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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yL&/m~{s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ; k}H(QI  
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, ~L'nz quF  
(("OYj  
z_l. V/G)  
d)KF3oA  
  class filler KlO(o#&N  
  { e{!vNJ0`  
public : VMHC/jlX@r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  Zi4d]  
} ; =DMbz`t  
8&.-]{Z  
JXm?2 /  
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: XeU<^ [  
8R4qU!M  
tlGWl0V?7Q  
w~N-W8xNR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jdlG#j-\  
7zGMkl  
&yLc1#H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o5 WW{)Q  
_9kIRmT{  
}4h0bI  
ym%o}( v-  
二. 战前分析 d~`-AC+  
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。 KB+]eI-h  
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 ;rHz;]si  
m[8 @Unt  
SRf5W'4y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); . r `[  
  /* --------------------------------------------- */ , N 344y  
vector < int *> vp( 10 ); J"&y |; G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q"nGy#UWR  
/* --------------------------------------------- */ zs8I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v<&v]!nF  
/* --------------------------------------------- */ sykFSPy`'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sN]Z #7  
  /* --------------------------------------------- */ rPO}6lsc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `qu] Pxk  
/* --------------------------------------------- */ CQ>]jQ,2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4B$bj `h  
WG%2<Q^  
,q</@}.\wN  
n7DLJ`ho{  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2AK}D%jfc  
1._1, _2是什么? #r}uin*jD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Vp7b4n<  
2._1 = 1是在做什么? >'Hx1;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |yv]Y/ =  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 c&e0OV\m  
^Y 7U1I  
,8VXA +'_  
三. 动工 yVYkuO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <Uwwux<v  
s<VJ`Ur  
jL_5]pzJ  
a8QfkOe  
template < typename T > G_(ct5:_"!  
class assignment @C_ =*  
  { 2sun=3qb  
T value; 4Py3I9  
public : D|TR!  
assignment( const T & v) : value(v) {} b1)\Zi  
template < typename T2 > veO?k.u(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z= ik{/  
} ; f4 O]`U  
6[+j'pW?  
PbN3;c3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {AgBwBCE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,qu:<  
s41adw>  
]-Lruq#  
7LdzZS0OM  
  class holder XtzOFx/  
  { {u4i*udG`)  
public : Pz1G<eh#{g  
template < typename T > mu>] 9ZW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UR,?!rJ^B  
  { 0_HJ.g!  
  return assignment < T > (t); xVTo4-[p  
} 2Fq=jOA)z$  
} ; A^L?_\e6  
e^WqJ7j  
5L3{w+V  
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: +f]u5p[  
qK-qcPLsl  
  static holder _1; L!vWRwZwC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K0 QH?F  
+.K*n&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S}mm\<=1  
而不用手动写一个函数对象。 CjV7q y  
D!me%;  
eI?HwP{m  
K1-+A2snhV  
四. 问题分析 #G~wE*VR$  
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。 k.Gl4 x  
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。 oX{@'B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9 tAE#A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6VFirLd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UOJ*a1BM  
kwc*is  
五. 问题1:一致性 <(?' s9  
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?| oN ;-M-(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fFHK:n`  
?sE@]]z  
struct holder Iht'e8)gq  
  { O$U}d-Xnx  
  // 4znH$M>bU  
  template < typename T > C$_G'XI  
T &   operator ()( const T & r) const 8=pv/o  
  { Q[jI=$Q)  
  return (T & )r; p9Z ].5Pd"  
} BjB&[5?z  
} ; "]<w x_!+}  
0}D-KvjyP  
这样的话assignment也必须相应改动: 4uPH  
y:C)%cv}*  
template < typename Left, typename Right > L9$&-A9ix  
class assignment T?#s'd  
  { i0b.AA  
Left l; \#2 s4RCji  
Right r; [\a:4vDAbi  
public : ^8Z@^M&O"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]2PQ X4t 0  
template < typename T2 > y]7%$* <  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jQ)L pjS1  
} ; U Q)!|@&  
R~$hWu}}  
同时,holder的operator=也需要改动: HS(U4   
L7<+LA)s0  
template < typename T > e|JIrOnc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e) ]RA?bF  
  { %6N)G!P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [0wP\{%  
} blUY.{NN3  
l\_x(BH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m^'~&!ba  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o:H'r7N  
5 >'66gZ  
return l(rhs) = r; ]I8]mUiUH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D(!;V KH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;eP_;N5+J  
pL8H8kn  
template < typename Tp > )U]:9)   
class constant_t qg|Ox*_od"  
  { +;YE)~R?  
  const Tp t; vUqe.?5  
public : 4Q@\h=r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ed=n``P~}  
template < typename T > IeH^Wm&^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `|&\e_"DE  
  { X=JFWzC  
  return t; J0Jr BXCh  
} k&yQ98H$K"  
} ; (x}A_ i  
.l7j8 }  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d3og?{i<}&  
下面就可以修改holder的operator=了 Gl.?U;4Z  
8~;{xYN )  
template < typename T > AjG)1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7,f:Qi@g  
  { PBCb0[\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J_|7$ l/  
} 4C6=77Jr  
$y8mK|3.3u  
同时也要修改assignment的operator() &ycjSBK  
w<Zdq}{jO  
template < typename T2 > !X%S)VSMU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *3 !(*F@M,  
现在代码看起来就很一致了。 X {#bJ  
(Z5q&#f  
六. 问题2:链式操作 MST:.x ;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E=}6 X9X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 vz- 9<w;>a  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 yq1Gqbh l  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 qI(W$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tsck|;v  
aXQ&@BZ {j  
template < typename T > Ad^dF'SN  
struct result_1 SE6>vKR/.  
  { UP}feN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3(MoXA*  
} ; e jP,29  
>y]?MGk  
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: xT:qe  
;& RUE  
template < typename T > Rk}\)r\  
struct   ref iKohuZr  
  { mluW=fE  
typedef T & reference; p 7 , f6kG  
} ; [SK2x4  
template < typename T > ]gH wfqx  
struct   ref < T &> C\y[&egww  
  { 2=jd;2~  
typedef T & reference; ~azF+}x90N  
} ; 43+EX.c  
f#*h^91x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,NjX&A@  
2j2mW>Z  
template < typename T > Y,3z-Pa=@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :8](&B68gE  
  { @m5O{[euj<  
  return l(t) = r(t); (}9cD^F0n  
} bjuYA/w<  
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。 F(J\ctha  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  -PcS(  
s[Y)d>~\$=  
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 mYntU^4f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _TtX`b_Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -b].SG5S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \El|U#$u'  
最后的布局是: YI L'YNH  
                Add <sm#D"GpP  
              /   \ $5ZR [\$  
            Divide   5 eL<m.06cfY  
            /   \ <l* agH-.3  
          _1     3 5T~3$kuO  
似乎一切都解决了?不。 s;vWR^Ll  
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。 98X!uh'  
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。 or?0PEx\  
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: t8L<x  
KDux$V4  
template < typename Right > 3"^a rK^N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M' &J _g  
Right & rt) const ~sZqa+jB0  
  { ='7er.~\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K#_~ !C4L  
} :&xz5c`"04  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D-'i G%)kA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ev~dsk6k  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m"96:v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 yTzY?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 b7?U8/#'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? p>2||  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: j)g_*\tQ  
szf"|k!  
template < class Action > Zkf 3t>[  
class picker : public Action 9zXu6<|qrL  
  { ^</65+OT+  
public : r~ZS1Tp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mle_*Gy8  
  // all the operator overloaded *LY~l  
} ; L!CX &  
uPa/,"p  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 F?*Dr  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: h$E\2lsE  
\4[c}l  
template < typename Right > )B -MPuB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^VSt9 &  
  { KC@k9e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #pS]k<o%1  
} cp E25  
CBiU#h q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CQ@#::'F1  
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。 vGx?m@  
#G'S ve?  
template < typename T >   struct picker_maker _myg._[  
  { AyQS4A.s[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w8eG;  
} ; tQNk=}VR7r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Tns?mQ  
  { [W^6u7~  
typedef picker < T > result; o0,UXBx  
} ; -ET*M<  
/#S4espE  
下面总的结构就有了: ]_^"|RJ  
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。 \_m\U.*  
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。 .V5q$5j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ib5;f0Qa  
至此链式操作完美实现。 oV0LJ%  
,pQ'w7  
MgJ%26TZ  
七. 问题3 3a'Rs{qxn  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h(C#\{V  
:z izca4  
template < typename T1, typename T2 > LK'S)Jk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fhBO~o+K>  
  { K7 t&fDI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *r)zBr  
} 21[K[ %  
tnQR<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7Y-FUZ.`>  
&+)+5z_d  
template < typename T1, typename T2 > 4 7)+'`  
struct result_2 uE,i-g0$Id  
  { blKDQ~T2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %v?jG(o  
} ; sDaT[).Hm  
"E@NZ*"u  
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? 4*p_s8> >  
这个差事就留给了holder自己。 9%p7B~}E  
    fZka%[B  
Wo:zU  
template < int Order > b xk'a,!S  
class holder; C:'WX*W  
template <> LVR;&Z>j  
class holder < 1 > l>3M|js@/  
  { >,w\lf9  
public : 8]cv&d1f  
template < typename T > TTA{#[=7  
  struct result_1 d&PE,$XC  
  { VYl_U?D  
  typedef T & result; bqw/O`*wfN  
} ; p6&LZ=tL3  
template < typename T1, typename T2 > hYP6z^  
  struct result_2 SeRK7Q&_  
  { w%i+>\tO  
  typedef T1 & result; X_-Hrp!h  
} ; _Ewy^;S%L  
template < typename T > xh+AZ3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xm"w,J&  
  { 5t"bCzp  
  return (T & )r; 7AGZu?1]M  
} L:t)$iF5+  
template < typename T1, typename T2 > mJ6t.%'d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )V[w:=*  
  { 2- Npw%;  
  return (T1 & )r1; GsP@ B'  
} `@f hge  
} ; hQg,#r(JE4  
C&gOA8nf  
template <> eeI9[lTw  
class holder < 2 > 'mBLf&fB  
  { OEy:#9<'  
public : sx)$=~o  
template < typename T > KRnB[$3F1  
  struct result_1  m+72C]9  
  { z) ]BV=  
  typedef T & result; |!4B Wt  
} ; A:8FJ3'  
template < typename T1, typename T2 > d+YVyw.z  
  struct result_2 Q8}TNJsU  
  { K%[}[.cW  
  typedef T2 & result; 1}n)J6m  
} ; %T&&x2p^=?  
template < typename T > uJ|5 Ve  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IEIxjek  
  { P\*2c*,W;  
  return (T & )r; W G3mQ\k  
} ]zhq.O >2{  
template < typename T1, typename T2 > V:,3OLL*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .  T6_N  
  { n3HCd- z  
  return (T2 & )r2; *hk{q/*Qw  
} k2_6<v Z  
} ; MQ9M%>  
,z0~mN  
~L \(/[  
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> >。 gNEzlx8A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H649J)v+m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: evndw>  
t(z(-G|&  
return l(i, j) = r(i, j); cjy0s+>>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n7`.<*:  
Sq?6R}q%  
  return ( int & )i; >n$E e J  
  return ( int & )j; IxEQh)J X  
最后执行i = j; k"DQbUy0L  
可见,参数被正确的选择了。 %4r!7X|O<  
.=b +O~  
.^9/ 0.g8t  
XDrlJvrPL  
)'K!)?&d  
八. 中期总结 d 40'3]/{  
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: vZ_DG}n11  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W)$|Hm:H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r0Y?X\l*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {R1Cxt}  
v:J.d5  
eBYaq!t k  
^)C$8:@  
; K)?:  
I).^,%>Z)  
九. 简化 wEo-a< (  
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。 P60]ps!M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +NzD/.gq  
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: My6]k?;}(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J<5vs3[9  
  +-*/&|^等 VvM U)  
2. 返回引用。 Tl/Dq(8JH  
  =,各种复合赋值等 ^Lg{2hjj  
3. 返回固定类型。 P :7l#/x_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ('o; M:  
4. 原样返回。  h>L6{d1  
  operator, #r:Kg&W2FO  
5. 返回解引用的类型。 :hl}Z n~jt  
  operator*(单目) qRP8dH  
6. 返回地址。 9TXm Z  
  operator&(单目) =DF@kR[CH"  
7. 下表访问返回类型。  1+i  
  operator[] D)/XP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I8-&.RE  
  operator<<和operator>> QLpTz"H  
d=+Lv<  
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。 /bNVgK`L5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L/ICFa.G  
n4r( Vg1GS  
template < typename Left > <8z[,X}bM  
struct value_return \ \mO+N47i  
  { 1o6J9kCq^3  
template < typename T > Med"dHo7  
  struct result_1 ss*2TE7  
  { fY\tvo%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [%)B%h`XGf  
} ; KbuGf$Bv  
gx>mKSzy  
template < typename T1, typename T2 > 7q{v9xKy  
  struct result_2 ~cg+BAfu  
  { W*/s4 N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _I70qz8  
} ; KxTYc  
} ; - 5-SlQu  
3_1Io+uXk  
3xCA\*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C;:1CK  
%ucmJ-< y#  
下面我们来剥离functor中的operator() ##+ 8GLQM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: * SON>BSF  
Kp=3\)&  
return l(t) op r(t) $d??(   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )i6U$,]  
return op l(t) kq.R(z+  
return op l(t1, t2) F0ivL`  
return l(t) op k s`  
return l(t1, t2) op CR<pB)F?a  
return l(t)[r(t)] )'I<xx'1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U+}9X^  
sxQ,x/O  
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: 7!yF5 +_d  
单目: return f(l(t), r(t)); _ L:w;Oy9T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); my\oC^/9  
双目: return f(l(t)); Z FrXw+  
return f(l(t1, t2)); +uGP(ONY  
下面就是f的实现,以operator/为例  v=Bh A9[  
N n-6/]d#  
struct meta_divide mBgx17K/-_  
  { Y  X{  
template < typename T1, typename T2 > [Oy2&C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #pn AK  
  { ;eEtdoy  
  return t1 / t2; o  >4>7  
} jvKaxB;e  
} ; .j<B5/+  
0v)mgrl=,  
这个工作可以让宏来做: ?bYQZJ>&  
gl\{QcI8<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d=OO(sf  
template < typename T1, typename T2 > \ om39;nk!}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N*oJ$:#  
以后可以直接用 p YvF}8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) waq_d.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 iU+,Jeu  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -Aym+N9  
8JO\%DFJ  
G.E~&{5xQ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 sL`D}_:  
6o23#JgN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LYT<o FE-  
class unary_op : public Rettype xcRrI|?eC  
  { Jz8#88cY  
    Left l; tZBE& :l  
public : UHl/AM> !  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t:@A)ip  
8;BwzRtgT  
template < typename T > (2\ekct ^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (>lqp%G~  
      { ej53O/hP  
      return FuncType::execute(l(t)); .0;k|&eBD  
    } 0YRYCO$  
v&,VC~RN-J  
    template < typename T1, typename T2 > ]T$w7puaJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QMpA~x_m  
      { (eIxU&o'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y0C<b*!"ST  
    } N<r0I-  
} ; X10TZ  
['`'&+x&!  
;Wm)e~`,  
同样还可以申明一个binary_op ,r,;2,;6nd  
;j\$[4W.i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t"Rf67  
class binary_op : public Rettype |N.q[>^R  
  { Bq =](<>>  
    Left l; 4~MUc!  
Right r; NW Qu-]P  
public : 3>3ZfFC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /FZ )ej\  
BqAwo  
template < typename T > aL6 5t\2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @9 tv N}  
      { I{UB!0H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4tu>~ vOE  
    } RwHXn]1  
`,=p\g|D  
    template < typename T1, typename T2 > ?bi^h/ f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D4S?b ZFHo  
      { <[??\YOc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j?ubh{Izm  
    } 5]ob;tAm  
} ; e%7P$.  
aV#;o9H{  
#yxYL0CcA:  
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 hpKc_|un  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :WTvP$R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S$:S*6M@"  
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。 iJ#oI@s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QZP;k!"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。。。 E1[%~Cpw*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ykq }9  
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) $)a5;--W  
下面是修改过的unary_op ,fL e%RP  
}i~j"m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9jBr868  
class unary_op /'+JP4mK  
  { nrhpI d  
Left l; 4tKf  
  AMfu|%ZL  
public : hzVO.Q*  
QNBzc {XB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %?wE/LU>  
EU~'n-  
template < typename T > @&> +`kgU-  
  struct result_1 @3D%i#2o&[  
  { zOp"n\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N=x,96CF  
} ; N/.9Aj/h~&  
GY :IORuA4  
template < typename T1, typename T2 > Ghe=hhZ  
  struct result_2 JYU Ks~Qt  
  { 7nIMIkT:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6-}9m7#Y  
} ; -^N '18:  
%"B$I>h  
template < typename T1, typename T2 > ^el:)$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const co-D,o4x  
  { :/Zh[Q@EG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NE nP3A  
} 0nn# U  
w-/Tb~#E  
template < typename T > -OAH6U9^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zj4JWUM2  
  { y['icGU6  
  return OpClass::execute(lt(t)); Lj\<qF~n  
} +fmZ&9hFNJ  
'1*MiFxKq  
} ; Dne&YVF9V  
<VPtbM@(m  
1yf&ck1R  
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 H[oi? {L  
好啦,现在才真正完美了。 ?RyvM_(N6  
现在在picker里面就可以这么添加了: yV`vu/3K  
/iy/2x28>  
template < typename Right > Vngi8%YWp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _en8hi@Z  
  { g9.hR8X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M?97F!\U  
} 8i"fhN3?Y  
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。 Rh^$0Q*2  
2|EoP-K7  
5lbh "m=  
I}{eYXh  
0U~JSmj:2K  
十. bind ]|(?i ,p  
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。 RUO6Co-  
先来分析一下一段例子 IS~oyFS  
!Zx>)V6.  
)/w2]d/9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dY^~^<{Lj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?,[w6O*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ujBADDwOg)  
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。 lnUy ? 0(  
我们来写个简单的。 l0V@19Ec  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &v88x s  
对于函数对象类的版本: ,.B8hr@H6-  
z'*>Tk8h  
template < typename Func > v4Gkf  
struct functor_trait uR[i9%=8L(  
  { R7>@-EG  
typedef typename Func::result_type result_type; p-_j0zv  
} ; TY}?>t+  
对于无参数函数的版本: hCrgN?M z  
*G38N]|u6  
template < typename Ret > rL/+`H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9:WKG'E8a  
  { Ig2VJs;  
typedef Ret result_type; [;bLlS,  
} ; 12E"6E)  
对于单参数函数的版本: _4w%U[GT,  
'tj4;+xf^  
template < typename Ret, typename V1 > IG\\RYr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > / e,lD)  
  { Hqk2W*UTl  
typedef Ret result_type; MmB-SR[>P  
} ; BN67o]*]<  
对于双参数函数的版本: =v}.sJ V?  
Lj#6K@u@Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 70Am]L&M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9v A`\\9  
  { 4+0Zj+ q";  
typedef Ret result_type; fr7/%{s  
} ; }9JPSl28Jr  
等等。。。 }HzZj;O^2>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0ni5:tYy  
R_&>iu'[  
template < typename Func > >=(e}~5y  
struct func_return +oa]v1/W  
  { &DV'%h>i=  
template < typename T > 9cQSS'`F  
  struct result_1 {rDZKy^f  
  { \`^jl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +y2*[  
} ; @QofsWC  
Q] HRg4r  
template < typename T1, typename T2 > ?bEYvHAzg  
  struct result_2 okW3V}/x/z  
  { iT5%X   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A@4Cfb@  
} ; l d@^ $  
} ; l#Tm`br  
KRQ/wuv  
|cacMgly  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D'X'h}+2  
y\:2Re/*Jt  
template < typename Func, typename aPicker > {XAKf_Cg  
class binder_1 H0S7k`.  
  { VQCPgs  
Func fn; f55Ev<oOa  
aPicker pk; #'[ f^xgJ  
public : q:'(1y~  
6m]L{ buP  
template < typename T > 9o6y7hEQy  
  struct result_1 *e R$  
  { mMR[(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9D@Ez"xv  
} ; pGC`HTo|  
= 2k+/0ZbP  
template < typename T1, typename T2 > la-+ `  
  struct result_2 ;4 &~i  
  { Mo/xEB/O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e1#}/U  
} ; ] 3v  
9/{g%40B^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O =fT;&%.  
.'4*'i:  
template < typename T > 1yo@CaW[\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Dbe0u  
  { t :_7 O7  
  return fn(pk(t)); wNPZ[V:  
} |(/"IS]  
template < typename T1, typename T2 > F"q3p4-<>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1)%o:Xy o  
  { </fnbyGR  
  return fn(pk(t1, t2)); w-KtxG(  
} QM IQy  
} ; BdceINI  
pD]Ry" ZG  
ZE :oK   
一目了然不是么? .sLx6J%  
最后实现bind @{a(f;  
oyHjdPdY#  
oxRu:+N  
template < typename Func, typename aPicker > Qcw/>LaL:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k_ skn3,u  
  { A4# m&o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aoBM _#  
} 5W'T7asOh  
R_^:<F0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :( `Q4D~l  
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。 .{Xi&[jw  
k~?@~xm,R  
十一. phoenix Awj`6GeJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f_ ::?  
-Ju!2by  
for_each(v.begin(), v.end(), xGA%/dy,;  
( -0W;b"]+A  
do_ +n0y/0Au  
[ SZgH0W("L  
  cout << _1 <<   " , " ]t,ppFC#  
] qn<~ LxQ  
.while_( -- _1), ^Ab|\ 5^3  
cout << var( " \n " ) Oz+>I ^Q  
) qvT9d7x  
); cgU7)`0j  
Gf"/fpeQx  
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: \dP2xou=  
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 rsP1?Hxq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zRz3ot,|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ci$o~b6V  
q H+~rj  
|ey6Czm  
template < typename Cond, typename Actor > 7==Uoy*O  
class do_while 4g6d6~098;  
  { iQA f  
Cond cd; 4Fnr8 r8W  
Actor act; rUj]6j=e  
public : y :457R2F  
template < typename T > L:S[QwQu8  
  struct result_1 <5nz:B/  
  { b[/-lNrc  
  typedef int result_type; 'a0$74fz  
} ; z-()7WY  
<)rol  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Oh|Hy/&6W  
j/9'L^]  
template < typename T > M[X& Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8&3G|m1-2  
  { m:'fk;khN  
  do @P% &Dha  
    { wL}=$DN  
  act(t); f#[Fqkmj  
  } kQYX[e7n  
  while (cd(t)); RhYf+?2  
  return   0 ; nlJxF5/  
} H3&$:h  
} ; A$ s4Q0Mf  
vmL0H)q  
ba ,2.|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iLgWzA  
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。 Yw./V0Z{@  
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。 '(ql7  
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。 q),yY]5  
下面就是产生这个functor的类: EKgTRRW  
HogT#BMs  
C EAwQH  
template < typename Actor > M[SWMVN{  
class do_while_actor p0[ %+n%  
  { 'sJYt^  
Actor act; "/wZtc  
public : hMDy;oQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oKzLt  
@q|I$'K]x  
template < typename Cond > p*vEVo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b]@^SN9  
} ; 0p8(Q  
u3kZOsG  
hv8V=Z'Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WOquG  
最后,是那个do_ RHeql*`  
$O=m/l $  
.h{`e>d  
class do_while_invoker B!6?+< J"  
  { yyG:Kl  
public : 9z,V]v=  
template < typename Actor > .%.J Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >/GVlXA'  
  { |s=)*DZv  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xji<oih  
} E{|j  
} do_; d'q,:="c  
?bW|~<X~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u 6;SgPw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3 l QGU  
最后来说说怎么处理break和continue $fL2w^ @  
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。 "/g/Lc  
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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