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,>S+-L8  
} -A;w$j6*  
RZ6~c{  
同时也要修改assignment的operator() @XBH.A^7r  
 q)oN 2-  
template < typename T2 > E\! n49  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !3x *k;0  
现在代码看起来就很一致了。 ewQe/Fq  
,>w}xWSYpG  
六. 问题2:链式操作 ,i![QXZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?#ihJt,  
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。 Q?]w{f(  
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。 4?]ZV_BD  
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。 Mdm0g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >)sqh ~P  
F(0Z ]#+  
template < typename T > u_Zm1*'?B  
struct result_1 85C#ja1&  
  { lPp6 pVr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f !!P  
} ; NDW8~lkL  
Lupy:4AD  
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: :B^mV{~  
O\JD,w  
template < typename T > {9;eH'e  
struct   ref V0T<eH<  
  { oT!/J  
typedef T & reference; :p$EiR  
} ; *o 2#eI  
template < typename T > -fQX4'3R  
struct   ref < T &> 4@/z  
  { gPp(e j7  
typedef T & reference; /.)2d8,  
} ; )-)pYRlO  
u#!GMZJN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H9:%6sds  
;"SZ}  
template < typename T > `$f2eB&   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %t{Sb4XZ4k  
  { ^\{J5  
  return l(t) = r(t); ~zj"OG"zOw  
} &/DOO ^  
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。 kU(kU2u%9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }bCK  
g~|y$T  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 R9q0,yQW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;x16shH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r hZQQOQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gE1|lY$NL  
最后的布局是: e SK((T  
                Add h-,?a_  
              /   \ *@~`d*d  
            Divide   5 ?4MSgu  
            /   \ HoV{Uzm  
          _1     3 Vp\80D&  
似乎一切都解决了?不。 *f?S5 .  
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。 o[n<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。 qr9Imr0w<  
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: !^]q0x  
+#9xA6,AE  
template < typename Right > F/xCG nP-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l_ZO^E~D_  
Right & rt) const >^ ;(c4C  
  { {9Db9K^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *afejjW[  
} PRZ8X{h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B3eNFS  
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。 m}rh|x/?  
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。 f~U#z7  
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。 G~`'E&/  
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。 U-1VnX9m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  c,.0d  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l$=Gvb  
prqT(1  
template < class Action > u*U_7Uw$  
class picker : public Action 'Z59<Ya&x  
  { f>O54T .L.  
public : -ywX5B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "2%y~jrDN  
  // all the operator overloaded T^d#hl.U  
} ; "wC0eDf  
XRtyC4f  
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。 F68},N>vr@  
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: i]LU4y %'  
XNKtL]U}$  
template < typename Right > T\)dt?Tv#\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5"$e=y/  
  { G 2!}R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ypgliq(  
} >,kL p|gA  
bG "6pU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dZ.}j&ZH'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Ko4)0&  
{qY3L8b  
template < typename T >   struct picker_maker ?<Z)*CF)  
  { A\Lr<{Jh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,eyp$^2  
} ; V/@[%w=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8I<_w4fC  
  { >).@Nb;e  
typedef picker < T > result; YGfA qI y  
} ; ;tXB46  
>c}:   
下面总的结构就有了: q|R+x7x  
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。  ^8b~ZX  
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。 $xLEA\s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e',hC0&S  
至此链式操作完美实现。 4u@yJ?U  
(6e!09P&  
9qnuR'BDu  
七. 问题3 /]pX8 d  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _RN/7\  
W]} #\\$z  
template < typename T1, typename T2 > u):X>??  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jG =(w4+  
  { A J<iM)l|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f&=K]:WDe  
} @gs26jX~2}  
37J\i ]  
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: <GSQ2bX[  
ww-XMz h  
template < typename T1, typename T2 > JqL<$mSep  
struct result_2 A$%@fO.b  
  { ] ,!\IqO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j@%K*Gb`  
} ; A"Tc^Ij  
p Z0=  
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? t^`<*H  
这个差事就留给了holder自己。 Z'voCWCd  
    5Xp$ yX =  
8W(<q|t  
template < int Order > w g$D@E7  
class holder; V;M3z9xd  
template <> N;e;4,_ n  
class holder < 1 > rdORNlK&  
  { -OHvK0~  
public : pI'8>_o  
template < typename T > _K 4eD.  
  struct result_1 $ijx#a&O  
  { /&~nM  
  typedef T & result; 71K\.[ =-  
} ; Na~g*)uT$  
template < typename T1, typename T2 > }~7H2d);-  
  struct result_2 OI)&vQ5k  
  { Q3 K;kS  
  typedef T1 & result; k/$Ja;  
} ; z4 4  
template < typename T > oA(. vr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]s1TJw [B  
  { :7HVBH  
  return (T & )r; ~Da >{zHt  
} =YS!soO  
template < typename T1, typename T2 > ]hCWe0F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s98: *o3  
  { D<+ bzC  
  return (T1 & )r1; E#yCcC!wMY  
} sV9{4T~#|  
} ; g @c=Bt$  
jEC'l]l  
template <> TKj/6Jz|  
class holder < 2 > u i s:\Uc  
  { T=hm#]   
public : 'US:Mr3  
template < typename T > aRFi0h \  
  struct result_1 ucIVVT(u  
  { ;g;,%jdCS  
  typedef T & result; 4<=eK7;XR  
} ; eukX#0/^  
template < typename T1, typename T2 > D'HL /[@`  
  struct result_2 (H|%?F;{l  
  { VWnu#_(  
  typedef T2 & result; 8eg2o$k_,#  
} ; F9>(W#aC  
template < typename T > lW{I`r\]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *so6]+)cU  
  { Xm_Ub>N5  
  return (T & )r; -ucz+{  
} ; /6:lL  
template < typename T1, typename T2 > {,nd_3"Vq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |THkS@Br  
  { @j)f(Zlu#  
  return (T2 & )r2; /NPl2\o.  
} >tE,8  
} ; E-*>f"<h  
*g/I&'^  
1Ud t9$~T  
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> >。 YyX^lL_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f_z2#,g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >X@.f1/5X  
zWKrt.Dg  
return l(i, j) = r(i, j); fzPgX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K284R=j -&  
H4K(SGx  
  return ( int & )i; m\R@.jkZ  
  return ( int & )j; (o6A?37i  
最后执行i = j; K4K3< Pg  
可见,参数被正确的选择了。 -7C=- \]  
(AyRs7Dkn  
hs -}:^S`  
X:zyzEhS  
/_ hfjCE  
八. 中期总结 g:@Cg.q8  
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: |zr)hC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A ydy=sj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uMq\];7I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {<Xo,U7 y  
{kY`X[fvZ  
z~A(IQO  
1*eWvYo1  
A-@-?AR  
>E 2WZHzd2  
九. 简化 Hsux>+Q  
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。 %Pt[3>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 unbcz{&Hb[  
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: Ay[9k=q]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HeAc(_=C  
  +-*/&|^等 `siy!R  
2. 返回引用。 $)i"[  
  =,各种复合赋值等 Si%Eimiq  
3. 返回固定类型。 U 8 .0L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e-T9HM&%P  
4. 原样返回。 fu7[8R"{  
  operator, ;#Crh}~  
5. 返回解引用的类型。 $7k04e@ ]  
  operator*(单目) QtO[g  
6. 返回地址。 M\$<g  
  operator&(单目) }!J/ 9WKgU  
7. 下表访问返回类型。 |~T+f&   
  operator[] l*V72!Mv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aV92.Z_Ku  
  operator<<和operator>> 'E4(!H,k  
\ [hrG?A  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 #f jX|b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3`C3+  
%CfTqbB  
template < typename Left > (vYf?+Kb  
struct value_return k?@W/}Iv9  
  { a}+ _Yo(Q  
template < typename T > aX%g+6t2  
  struct result_1 :;gwdZ  
  { 6`{)p&9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8)Bn?6.  
} ; s#8{:ko  
s\K-(`j}  
template < typename T1, typename T2 > Snvj9Nr  
  struct result_2 @tU>~y{E  
  { DQHGq_unP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T=)L5Vuq<  
} ; %@,:RA\pm  
} ; 5tbiNm^X  
y5opdIaT  
LnACce ?b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f<x t3  
@o-evH;G  
下面我们来剥离functor中的operator() ~NJLS-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hJtghG6v  
epm8N /  
return l(t) op r(t) l.t.,:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5Qe}v  
return op l(t) 61 HqBa  
return op l(t1, t2) =F; ^^VX  
return l(t) op 7[VCCI g  
return l(t1, t2) op (l,YI"TzT  
return l(t)[r(t)] F^[Rwzv>c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ub-k<]yZ  
9R<J$e  
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: ,HjHt\!~<  
单目: return f(l(t), r(t)); /)HEx&SQmZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^SES')x  
双目: return f(l(t)); m]b.P,~v  
return f(l(t1, t2)); jl|X$w  
下面就是f的实现,以operator/为例 i_Q4bhVj  
r'}k`A 5>  
struct meta_divide P|QnZ){  
  { W71#NjM2Z  
template < typename T1, typename T2 > ;R-Q,aCM}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u=?P*Y/|W  
  { X$Qi[=L  
  return t1 / t2; vzQmijr-  
} Ffqn|} gb  
} ; vskM;  
'Y/V9;`)s  
这个工作可以让宏来做: O"w_sw  
MDXQj5s^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ` G/QJH{I  
template < typename T1, typename T2 > \ Vf* B1Zb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]4pC\0c  
以后可以直接用 Y K62#;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kKTED1MW&W  
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 ;?[+vf")  
(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。。。) G;.u>92r|  
B=qRZA!DQ?  
AF nl t  
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 REe%>|   
@ F"ShT0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (%^TTe  
class unary_op : public Rettype !N2 n@bo  
  { ?>Ci`XlLr  
    Left l; w2_I/s6B  
public : >5Rw~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bk(XJAjY  
dXy"yQ>{  
template < typename T > 2T?1X{g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Nzv@g{3  
      { }z%/6`7)|  
      return FuncType::execute(l(t)); TEy.zzt  
    } k-p7Y@`+a  
VHkrPJ[  
    template < typename T1, typename T2 > H5rNLfw '  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +R jD\6bJb  
      { 6O?Sr,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UEb'E;  
    } L ~' N6  
} ; j;c ^pLUP  
Q14;G<l-  
I.0Usa"z  
同样还可以申明一个binary_op q>h+Ke  
Y  .X-8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3B]+]e~  
class binary_op : public Rettype Bc` A]U  
  { WN?`Od:y  
    Left l; fpC@3itI  
Right r; [IX!3I[J]  
public : {ca^yHgGy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o".O#^3H%  
$XzlW=3y  
template < typename T > <qZ+U4@I)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "U~@o4u;  
      { <cd%n-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (4gQe6tA  
    } <Gt{(is  
|L#r)$n{1  
    template < typename T1, typename T2 > J;9QDrl`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QRix_2+  
      { [_B&7#3>7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GOgT(.5  
    } ]t0S_ UH$  
} ; J:!Gf^/)  
JqIv&W  
Ya {1/AaM  
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{ ^@O0S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ed2 &9E>9b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x@l~*6!K  
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。 |Y8o+O_`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +m},c-,=$w  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >dH*FZ:c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Uv$ u\D+@[  
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) 4B,A+{3yL  
下面是修改过的unary_op / =<u l-K  
tUnVdh6L.B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y.NArN|%  
class unary_op tXuxTVhoT  
  { Q(Y,p`>  
Left l; `^Sq>R!;  
  Z0@ImhejuB  
public : ]@g$<&  
h2*&>Mc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  ~&jCz4M  
-v2q:x'G#  
template < typename T > ZOsn,nF  
  struct result_1 G+p>39P   
  { nWsz0v3'9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s$G8`$+i1  
} ; OlFn<:V K  
jv^ L~<u  
template < typename T1, typename T2 > .DsYR/  
  struct result_2 +`[Sv%v&L  
  { P.P>@@+d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I8:&Btf  
} ; }# ^Pb M  
y=`(`|YW}`  
template < typename T1, typename T2 > 2C&%UZim;P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d+)L\ `4  
  { \5_^P{p7<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (LPc\\Vv  
} 4(gf!U  
p-Btbhv  
template < typename T > (`*wiu+i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0_.hU^fP  
  { t fQq3#  
  return OpClass::execute(lt(t)); (HxF\#r?  
} ^%^0x'"  
YtQWArX,  
} ; N$b;8F  
I'YotV7  
2"^9t1C2  
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 k"c_x*f  
好啦,现在才真正完美了。 F4{<;4N0  
现在在picker里面就可以这么添加了: &d;$k  
y?hW#l~#X  
template < typename Right > {HDlv[O%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z#/*LP#oY  
  { c^k. <EA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -qF|Y f  
}  K>eG5tt  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1=.?KAXR  
b>EUa> h  
*5)!y d  
>$F]Ss)$  
]vErF=[U,  
十. bind bq ]a8tSB  
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。 'h=2_%l@Y  
先来分析一下一段例子 R MXj)~4.  
mAa]E t.  
ARo5 Ss{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J_$~OEC~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bS<p dOX_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0rUf'S ?K  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Awh)@iTL  
我们来写个简单的。 m ws.)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .|-y+9IP  
对于函数对象类的版本: .IU+4ENSy4  
] ={Hq9d@  
template < typename Func > _{%H*PxTn=  
struct functor_trait @d|9(,Q  
  { t1S~~FLE  
typedef typename Func::result_type result_type; b.&YUg[#  
} ; {'(8<n57  
对于无参数函数的版本: 8),Y|4  
TH &B9  
template < typename Ret > .VT,,0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6np wu5!  
  { a$m?if=  
typedef Ret result_type; %b9M\  
} ; Z%R^;8!~  
对于单参数函数的版本: Dl{Pd`D  
XLT<,B}e  
template < typename Ret, typename V1 > W!*vO>^1W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mr? ii  
  { \mloR '  
typedef Ret result_type; $)!Z"2T  
} ; r^)<Jy0|r  
对于双参数函数的版本: $P_Y8:  
clNP9{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vCM'nkXY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1YxI q565  
  { =_Rd0,  
typedef Ret result_type; e<K=Q$U.  
} ; ; ]!  
等等。。。 _NFJm(X.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "/5b3^a  
sTDBK!9I  
template < typename Func > 2Z~o frj  
struct func_return 6%-2G@6d  
  { ,")7uMZaF\  
template < typename T > g=Lt 2UIJ  
  struct result_1 C'ZU .Y  
  { {YFru6$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [Wc 73-  
} ; Alz#zBGb  
ff0,K#-  
template < typename T1, typename T2 > syF/jWM5  
  struct result_2 (!s[~O6  
  { G`jhzG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i{2KMa{K  
} ; P;34Rd  
} ; YQ/ *|  
z5I<,[`  
_PF><ODX2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q2y:b qLWl  
V|= 1<v  
template < typename Func, typename aPicker > .;'xm_Gw<  
class binder_1 AO6;aT  
  { jo;n~>3P  
Func fn; /Q-!><riD  
aPicker pk; PLD!BD  
public : )8;'fE[p}  
<OUAppH  
template < typename T > c1i7Rc{q  
  struct result_1  (c"!0v  
  { IF=rD-x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TR|; /yJ  
} ; l-&f81W  
-nW-I\d%  
template < typename T1, typename T2 > i!NGX  
  struct result_2 (ZYOm  
  { @cON"(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \xt!b^d0  
} ; LBg#KQ @  
)lbF'.i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pmC@ fB  
vd~O:=)4  
template < typename T > <FP -]R)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g!$ "CX%8  
  { a <3oyY'  
  return fn(pk(t)); ^P[*yf  
} UxW~yk  
template < typename T1, typename T2 > bWqGy pq4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QO8/?^d  
  {  [7bY(  
  return fn(pk(t1, t2)); T*oH tpFj#  
} 3]'3{@{} H  
} ; #xmUND`@  
*jYwcW"R{z  
&+\wYa,  
一目了然不是么? *G9;d0  
最后实现bind (/%}a`2#o  
QwhPN'U  
|:\h3M  
template < typename Func, typename aPicker > 1||e !W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V1ug.Jv^  
  { @wo9;DW`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &c]x;#-y  
} ;j$84o{  
8)i\d`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,"D1!0  
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。 G 5)?!  
_?{2{^v  
十一. phoenix 6c2fqAF>i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F?UL0Q|uv  
\1tce`+  
for_each(v.begin(), v.end(), nP}/#Wy  
( |aZ^K\yIF  
do_ /fX]Yu  
[ $1axZ~8sS  
  cout << _1 <<   " , " O @w=  
] H:|yu  
.while_( -- _1), <a'j8pw9i  
cout << var( " \n " ) <Sz9: hg-  
) WYq, i}S  
); \UXQy{Ex  
PgVM>_nHk  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: LE7o[<>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3LEN~ N}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (F @IUbnl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8} U/fQ~  
^0r @",  
e@6}?q;  
template < typename Cond, typename Actor > &P\T{d2"  
class do_while YXmLd'F^3  
  { f`?|A  
Cond cd; U8moVj8w1  
Actor act; `aCcTs7~]p  
public : Q[}mH: w  
template < typename T > rIu>JyC"p  
  struct result_1 \\[P^ tsF  
  { Ar|_UV>Zf  
  typedef int result_type; Wjj'yqBO^  
} ; }b1P!xb!A  
*QrTZ$\C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ngg (<ZN  
Cu0/TeEM  
template < typename T > *{XbC\j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A>X#[qx  
  { nF7Ozxm#  
  do #*~#t4S-  
    { l!GAMK 6o  
  act(t); b6#V0bDXHD  
  } C<{k[!N%zm  
  while (cd(t)); kg_TXB  
  return   0 ; y M>c**9  
} =s;7T!7!  
} ; `TAhW  
+|^rz#X  
3x eW!~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S]k<Ixvf  
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。  M*%iMz  
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。 ;hRo} +\l  
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。 ,;UVQwY  
下面就是产生这个functor的类: U*)pUJ{&t  
S_C+1e  
PE3l2kr  
template < typename Actor > `^RpT]S  
class do_while_actor $=t&NM  
  { N{f RZN  
Actor act; %|4Nmf$:Og  
public : ?FD^S~bz-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {]`O$S  
K o,O!T.  
template < typename Cond > X5=Dc+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `ez_ {  
} ; kAU[lPt*R  
U^[<G6<9]  
7n {uxE#U)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0z.Hl1  
最后,是那个do_ i{xgygp6f  
_bu, 1EM  
s-Bpd#G>/  
class do_while_invoker nT9B?P>  
  { h8Kri}z;M  
public : 6!O~:\`DJ  
template < typename Actor > lkOugjI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `9%@{Ryo  
  { Kh}#At^C8e  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5^*I]5t8  
} Y@F@k(lOo  
} do_; mZ'`XAS~;  
+wr2TT~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (m25ZhW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G-xW&wC-  
最后来说说怎么处理break和continue 3 rV)JA  
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。 Bk*AO?3p  
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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