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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J(iV0LAZb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BSzkW}3q9  
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, {a "RXa  
C1fyV]  
.  /m hu  
+m/,,+4  
  class filler <Ar$v'W=F{  
  { !B^K[2`)N  
public : `s /?b|,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fN[8N$1-  
} ; ZkWL_ H)  
`ROG~0lN(  
Pil;/t)"  
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: 4v.d-^  
Ai kf|)D[  
J8Z0D:5  
$p$dKH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %ROwr[Dj=  
_\zQ"y|G  
k-jahm4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r"]'`qP,  
;l!`C':'  
oln<yyDs   
/QxlGfNZ  
二. 战前分析 p'Bm8=AwD  
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。 qL 5>o>J  
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 $3;Upgv  
{j SmoA  
R7_VXvm>z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z2 hFn&  
  /* --------------------------------------------- */ `_qK&&s  
vector < int *> vp( 10 ); U A-7nb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <hvRP!~<)  
/* --------------------------------------------- */ 1FERmf? ?d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;ojiJ ?jU  
/* --------------------------------------------- */ Y83GKh,*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0A[esWmP  
  /* --------------------------------------------- */ gv.6h{Ut  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;JTt2qQKo  
/* --------------------------------------------- */ MXZ>"G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Xs$Ufi  
(03pJV&K  
Zi ESlf$  
?IhB-fd>@  
看了之后,我们可以思考一些问题: C"eXs#A  
1._1, _2是什么? U ?b".hJ2  
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。 [r-}bp'Gp  
2._1 = 1是在做什么? !m y8AWO'  
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。 elO<a]hX  
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。 Ciihsm  
I.jZ wW!r  
nzsl@1s  
三. 动工 ZxHJ<2oD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H3KTir"on  
 xvm5   
]k%PG-9  
)u} Q:`9  
template < typename T > eph)=F$  
class assignment vF={9G  
  { ^twivNB  
T value; UT]?;o"  
public : PlxIf  L  
assignment( const T & v) : value(v) {} I0 Ia6w9  
template < typename T2 > E`;;&V q-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3MBN:dbQ  
} ; OI/@3"L{  
X_TiqV  
Lxe^v/LsT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OSDy'@   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p9[6^rjx8  
Frm;Ej3?$  
;`j/D@H  
N/F$bv  
  class holder Ao.\  
  { $95~5]-nh  
public : 5f7zk  
template < typename T > kuMKX`_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U.oksD9 v  
  { wa09$4>_w  
  return assignment < T > (t); zc+@lJy  
} Qyh/ed/  
} ; C*kK)6v `  
MDa7 B +4  
]!"S+gT*C  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: tjnPyaJEl  
%5'6Tj  
  static holder _1; wxQ>ifi9Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '0aG N<c  
Wr~yK? : ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nn6S 8kc  
而不用手动写一个函数对象。 ;O#g"8  
3z =^(Y  
|i %2%V#  
n(ir[w#,]"  
四. 问题分析 ixfdO\nU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @r7:NU}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 c/3$AUsuO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m\u26`M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D)b}f`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +g*k*e>l  
s}5+3f$f  
五. 问题1:一致性 h)(* q+a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| (GK pA}~R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,ZE?{G{tuj  
{=:#S+^ER  
struct holder C}}/)BYi  
  { &p(0K4:  
  // (#\pQ51  
  template < typename T > 6cS>bl  
T &   operator ()( const T & r) const q ?j|K|%   
  { <v 0*]NiX  
  return (T & )r; cDEJk?3+  
} b{M7w  
} ; T3%C%BcX  
.10y0F L4  
这样的话assignment也必须相应改动: I s57F4[}  
AI ijCL  
template < typename Left, typename Right > Z?NW1m()F  
class assignment %D}H|*IPu  
  { KP"%Rm`XN  
Left l; "UVFU-Z  
Right r; \6I +K"  
public : e( X|3h|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  UL@9W6  
template < typename T2 > xJ8%<RR!t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jvy$t$az  
} ; ?`_jFj+<\S  
25y6a|`  
同时,holder的operator=也需要改动: ,,L2(N  
h@{_duu  
template < typename T > M\<w#wZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Lv[OUW#S  
  { &[mZD,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m^~S  
} ~V=<3X  
aolN<u3G  
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。 !9iGg*0dx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P(k(m< 0  
yL4 T  
return l(rhs) = r; zvc`3  
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。 `Mj}md;O"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0JuD ^  
`?(Bt|<>  
template < typename Tp > [%A4]QzWh  
class constant_t hg@}@Wq\)  
  { owpWz6k7  
  const Tp t; Q;Wj?8}  
public : pE.PX 8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )D-c]+yt  
template < typename T > "[p@tc?5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0H_!Kg  
  { o KD/rI  
  return t; Q:C$&-$  
} :p&!RI(l  
} ; lS^(&<{  
"<+ih0Ma  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RPnRVJ&"Z  
下面就可以修改holder的operator=了 `i +g{kE2M  
E`H$YS3o  
template < typename T > ^-CINt{O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YT/kC'A  
  {  h_d+$W5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'uDjFQX  
}  >YtdA  
;!< Znw  
同时也要修改assignment的operator() iJxQB\x  
g$:Xuw1  
template < typename T2 > @XD+'{]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^04Q%,  
现在代码看起来就很一致了。 "P@>M)-9Z  
s#Jh -+lM  
六. 问题2:链式操作 juF{}J2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D'l5Zd  
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。 )Rat0$6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W>(/ bX  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vzel#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Rd7_~.Bo  
Ch()P.n?  
template < typename T > o`zr>  
struct result_1 . #Z+Z  
  { C'=k&#<-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '$As<LOEd/  
} ; rKHY?{!  
o~FRF0f*VP  
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: *tOG*hwdT  
Ogt]_  
template < typename T > a9zw)A  
struct   ref &Lt[WT$  
  { 5 )2:stT73  
typedef T & reference; E+"dqSI/v  
} ; G iq=*D+  
template < typename T > B()/.w?A  
struct   ref < T &> LN l#h  
  { 2>-S-;i  
typedef T & reference; 6qe*@o  
} ; w#JJXXQI  
xR"M*%{@0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :{'k@J"| a  
3'c\;1lhT  
template < typename T > [U#72+K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VKm!Ri$  
  { /sR%]q |L  
  return l(t) = r(t); 2RF^s.W  
} E@a3~a  
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。 ;v17K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]fnnZ  
bW#@OrsS  
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 [md u!!*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \^1+U JU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =5D nR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dX8hpQ  
最后的布局是: n/QF2&X7)  
                Add p <eC<dtu  
              /   \ ~zm 7?_"@]  
            Divide   5 H?}[r)|(3i  
            /   \ GN#<yv$av  
          _1     3 UV}73Sp  
似乎一切都解决了?不。 |o'Q62`%}  
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。 U%7i=Z{^Ks  
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。 syx\gz  
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: MyJ4><oG  
. .QB~  
template < typename Right > zeP}tzQO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lX:|iB  
Right & rt) const oMcK`%ydm  
  { @L84>3O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jk\ dG16  
} K\[!SXg@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -]C c  
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。 d#:3be{|&q  
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。 nmlPX7!{$  
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。  O#nR>1h  
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。 bLz*A-  
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? f0+2t.tj  
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: 8T;IZ(s  
6Dws,_UAZ4  
template < class Action > 8pM>Co!  
class picker : public Action c_{z(W"  
  { d "BW/%m|g  
public : D/(L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k.h`Cji@  
  // all the operator overloaded Nd:R" p*8  
} ; I3u{zHVwI  
(VvKGh  
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。 e"-X U@`k1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: y<W8Q<9  
qv 3^5 d  
template < typename Right > OwzJO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N\t1T(C|  
  { Auy".br'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fnzy5+9"  
} Ocg"M Gb  
BUUf;Vv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Kj=gm .  
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。 G" b60RQ  
W:&R~R  
template < typename T >   struct picker_maker U IJx*  
  { nR \'[~+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Tm+;0  
} ; Qx|H1_6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h>S[^ -,  
  { ;:&?=d  
typedef picker < T > result; =<f-ob8,  
} ; FD7H@L5  
$KV&\Q3\0  
下面总的结构就有了: xtV[p4U  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1N`vCt]w  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 x  FJg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wWW~_zP0  
至此链式操作完美实现。 _cJ[ FP1  
,a|@d} U  
)9"oL!2h  
七. 问题3 vvu<:16  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -*VKlZ8-  
UP1?5Q=H]Q  
template < typename T1, typename T2 > tgFJZA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^~ =9  
  { ;Kxbg>U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >}+Q:iNQ)2  
} q1Qje%9@t  
g1m-+a  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: IY(h~O  
_]#klL  
template < typename T1, typename T2 > ^%bBW6eZ  
struct result_2 }Ag|gF!_  
  { N$aZ== $5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Dk)}|GJ()"  
} ; '8`T|2   
0LVE@qEL  
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? iv%w!3#  
这个差事就留给了holder自己。 Rph%*~'  
    Bt~s*{3$8  
\3Jq_9Xv  
template < int Order > - V) R<  
class holder; ?T*";_o,B  
template <> d+2daKi  
class holder < 1 > ;b~~s.+  
  { @ RR\lZ  
public : ?X_V#8JK  
template < typename T > 4,1oU|fz  
  struct result_1 iyM^[/-R6  
  { ,+L KJl  
  typedef T & result; 3B9nP._  
} ; E&2tBrAq  
template < typename T1, typename T2 > F-0UdV  
  struct result_2 'F_}xMU  
  { mvTb~)  
  typedef T1 & result; X , ZeD  
} ; R{3CW^1  
template < typename T > LpWI>sNv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -J$g(sikt  
  { kL7^$  
  return (T & )r; n(&*kfk  
} f!g<3X{=  
template < typename T1, typename T2 > tV`&- H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rz6jx  
  { }iNY_I c  
  return (T1 & )r1; "{F;M{h$},  
} Dd/}Ya(Gi  
} ; rSyaZ6#  
gMZ&,n4  
template <> L>nO:`>h  
class holder < 2 > 60PYCqWc  
  { V\zsDP  
public : )73DT3-0$  
template < typename T > O,9X8$5H-a  
  struct result_1 k+\7B}7F  
  { faVS2TN4  
  typedef T & result; `u=<c  
} ; >B~?dTm  
template < typename T1, typename T2 > M(S{1|,V  
  struct result_2 }#YQg0(  
  { \UQ],+H  
  typedef T2 & result; /nM*ljfB\  
} ; rqC1  
template < typename T > bX{PSjD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SRk7gfP*q  
  { s}!"a8hU`  
  return (T & )r; m t.,4  
} o}R|tOe  
template < typename T1, typename T2 > *l q7t2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -9Xw]I#QR  
  { fW[.r==Kf  
  return (T2 & )r2; <^'{ G  
} 2^ kn5  
} ; cFxSDTR  
{lKEZirO  
:O#gJob-%s  
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> >。 A3!2"}L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %,E7vYjT%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6KBHRt  
8Nv-/VQ/b  
return l(i, j) = r(i, j); ,XP@ pi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l?N`V2SuR  
'.xkn{c  
  return ( int & )i; 33S`aJ  
  return ( int & )j; M, Po54u  
最后执行i = j; B)(w%\M4^  
可见,参数被正确的选择了。 kfIbgya   
_4A&%>   
_4De!q0(  
PK9Qm'W b  
2}1!WIin  
八. 中期总结 m./*LXU  
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: (jt*u (C&Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pzYG?9cwz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (rMTW+,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `jt(DKB+J  
W>UjUq);  
DDZTqsws  
mRNHq3  
ZO]E@?Oav  
UeC 81*XZ  
九. 简化 *YMXiYJR  
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。 Cf.WO%?P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +X{cN5Y K  
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: PP~CZ2Fze  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s"gKonwI2  
  +-*/&|^等 (gv=P>:  
2. 返回引用。 D]3bwoFo&u  
  =,各种复合赋值等 )I^)*(}  
3. 返回固定类型。 8Fyc#Xo8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Iht mD@H}  
4. 原样返回。 8kKRx   
  operator, aA!@;rR<yU  
5. 返回解引用的类型。 )@?Qt2  
  operator*(单目) jauc*347  
6. 返回地址。 ZC>`ca  
  operator&(单目) i&? 78+:  
7. 下表访问返回类型。 O p!  
  operator[] pO@k@JZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 exGhkt~  
  operator<<和operator>> mCZF5r  
Zi15wE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 T= iZ9w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^$ g],PAY  
10a=YG  
template < typename Left > T% jjs  
struct value_return ?ZD{e|:u  
  { NG4eEnic!a  
template < typename T > M,=@|U/B  
  struct result_1 >*ha#PE  
  { !kjr> :)x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D:S6Mu  
} ; Gff[c%I  
D|8sjp4  
template < typename T1, typename T2 > -X6\[I:+A  
  struct result_2 d[qEP6B  
  { vi()1LS/!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8kn]_6:3i  
} ; xhp-4  
} ; 7o 83|s.Bm  
<LOx.}fv  
\M1M2(@pDJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c=U$$|qHV  
0wa!pE"  
下面我们来剥离functor中的operator() !<UEq`2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MSm`4lw  
p7ns(g@9  
return l(t) op r(t) Ty,)mx){)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  6@Z'fT4  
return op l(t) ky lrf4=  
return op l(t1, t2) qyG636i  
return l(t) op cM7k){  
return l(t1, t2) op V?L$ ys  
return l(t)[r(t)] GJl@ag5h]!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0qV*d  
H2pXJ/XF  
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: )DZ-vnZ#t0  
单目: return f(l(t), r(t)); ws=9u-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  F>oxnhp6  
双目: return f(l(t)); 7)6Yfa]I%  
return f(l(t1, t2)); l1|,Lr  
下面就是f的实现,以operator/为例 FsPDWy&x  
1b]PCNz  
struct meta_divide ]3 8<ly7  
  { Ev|{~U  
template < typename T1, typename T2 > zl0:U2x7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $CYpO}u#  
  { : R*^Izs=  
  return t1 / t2; ?e|:6a+[f  
} x_iy;\s1  
} ; bZlLivi  
mP .&fS  
这个工作可以让宏来做: <B{VL8IA>  
,m'#>d&zO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j6 d"8oH _  
template < typename T1, typename T2 > \ V-U  ^O45  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gwB> oi*OE  
以后可以直接用 RDZh>K PG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) sluZ-,zE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 A =[f>8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ht)*Ync  
ysT!^-&p  
.dLX'84fY  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =28H^rK{  
2yO)}g FJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \ui~n:aWJ  
class unary_op : public Rettype ez:o9)N4  
  { j%y+W{Q[  
    Left l; vc{]c }  
public : l'lDzB+.*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W9m[>-Ew  
c1!/jTX$  
template < typename T > wQS w&G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !J(,M)p!  
      { tsC|R~wW  
      return FuncType::execute(l(t)); VP[!ji9P   
    } im[gbac  
Q/`o6xv  
    template < typename T1, typename T2 > Wq&c,H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "8dnFrE  
      { ]BD5+>;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aYCzb7  
    } V+ ~2q=  
} ; z :jF) N  
8/$iCW  
dY` J,s  
同样还可以申明一个binary_op PCnJ2  
DJjDKVO5t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &L`p4AZ  
class binary_op : public Rettype zvC,([  
  { `;2`H, G'  
    Left l; TBfl9Q  
Right r; <Py/uF|  
public : ?S:_J!vX{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mU>* NP(L  
F>R)~;Ja  
template < typename T > /`@>v$oo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TL:RB)- <  
      { %d\+(:uu/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l Nto9  
    } y~1php>2f1  
=B%e0M  
    template < typename T1, typename T2 > - $/{V&?t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %=eD)p7l-  
      { YWF<2l.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8[IifF1M=&  
    } SVz.d/3Y  
} ; 7Wn]l!  
UeQ% (f  
7s3<}  
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 W)O'( D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SJ@_eir\o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~h+3WuOv  
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。 ?&_\$L[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0q!{&p t  
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 nhB1Aei  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  t/(j8w  
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) .?NAq[H%  
下面是修改过的unary_op \C|06Bs $  
r6G)R+#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z^S!w;eu  
class unary_op A'2:(m@{T  
  { z0Hh8*  
Left l; +[+ Jd)Z  
  Lq^/Z4L  
public : cKAl 0_[f"  
\SR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5H2|:GzUc  
s<]l[Y>  
template < typename T > =Y0m;-1M  
  struct result_1 +a;j>hh  
  { :8g \B{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &5<lQ1  
} ; y5}|Y{5  
[U0c   
template < typename T1, typename T2 > I'wAgf6W  
  struct result_2 !$HWUxM;p  
  { Yg b#U'|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7 &Aakl  
} ; DS fKUx&  
I(4k{=\ph]  
template < typename T1, typename T2 > hV)I C9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *RO ~%g  
  { $oEDyC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Oc>-jhx?  
} _1~Sj*  
#0c`"2t&M  
template < typename T > N>_7Ltw/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z:Wix|,ONS  
  { M<729M  
  return OpClass::execute(lt(t)); kH'Cx^=c6h  
} Velmq'n  
1 /`>Eh  
} ; uH#NJoR O  
@N$r'@  
,\M'jV"S K  
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 \ gN) GR  
好啦,现在才真正完美了。 SO%5ts  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,rKN/{M!  
=%p"oj]:  
template < typename Right > 4}CRM# W2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ! 9e>J  
  { :1iw_GhJf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K;95M^C\O*  
} )q,}jeM8  
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。 ?OSd8E+itM  
"YBA$ef$  
86Rit!ih  
}MX`WW0\]Z  
QqDF_  
十. bind Z`W.(gua  
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。 UaBR;v-.B3  
先来分析一下一段例子 +0OQ"2^&  
sk5\"jna  
kB 2bT}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KQqlM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s 2E}+ #  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %tMfOW  
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#R"#Q!  
我们来写个简单的。 yP-Dj ,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 23>?3-q  
对于函数对象类的版本: 29GiNy+ob  
$$4% .J26Z  
template < typename Func > gp}S 1  
struct functor_trait F,D &  
  { ^\!^#rO  
typedef typename Func::result_type result_type; o] nQo?!  
} ; suVS!} C  
对于无参数函数的版本: L+u_153  
"[%NXan  
template < typename Ret > >A)he!I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QEVjXJOt0  
  { X[|>r@Aa!  
typedef Ret result_type; >hXUq9;:  
} ; $OJ*Kul  
对于单参数函数的版本: +,%x&L&I  
aCMcu\rd  
template < typename Ret, typename V1 > >?kt3.IQ!X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > { sZrI5   
  { r8 xH A  
typedef Ret result_type; N5s_o0K4TU  
} ; _E~uuFMn*R  
对于双参数函数的版本: &@RU}DnvM&  
ZpZ~[BtQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K)k!`du!6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NO<myN+N  
  { uIR_p \)  
typedef Ret result_type; )TWf/L cp  
} ; 55AG>j&41  
等等。。。 0 cQf_o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1 4|S^UM$  
A(C3kISM  
template < typename Func > E/am^ TO`  
struct func_return L4dbrPE*0  
  { \UiuJ+  
template < typename T > u_uC78`p  
  struct result_1 }3+(A`9h f  
  { 3~ qgvAr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,7'l$-rl  
} ; _Q7)FK  
R)H@'X  
template < typename T1, typename T2 > Lrk^<:8;  
  struct result_2 jHFdDw|N`  
  { FY VcL*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &r_:n t  
} ; ;eWVc;H  
} ; s*VZLKO  
%xY'v$ %  
aC:rrS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UH)A n:9  
EswM#D 9(4  
template < typename Func, typename aPicker > SmRU!C$A  
class binder_1 2\7]EW  
  { 7igrRU#1%  
Func fn; amPQU  
aPicker pk; q-uYfXZ{j  
public : l lQ<x  
D7=gUm >  
template < typename T > jdhhvoQ  
  struct result_1 )2R:P`U  
  { rMI:zFS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WJ mj|$D  
} ; Qz $1_vO  
Zaq:l[%  
template < typename T1, typename T2 > c|I{U[(U  
  struct result_2 V+E2nJ  
  { r R."_Z2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }|x]8zL8G  
} ; P$q IB[Xi  
Rk"_4zJk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fn 6>n04v  
6W~F nJI  
template < typename T > Rh: \/31~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cA_v*`YL  
  { UP#]n 69y  
  return fn(pk(t)); g{dyDN$5|w  
} &L+u]&!6C  
template < typename T1, typename T2 > ][D<J0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _e/v w:  
  { .(3B}}gB>  
  return fn(pk(t1, t2)); hYF<Wn3L  
} x"*u98&3  
} ; F!N;4J5u  
U JY`P4(  
wS8qua  
一目了然不是么? sexnO^s  
最后实现bind 1P&c:n  
(5VP*67  
spgY &OI;  
template < typename Func, typename aPicker > x1wm]|BIf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .}2^YOmd  
  { 7@MVInV9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X8F _Mb*  
} /1t(e._  
|fq1Mn8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #;>J<>  
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。 Rm"lRkY4I[  
$d4eGL2S  
十一. phoenix sl>4O]N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3,W2CN}  
J3g>#N]='(  
for_each(v.begin(), v.end(), <HI5xB_  
( @C7#xGD  
do_ H+\rCefba  
[ SO3WOR`3  
  cout << _1 <<   " , " ngn%"xYX  
] C KBLM2 D  
.while_( -- _1), rN8 ZQiJC  
cout << var( " \n " ) JaiYVx(  
) -9\O$I-3  
); 'P39^rb  
~`u?|+*BO  
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: v6;XxBR6  
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 `N;u#z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0 A/GWSmF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JP S L-j  
45> w=O  
\bZbz/+D  
template < typename Cond, typename Actor > m%'9zL c  
class do_while &7XB $  
  { G]=U=9ZI  
Cond cd; u'<Y#bsR#/  
Actor act; QaUh+k<6  
public : fZ 17  
template < typename T > f @Hp,-  
  struct result_1 XGk8Ki3w  
  { e(6g|h  
  typedef int result_type; !c\s)&U7B  
} ; Z[slN5]([  
_bMD|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hSQ P '6  
hJrxb<9@Y0  
template < typename T > \"<&8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8n,i5>!d  
  { >8#(GXnSt  
  do #Jq@p_T"  
    { @$F(({?  
  act(t); =5+M]y E<  
  } f]0kG  
  while (cd(t)); ,D  [  
  return   0 ; LrsP4G  
} ^>72<1U%  
} ; .1t$(]CyC  
o%+K S5v!  
a+{YTR>0m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |U8;25Y  
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。 fp:j~a>E  
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。 IhJ _Yed  
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。 Iu[^"  
下面就是产生这个functor的类: svU107?  
@:oMlIw;  
%&V<kH"7Q{  
template < typename Actor > L&Qdb xn  
class do_while_actor X:j&+d2g0/  
  { 23U9+  
Actor act; +G7A.d`V}  
public : H \.EK Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ipb 4{A&"\  
tJ&S&[}  
template < typename Cond >  h%E25in  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WLDt5R  
} ; '355Pce/  
}zlvs a+  
q ^n6"&;*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @Ys(j$U't  
最后,是那个do_ ceH7Rq:4W  
7`~h'(k  
S;Lqx5Cd  
class do_while_invoker kFw3'OZ,  
  { :>Z0Kb}7  
public : x1|5q/I  
template < typename Actor > ^NHQ[4I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2a (w7/W:  
  { jO3Q@N0_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZZ]/9oiF%  
} TJ?}5h5  
} do_; :1hp_XfJb  
yXg783B|v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wI#rAx7f-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4w*F!E2H\}  
最后来说说怎么处理break和continue E4T?8TO$o%  
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。 /(W{`  
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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