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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M'%4BOpI6`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CnZ!b_J  
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, "z9C@T  
DO~ D?/ia  
v]EMJm6d|  
4X^$"lM  
  class filler C3'xU`=7  
  { w[X-Q+7p(t  
public : ?^U?ua6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {0,b[  
} ; t?"(Zb  
J%?5d:iN+  
SJ]6_4=y*  
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: P!79{8  
(_ G>dP_  
.57p4{  
)K[\j?   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v~ SM"ky#  
s4fO4.bnm  
RJD{l+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4aArxJ  
@k i|# ro  
'~Y@HRVL@|  
_:[@zxT<x  
二. 战前分析 xt|^~~ /  
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。 ,lH }Ba02F  
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 ].Yz =:  
q8P&rMwy  
D('.17  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7"!`<5o^  
  /* --------------------------------------------- */ 7<su8*?  
vector < int *> vp( 10 ); SnG(/1C8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +&S 7l%-  
/* --------------------------------------------- */ @ujwN([I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Nvd(?+c  
/* --------------------------------------------- */ o8X_uKEI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ht>%O7  
  /* --------------------------------------------- */ GST#b6S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @_kF&~  
/* --------------------------------------------- */ x3i}IC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uXc;!*  
*47/BLys<  
]In7%Qb  
[mzed{p]]  
看了之后,我们可以思考一些问题: KO "/  
1._1, _2是什么? z% bH?1^o  
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。 3O,nNt;L{  
2._1 = 1是在做什么? N# }A9t  
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。 v,iZnANZ&P  
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。 8?iI;(  
S]fu M%  
5, $6mU#=  
三. 动工 TVNgj.`+u!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %tP*_d:  
Q0(6n8i  
Srx:rUCv  
x|m9?[ !_  
template < typename T >  igo9~.  
class assignment t,r]22I,`  
  { 2PAu>}W*  
T value; >Lo\?X~  
public : >e {1e  
assignment( const T & v) : value(v) {} bL xZ 5C7t  
template < typename T2 > a Vu!Qk=Z/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "}v.>L<P  
} ; 5QiQDQT}5  
!'H$08Ql}  
 2yJ{B   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2VRGTx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :EOai%i  
Jw _>I  
'Ou C[$Z  
qHZDo[  
  class holder s|WwB T  
  { d Gp7EB`  
public : _Z(t**Zh6y  
template < typename T > "r46Rfa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RiQ ]AsTtl  
  { (6$ P/k8  
  return assignment < T > (t); HaVhdv3L  
} jMn,N9Mf  
} ; Hk*1Wrs*  
e' M&Eh  
Dy.i^`7\  
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: N" L&Z4Z  
?=9'?K/~a  
  static holder _1; 4`i8m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 41<~_+-@  
n725hY6}<l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +vy fhw4  
而不用手动写一个函数对象。 d#E&,^@M  
}gQ2\6o2g  
Rq}lW.<r  
%_W4\  
四. 问题分析 XHU$&t`7>g  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 T [$-])iK  
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。 -8^qtB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <-k!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XSC=qg$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dJgLS^1E  
;~<To9O  
五. 问题1:一致性 _;03R{e*  
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?| ZxNTuGOB:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5;}W=x^$a  
Uuy$F  
struct holder 0S4BV%7F  
  { R1H^CJ=v0  
  // gl+d0<R zw  
  template < typename T > ZjmQ  
T &   operator ()( const T & r) const d 5yEgc;z  
  { K#+?oFo:  
  return (T & )r; {|u"I@M*O  
} ^i%S}VK  
} ; GS>[A b+  
Ip'tB4Mq  
这样的话assignment也必须相应改动: ]i#p2?BR  
bq ED5;d'#  
template < typename Left, typename Right > nx'c=gp  
class assignment KZjh<sjX|  
  { ~bZ =]i  
Left l; 0 cycnOd  
Right r; gQr+ ~O  
public : g$s;;V/8e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -~{Z*1`,  
template < typename T2 > O#U maNj/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #Kb /tOp1  
} ; 8)0]cX  
0:v !'  
同时,holder的operator=也需要改动: n.+'9Fj  
wS}c \!@<,  
template < typename T > o^/ #i`)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :$"{-n  
  { Y_CVDKdcY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V^,gpTyv*  
} _4N.]jr5  
mU-2s%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。 FPYk`D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tkctwjD  
P{9:XSa%  
return l(rhs) = r; R->x_9y-R  
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。 <(KCiM=E$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -iiX!@  
wGti |7Tu*  
template < typename Tp > vntJe^IaFd  
class constant_t AU\=n,K7  
  { S=k!8]/d|  
  const Tp t; Y$L` G  
public : x1eC r_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (%fQhQ  
template < typename T > ts~VO`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {\(G^B*\  
  { C*2%Ix18+N  
  return t; ^f,4=-  
} !Axe}RD'  
} ; 8Q Try%  
~3:VM_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;NA5G:eQ  
下面就可以修改holder的operator=了 `9r{z;UQ  
)5b_>Uy  
template < typename T > 6RbDc *  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Qbv@}[f  
  { 9F807G\4Qt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4fKvB@O@.  
} 9;L4\  
3wv@wqx  
同时也要修改assignment的operator() rL-R-;Ca  
w<H Xe  
template < typename T2 > qO"QSSbZqQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &|XgWZS5  
现在代码看起来就很一致了。 ATkd#k%S  
nG'Yo8I^5  
六. 问题2:链式操作 Gt&yz"?D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %"f85VfZ  
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。 9Q1%+zjjMq  
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。 i?/Q7D<P  
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。 ^^v3iCT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J,Ki2'=  
zdwQpB,+^  
template < typename T > @m5J%8>k  
struct result_1 WVeNO,?ytS  
  { !kSemDC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]S%_&ZMCM  
} ; FXr^ 4B}  
^(TCUY~f&  
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: 9Vm aB  
L~5f*LE$1  
template < typename T > 3g;Y  
struct   ref pl>b 6 |  
  { {O>Td9  
typedef T & reference; 9^!.!%6O$  
} ; f$>_>E  
template < typename T > c= t4 gf  
struct   ref < T &> c6F?#@?   
  { =u2~=t=LV  
typedef T & reference; |>(Vo@  
} ; Wq3PN^  
h^(U:M=A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G|jHic!  
>l 0aME@-0  
template < typename T > "#E Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #+o$Tg  
  { zCJ"O9G<V  
  return l(t) = r(t); &Z~_BT  
} 9C \}bT  
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。 ]lA}5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2@MpWj4  
rS>.!DiYr,  
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 "1gIR^S%9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s#5#WNzP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1?QVt fwY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 diNSF-wi,,  
最后的布局是: gN}$$vS  
                Add <zqIq9}r  
              /   \ C1{Q 4(K%  
            Divide   5 "S#$:92  
            /   \ |vd|; " `  
          _1     3 \Yj_U'2"i  
似乎一切都解决了?不。 <p<6!tdO  
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。 #om Gj&  
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。 M%:\ry4:  
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: >q;| dn9  
uB+#<F/c  
template < typename Right > GOxP{d?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }uMu8)Q  
Right & rt) const =EVB?k ,  
  { RK@K>)"f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o%Q9]=%!  
} $|7"9W}m*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C)m@/w  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 r4u ,I<ZbH  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 nrE.0Ue1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 b6S"&hs  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @8c@H#H  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? iJh{ ,0))g  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `}t5`:#k  
"zw{m+7f,  
template < class Action > ]iTP5~8U  
class picker : public Action O)^F z:  
  { kR1 12J9P  
public : ]foS.D,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i+S%e,U*  
  // all the operator overloaded ?6*\  M  
} ; B[mZQ&Gz`a  
vV"YgN:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .K^gh$z!  
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: Ew]&~:$Ki  
LntRLB'  
template < typename Right > +mG"m hF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T=w0T-[f  
  { j 7);N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W/RB|TMT  
} GF@` ~im  
IV&5a]j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :{eYm|2-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \gT({XU?  
@RB^m(> 5  
template < typename T >   struct picker_maker !gyW15z'  
  { '~yxu$aK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z*VK{O)o  
} ; 6GAEQ]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y, Lpv|  
  { N\s-{7K  
typedef picker < T > result; D Q4O  
} ; Foj|1zJS_  
maSVqG  
下面总的结构就有了: UH&1QV  
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。 b!-=L&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。 xGOmvn^lQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v#9i|  
至此链式操作完美实现。 A~{vja0?  
vx$DKQK@l\  
yEB#*}K?  
七. 问题3 j<WsFVS  
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。 Md9y:)P@Y  
pQZ`dS\  
template < typename T1, typename T2 > !`H!!Kg0L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c;KMox/  
  { ,WsG,Q(K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); guCCu2OTA%  
} ?1|\(W#  
|pknaz  
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: KWYjN h#*  
1.,KN:qe  
template < typename T1, typename T2 > kxrYA|x  
struct result_2 d8Cd4qIXX  
  { Z @DDuVr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E i2M~/  
} ; sWTa;Qi  
6%9 kc+ 9  
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? Rc93Fb-Zp  
这个差事就留给了holder自己。 u>] )q7s  
    oG hMO  
s,mt%^x[  
template < int Order > /ZL6gRRA|  
class holder; non5e)w3@  
template <> !mVq+_7]  
class holder < 1 > r^E(GmW  
  { _iA oNT!  
public :  `uDOIl  
template < typename T > kTzO4s?  
  struct result_1 [@pumH>  
  { 4j,6t|T  
  typedef T & result; :v45Ls4J  
} ; $WRRCB/A6  
template < typename T1, typename T2 > Vv`94aQTD  
  struct result_2 S]}}r)  
  { O#!|2qN  
  typedef T1 & result; 3*?W2;Zw$  
} ; ~USyN'5lU7  
template < typename T > 0e:j=kd)NH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pL*aU=FjQ  
  { Wj)v,v2&  
  return (T & )r; RP 6<#tq,  
} 19[.&-u"  
template < typename T1, typename T2 > JS?%zj&@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C!1)3w|  
  { 5|}u25J  
  return (T1 & )r1; +~==qLsU  
} b'4}=Xpn  
} ; =pj3G?F#  
zII^Ny8D  
template <> rNm_w>bq  
class holder < 2 > L6jwJwD  
  { Ai:, cY5%  
public : -U7,~z  
template < typename T > |rgPHRX^Hn  
  struct result_1 PgP\v-.  
  { 1=X1<@*  
  typedef T & result; qx0F*EH|  
} ; A[F@rUZp  
template < typename T1, typename T2 > -) +B!"1  
  struct result_2 }t|i1{%_  
  { BNO+-ob-  
  typedef T2 & result; X-CoC   
} ; |NTqJ j  
template < typename T > 8"[{[<-   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y\9#"=+  
  { lQRtsmZ0  
  return (T & )r; w}97`.Kt!n  
} {XC[Ia6jtL  
template < typename T1, typename T2 > @bAu R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E8lq2r=  
  { F[B=sI  
  return (T2 & )r2; p9MJa[}V  
} +T,0,^ *  
} ; LOwd mj  
3<1x>e2nT  
qjg Z  
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> >。 soLmr's  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V HLNJnA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hh&qjf  
_$8:\[J  
return l(i, j) = r(i, j); z 63y8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ra@CouR^c{  
B oiS  
  return ( int & )i; u{sb^cmy  
  return ( int & )j; 8RVRfy,w  
最后执行i = j; #B!M,TWf9s  
可见,参数被正确的选择了。 k2#|^N  
wT,=C'  
va"bw!zXo*  
2P=~6(  
L{XW2c$h  
八. 中期总结 [{>1wJ Pdj  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g^jTdrW/s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vr6YE;Rs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z${[Z=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Le/}xST@  
?O]RQXsZ2  
X]W(  
uA t{WDHm  
_ib @<%  
AW!A +?F6  
九. 简化 3m&  
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。 {DUtdu[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u&o$2 '8  
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: {([`[7B>a<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <33,0."K  
  +-*/&|^等 8WKY 4nkj  
2. 返回引用。 ^HE@ [b  
  =,各种复合赋值等 Z@>kqJ%  
3. 返回固定类型。 s+=':Gcb(C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p3T:Y_  
4. 原样返回。 rJRg4Rog  
  operator, ##alzC  
5. 返回解引用的类型。 v}IhO~`uEq  
  operator*(单目) Otf{)f  
6. 返回地址。 }iU pBn  
  operator&(单目) fILvEf4b  
7. 下表访问返回类型。 Zdfh*MHMg  
  operator[] $++O@C5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L gy^^.  
  operator<<和operator>> {r5OtYmpR  
)dJx82" l  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 cVr+Wp7K#|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G9GLRdP  
<:8Ew  
template < typename Left > YJ~mcaw  
struct value_return O*W<za;  
  { 8 tIy"5  
template < typename T > m4'jTC$  
  struct result_1 59+KOQul6  
  { ":GC}VIS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C\dk} A  
} ; M0 KU}h  
MhB> bnWXR  
template < typename T1, typename T2 > #k)t.P Q  
  struct result_2 k;qWiYMV  
  { +B&+FGfNU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1Lp; LY"_  
} ; L9F71bs59  
} ; 9^nRwo  
(qz)3Fa  
7QoMroR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~mMTfC~9  
K5jeazasp  
下面我们来剥离functor中的operator() 8yH)9#>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3iL\<^d*ht  
Sn' +~6i  
return l(t) op r(t) L1y71+iqU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Vobq|Rd/%  
return op l(t) .;l`VWP  
return op l(t1, t2) o)R<sT  
return l(t) op G!h75G20  
return l(t1, t2) op H/={RuU  
return l(t)[r(t)] sNP ;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ( 5uSqw&U  
hr hj4  
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: 8Kk41=  
单目: return f(l(t), r(t)); %}XyzGq{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M* {5> !\  
双目: return f(l(t)); Z/|=@gpw  
return f(l(t1, t2)); :3b02}b7  
下面就是f的实现,以operator/为例 W,_2JqQp  
<td]k%*+  
struct meta_divide {esb"beGLa  
  { xH}bX-m  
template < typename T1, typename T2 > 25@@-2h @  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t*u#4I1  
  { }Gy M<!:  
  return t1 / t2; XP?)x Dr8  
} vJV/3-yX  
} ; & d$X:  
gFT lP  
这个工作可以让宏来做: }d;6.~Gw  
<iGW~COd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jp^Sw|  
template < typename T1, typename T2 > \ ^Xu4N"@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;Zr7NKs  
以后可以直接用 (Nv -wU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )?c,&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  X>P|-n#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^5( d^N  
5O Y5b8  
_mwt{D2r}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2% OAQ(  
XD't)B(q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DH.UJ +  
class unary_op : public Rettype W8;!rFW  
  { B;W%P.<.  
    Left l; jIVDi~Ld  
public : 2A:h&t/|C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \xv(&94U  
G.v(2~QFd  
template < typename T > {8`$~c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k}NM]9EAE  
      { P8ZmrtQm  
      return FuncType::execute(l(t)); Y:, rN  
    } <gfRAeXA  
V*@Y9G  
    template < typename T1, typename T2 > A^A)arJS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '3WtpsKA  
      { Pz\K3-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $CX3P)% `  
    } cDE5/!  
} ; !\9^|Ef?  
SW'eTG  
Au}l^&,zN  
同样还可以申明一个binary_op +oq<}CNr{  
x;\/Xj ;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z@f{f:Jc/"  
class binary_op : public Rettype gq/Za/ !6  
  { b78~{h t`  
    Left l; IF\ @uo`  
Right r; 2lOUNxQ$  
public : /]MelW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q~VM.G  
/kg#i&bP~  
template < typename T > u *rP 8GuS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '[%#70*  
      { Ke?,AWfG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w^$C\bCbh  
    } j%^4 1y  
Y?3tf0t/  
    template < typename T1, typename T2 > 8T6NG!/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hh&$xlO)(v  
      { o ]z#~^w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2zW IB[  
    } nPqpat`E  
} ; .9PT)^2  
*kg->J  
|iUC\F=-  
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 g$?^bu dxv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q{L:pce-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l:uQ#Z)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V K 7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,w H~.LHi  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 F P|cA^$<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $D#h, `  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ve&_NVPrd  
下面是修改过的unary_op  k%i.B  
a%`%("g!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }$'_%,  
class unary_op E5M/XW\E6  
  { !]82$  
Left l; C&MqH.K  
  dS4zOz"  
public : )H{1 Xjh-  
tHZ"o!(S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zr2!}jD9a  
L\:m)g,F.  
template < typename T > Ez5t)l-  
  struct result_1 iae NY;T  
  { fs&$?mHL){  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '5De1K.\`  
} ; Q47R`"  
J 3C^tV  
template < typename T1, typename T2 > RO,TNS~  
  struct result_2 _lwKa, }  
  { a*U[;(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jTIG#J)  
} ; Y$A2{RjRq  
ng!cK<p  
template < typename T1, typename T2 > i\ X3t5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +KIz#uqF8Z  
  { X~0 -WBz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YRX^fZ-b  
} ,v>;/qm  
%\HPYnIe  
template < typename T > 8Sj<,+XFq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wGKxT ap  
  { m{ !$_z8:  
  return OpClass::execute(lt(t)); m1Ya  
} }3X/"2SW^  
`hkvxt  
} ; O& Sk}^  
$jE<n/8  
E OXkMr  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <KU 0K  
好啦,现在才真正完美了。 hQm=9gS  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0't)-Pj+,  
=CK%Zo  
template < typename Right >  Jc ze.t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M?" 4 {  
  { f/UU{vX(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nLz;L r!  
} WX?nq'nr  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8^y=YUT  
s_IFl5D]  
_Fa\y ZX  
Jj>Rzj!m  
~^Cx->l  
十. bind r*vh3.Agl  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 PKrG6% W+  
先来分析一下一段例子 h$!YKfhq}  
@i>)x*I#AI  
BN CM{}e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '`k7l7I[@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |ffHOef  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K?' m#}]  
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?]c  
我们来写个简单的。 -^CW}IM{ I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w!6{{m  
对于函数对象类的版本: E0+L?(;  
sT2`y$ '  
template < typename Func > =f!A o:Uc  
struct functor_trait Et N,  
  { %QEBY>|lI  
typedef typename Func::result_type result_type; >ceC8"}J5M  
} ; N'ER!=l)  
对于无参数函数的版本: =|1_6.tz  
O|8@cO  
template < typename Ret > @u9L+*F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `~)?OTzU#  
  { ?DUim1KG  
typedef Ret result_type; HZRFE[ 9nb  
} ; L?N&kzA  
对于单参数函数的版本: aj;x:UqpJ  
oLKliA=q  
template < typename Ret, typename V1 > M^:JhX{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B.5+!z&7  
  { e3SnC:OWf  
typedef Ret result_type; Az:~|P  
} ; %lnkD5  
对于双参数函数的版本: yM@sGz6c!  
{im?tZ,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V_J0I*Qa4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J\*uW|=F  
  { _F6<ba}o3  
typedef Ret result_type; 1!MJ+?Jl  
} ; f )T\  
等等。。。 >o1dc*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #17 &rizl  
:VlA2Ih&q  
template < typename Func > q"2APvsvp  
struct func_return 1cOR?=G~  
  { Pq [_(Nt  
template < typename T > DfAF-Yhut  
  struct result_1 i6_}  
  { Ct)58f2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "D.<~!  
} ; Sz Mh  
]Wkgpfd56  
template < typename T1, typename T2 > RQ8d1US  
  struct result_2 yR>P  
  { j_so s%-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 62R";# K  
} ; ,:(s=J N+  
} ; N=1ue`i  
ZEI)U, I.  
C5dM`_3L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (7G4v  
E42)93~C  
template < typename Func, typename aPicker > rt*x[5<  
class binder_1 8 8_ef7w  
  { Bu=1-8@=qs  
Func fn; iuY,E  
aPicker pk; [oU\l+t  
public : f5 bq)Pm&  
vmAnBY  
template < typename T > iZn0B5]ikj  
  struct result_1 x>EL|Q=?  
  { yk4 @@kHW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ' J@J$#6  
} ; o @L0ET  
; H ;h[  
template < typename T1, typename T2 > /lC# !$9vz  
  struct result_2 +I3Vfv  
  { Q")Xg:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >IaGa!4  
} ; oI ick  
BQ Pmo1B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gaz7u8$A=  
}2;P`s  
template < typename T > _|M8xI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \o[][R#D  
  { c_vGr55  
  return fn(pk(t)); ,A`|jF  
} EF :g0$  
template < typename T1, typename T2 > !j'LZ7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5T#v &  
  { } KyoMs  
  return fn(pk(t1, t2)); ?]D&D:Z?I  
} <CuUwv 'A  
} ; iUcX\ uW  
~4~r  
0`S{>G  
一目了然不是么? *MmH{!=  
最后实现bind =OO4C  
}lp37,  
Uwkxc  
template < typename Func, typename aPicker > l3Zi]`@r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C%Lr3M;S'  
  { [+D]!&P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "YI,  
} W_M#Gi/ AL  
X\;:aRDS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l-%] f]>  
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。 r gIWM"  
9 ~W]D!m,  
十一. phoenix 8B*(P>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _$AM=?P &  
q{&c?l*2  
for_each(v.begin(), v.end(), oH=?1~ e  
( , ]1f)>  
do_ gPCf+>X{  
[ aC}\`.Kb  
  cout << _1 <<   " , " j r) M],  
] ,1~zYL?  
.while_( -- _1), ^(:~8 h  
cout << var( " \n " ) E:8*o7  
) BmV `<Q,  
); 8  *f 9  
5.VPK 338A  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >ZkL`!:s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fhN\AjB6Td  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 } TUr96  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oVK:A;3T|  
a,oTU\m C  
PoaCnoNS  
template < typename Cond, typename Actor > kZG=C6a  
class do_while ;w. la  
  { D@&xj_#\}  
Cond cd; 7~P2q/2E>  
Actor act; !nl-}P,  
public : %@C8EFl%3  
template < typename T > @LOfqQ$FE  
  struct result_1 /lECgu*#69  
  { &fB=&jc*j  
  typedef int result_type; GPLop/6   
} ; } iKjef#J  
~B{08%|oK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7<WUj K|  
A2gFY}  
template < typename T > j?u1\<m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _3%$E.Q  
  { i_N8)Z;r  
  do HFP'b=?`]|  
    { AI3x,rk#  
  act(t); ;wMu  
  } ZS+m}.,whQ  
  while (cd(t)); 8i[TeW"  
  return   0 ; j.]]VA  
} P0m9($JBD  
} ; %WU=Vy4  
H 0+-$s;f  
A<|9</9z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X8m-5(uW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \r:*`Z*y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 GkU_01C  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !$l<'K$  
下面就是产生这个functor的类: Brxnl,%\  
5!A:xV]6]  
6V$ )ym*F  
template < typename Actor > 82,^Pu  
class do_while_actor RTlC]`IGT  
  { 9 RDs`>v  
Actor act; 8F>9CO:&N  
public : ?{'_4n3O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T`@brL  
X% 05[N  
template < typename Cond > <J%Z?3@ T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Kkq-x'gt^  
} ; 3\RD %[}  
,X3D< wl  
e^ N~)Nlj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #"-_~  
最后,是那个do_ KH#z =_  
5nib<B%<V  
;!f~  
class do_while_invoker `r1j>F7Xb  
  { VB905%  
public : F#|y,<}<  
template < typename Actor > kO}%Y?9d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1y:fH4V  
  { Fq~Zr;A  
  return do_while_actor < Actor > (act); M 0}r)@  
} ]d(Z%  
} do_; Vq0X:<9  
95IP_1}?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N<SW $ o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =XQGg`8<LB  
最后来说说怎么处理break和continue j_,/U^Ws|f  
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。 E8av/O VUd  
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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