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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SC#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9:1ZL_yf  
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, W/ERqVZR]  
{S?.bT%&  
m*1=-" P  
R&?p^!`%  
  class filler i[B%:q:&  
  { 9I,Trk@&  
public : ^#nAS2w7U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R#0UwRjeF  
} ; K&/W cuP &  
b{A#P?  
t4h* re+  
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: uB\A8zC  
o\N),;LM  
R7#B_^ $  
J&Ah52  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $3So`8Bm[$  
+p2)uXqW  
hQ9VcS6=gD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j:0z/gHp$  
` sSI;+  
k]Yd4CC2  
E11"uWk`  
二. 战前分析 CGQ`i  
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。 NOvN8.K%  
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 .A E(D7d6  
Yv>% 5`  
=dPrG=A   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +S$x}b'5q  
  /* --------------------------------------------- */ ]c08`  
vector < int *> vp( 10 ); v''$qMQ)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MZ0 J/@(  
/* --------------------------------------------- */ ,ecFHkT>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]\{EUx9  
/* --------------------------------------------- */ _o;alt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L~\Ir  
  /* --------------------------------------------- */ j sm{|'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =oBV.BST u  
/* --------------------------------------------- */ E;yP.<PW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4v;/"4)'  
7v{Dwg  
>y5~:L  
ct`89~"  
看了之后,我们可以思考一些问题: [j) :2  
1._1, _2是什么? -{^Gzui  
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。 vForj*Xo  
2._1 = 1是在做什么? %k9GoX_  
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。 "lB[IB)  
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;[d{bU  
[S4<bh!  
5~v({R.  
三. 动工 KrB"2e+J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uZCPxog  
L+&$/1h]  
}}<^f M  
s$A|>TOY  
template < typename T > +ps(9O/B>  
class assignment *~cq (PFQ  
  { O.i.<VD7  
T value; C1hp2CW$5/  
public : n}EH{k9#  
assignment( const T & v) : value(v) {} arm26YA-,  
template < typename T2 > X-=49)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o!:   
} ; K1Mn_)%  
U 1vZ r{\  
12.|Ed*72  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U`z=!KI+g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n&Bgpt~  
S3$&}I <  
BKi@c\Wb  
eot%T h?[  
  class holder }Ge$?ZFH  
  { RGsgT^  
public : rytves%;C  
template < typename T > ';Y0qitGB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ko: <@h  
  { !Wgi[VB  
  return assignment < T > (t); !ap}+_IA7^  
} ;ry~x:7L7  
} ; Pd)mLs Jg  
3VaL%+T$,  
3%P<F>6 J  
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: Cs))9'cD]  
c~SR@ZU  
  static holder _1; KSz;D+L \  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K|]/BjB/  
s+DOr$\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n&1q*  
而不用手动写一个函数对象。 NYw>Z>TD8c  
:<hM@>eFn  
#A\@)wJ  
k..AP<hH  
四. 问题分析 }20~5!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 uVN2}3!)Y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 kntYj}F(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W[/Txc0$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WUrE1%u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t^ Ge "  
E6XDn`:  
五. 问题1:一致性 \xG_q>1_  
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?| LGB}:;$AL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6+!$x?5|NP  
-!q^/ux  
struct holder TXdo,DPv7  
  { {.eo?dQ  
  // *O_>3Hgl  
  template < typename T > w{mw?0  
T &   operator ()( const T & r) const xu\s2x$  
  { s5h}MXIXw  
  return (T & )r; MroN=%|t  
} tTOBKA89  
} ; pmRm&VgE.  
#zRHYZc'T|  
这样的话assignment也必须相应改动: fYSH]!  
[4w*<({*  
template < typename Left, typename Right > agt/;>q\~  
class assignment 9A~w2z\G  
  { rtNYX=P  
Left l; iYD5~pK8  
Right r; sKCYGt$  
public : hi`[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0 30LT$&!  
template < typename T2 > .+A)^A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } __!LTpp  
} ; D6-R>"}  
P?p]sLrP  
同时,holder的operator=也需要改动: |M`'   
gFqF&t  
template < typename T > /%g+|C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G9|2 KUG  
  { /yHjd s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C#-HWoSi  
} djH&)&q!  
[Do^EJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .' }jd#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O uNPDq%  
?r 0rY?  
return l(rhs) = r; `WIZY33V  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 , # =TputM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }`kiULC'=  
C~egF=w  
template < typename Tp > {n|ah{_p|  
class constant_t O}>@G  
  { l^Ob60)2  
  const Tp t; 793 15A  
public : ^s6}[LDW>@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }4N'as/ZO  
template < typename T > 8OKG@hc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qg{gCG  
  { 7HkFDI()1  
  return t; }f;WYz5  
} /{f"0]-RA  
} ; T%% 0W J  
9dq"x[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }4p)UX>aWT  
下面就可以修改holder的operator=了 Li]bU   
]!ox2m_U  
template < typename T > VwpC UW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n&Ckfo_D  
  { f`:GjA,J$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -w*fS,O  
} U$mDAi$  
hw,nA2w\  
同时也要修改assignment的operator() Vm|KL3}NRv  
G<M0KU (  
template < typename T2 > hs[x\:})/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y_X jY  
现在代码看起来就很一致了。 aX`uF<c9  
V:w%5'^3  
六. 问题2:链式操作 ?TeozhUY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?h6|N%U'  
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。 vo f8bQ{&  
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。 23P&n(.  
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。 +l^tT&s;f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5CZyA`3V^5  
]Cj@",/3#  
template < typename T > ;Ax-f04gG  
struct result_1 \o}T0YX  
  { Asv]2> x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XHekz6_  
} ; +!0K]$VZs  
@QV0l]H0+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *#'j0;2F  
tBbOxMm0  
template < typename T > PQDLbSe)\  
struct   ref  +=jS!  
  { Bhxs(NO  
typedef T & reference; :~ pGHl  
} ; 3("C'(W  
template < typename T > KEtV  
struct   ref < T &> Sp492W+  
  { Xd=KBB[r?  
typedef T & reference; gYhY1Mym  
} ; 9T;4aP>6j#  
lhKn&U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /kY9z~l  
db~^Gqv6k  
template < typename T > UB.1xcI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UxL*I[z5  
  { 5X20/+aT  
  return l(t) = r(t); :ZM9lBYh  
} uX*2Rs$s  
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。 4~,Z 'k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d #1Y^3n  
sSh{.XuB+3  
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 sqrLys_S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l::q F 0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QQBh)5F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QkBw59L7  
最后的布局是: 2? qC8eC  
                Add #*o0n>O  
              /   \ /65YHXg,  
            Divide   5 -G(me"Cu  
            /   \ .nPOjwEx&Y  
          _1     3 JOJ.79CT  
似乎一切都解决了?不。 XQo\27Fo  
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。 YO$Ig:a#  
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。 2_q/<8t  
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: %e~xO x  
{<42PJtPY  
template < typename Right > KN}#8.'>3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ` ,\b_SFg  
Right & rt) const ("8Hku?  
  { D0Dz@25-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /6 ')B !&  
} yaR>?[h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @IL04' \  
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。 wlXs/\es  
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。 ]l,D,d81  
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。 "^#O7.oVi+  
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。 " `qk}n-  
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? l77 -I:  
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: Bgxk>Y  
S2$66xr#  
template < class Action > {KG}m'lx  
class picker : public Action # EvRm  
  { 7m2iL#5[  
public : 1#vu)a1+b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2Re8rcQQU  
  // all the operator overloaded ^B<-.(F  
} ; 4fi4F1f  
mkSu $c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1dN/H)]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V'kBF2}   
dla_uXtM6  
template < typename Right > 1CC0]pyHX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cfTT7O#Dc  
  { y\??cjWb]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |/Vq{gxp+  
} eKiDc=@  
U1YqyG8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .RroO_H   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7h\is  
"Hw%@]#  
template < typename T >   struct picker_maker Y2L{oQ.C2  
  { NfoHQU <n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MSCH6R"5  
} ; \l/(L5gY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q`k;E}x_-  
  { &{Z+p(3Gj  
typedef picker < T > result; DGHSyB^+1  
} ; c}@E@Y`@w  
I'5[8  
下面总的结构就有了: T\gs  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Fl)nmwO c  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %e:+@%]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EID-ROMO  
至此链式操作完美实现。 >g$iO`2  
1)~|{X+~  
OC&BJNOi  
七. 问题3 x// uF  
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。 f&vMv.  
!KI^Z1dP(  
template < typename T1, typename T2 > Fg`<uW]TFZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p*<Jg l  
  { /we]i1-9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \|>% /P  
} lat5n&RP Y  
n.l#(`($4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Uh.swBC n  
:q/s%`ob  
template < typename T1, typename T2 > o(tJc}Mh+(  
struct result_2 @fA{;@N  
  { CbZ;gjgY*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vAM1|,U  
} ; lf-.c$.>  
kwp%5C-S  
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? 'd N1~Pa  
这个差事就留给了holder自己。 #w''WOk@ZG  
    f>Rux1Je4  
G ]h  
template < int Order > Ry +?#P+  
class holder; @x1cV_s[  
template <> ;L$ -_Z  
class holder < 1 > -7!L]BcZ.  
  { V?OTP&+J%  
public : |M?s[}ll  
template < typename T > +&\. ]Pp  
  struct result_1 N_92,xI#  
  { {`):X_$T  
  typedef T & result; yV`Tw"p  
} ; S/oD`   
template < typename T1, typename T2 > XVN JK-B  
  struct result_2 3/gR}\=  
  { +X#6 d v$  
  typedef T1 & result; :?UcD_F  
} ; <oXBkCi0r  
template < typename T > 3[Q7'\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E,d<F{=8,o  
  { W$X/8K bn  
  return (T & )r; Fug4u?-n  
} X0L \Ewm  
template < typename T1, typename T2 > o_}?aI~H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6D ]fDeH\  
  { 4M%|N  
  return (T1 & )r1; /,S VG1  
} qUfoEpW2=6  
} ; GLIY!BU<C  
)&E]   
template <>  3*Q=)}  
class holder < 2 > yMdu Zmkc  
  { dA~_[x:Z  
public : u"zR_CzYc  
template < typename T > %KVmpWku  
  struct result_1 ]-t>F  
  { b~UWFX#U  
  typedef T & result; sPc}hG+N  
} ; vw>(JCR  
template < typename T1, typename T2 > ktPM66`b  
  struct result_2 z4 =OR@ h  
  { }J?,?>Z  
  typedef T2 & result; >-V632(/{o  
} ; z 8M\(<  
template < typename T > n><ad*|MX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k5>UAea_  
  { +8xT}mX  
  return (T & )r; <',k%:t  
} <b'*GBw$  
template < typename T1, typename T2 > ];CIo> b_(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eV%{XR?y  
  { auGK2i  
  return (T2 & )r2; BEax[=&W  
} \s[L=^!  
} ; K. B\F)K  
dfAw\7v/  
l1kHFeq  
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> >。 <r <{4\%}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p5qfv>E8)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &_]G0~e  
8+Tv@  
return l(i, j) = r(i, j); ]O}e{Q>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XzIC~}  
i`52tH y_  
  return ( int & )i; ie[X7$@  
  return ( int & )j; dLGHbeZ[(  
最后执行i = j; WL(Y1>|j  
可见,参数被正确的选择了。 <o9i;[+H-  
tJ_Y6oFm=  
f?ycZ  
T*@o?U  
02J(*_o  
八. 中期总结 _R|_1xa=  
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: EKO'S+~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :LB*l5\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~)#E?:h5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LK4NNZf7  
">!pos`<C  
uO]|YF  
vn*K\,  
J|hVD  
`3jwjy| 5  
九. 简化 wZ0bD&B  
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。 YJ6:O{AL1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wEq&O|Vj  
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: #5h_{q4l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $Tv~ *|a  
  +-*/&|^等 ,d*1|oUw  
2. 返回引用。 A",}Ikh='`  
  =,各种复合赋值等 oj.J;[-  
3. 返回固定类型。 G:1QXwq\j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~$>JYJj  
4. 原样返回。 a e-tAA[1Y  
  operator, 5nBJj  
5. 返回解引用的类型。 )2wf D  
  operator*(单目) EdqB4-#7  
6. 返回地址。 _t"[p_llo  
  operator&(单目) A`M-N<T  
7. 下表访问返回类型。 uv-O`)  
  operator[] 4$, W\d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (X^,.qy  
  operator<<和operator>> F5+F O^3E  
W4av?H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 FZ%h7Oe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gnzg(Y]5w  
PX?%}~ v  
template < typename Left > 9;I%Dv  
struct value_return CAviP61T  
  { Rs{8vV  
template < typename T > LEjq<t1&  
  struct result_1 uWClT):  
  { JFc, f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (!8b$) k  
} ; l'Za"TL:  
jmgkY)rb R  
template < typename T1, typename T2 > )c*xKij  
  struct result_2 qT$IV\;_  
  { yogL8V-^4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *w. ":\P]  
} ; ,]yS BAO  
} ; \"RCJadK  
XXX y*/P  
ld#x'/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {[:C_Up)f  
r aOuD3  
下面我们来剥离functor中的operator() N LQ".mM+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f U=P$s  
AfhJ6cSIE  
return l(t) op r(t) aaf}AIL.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V:j^!*  
return op l(t) E<tR8='F  
return op l(t1, t2) Eo ^m; p5  
return l(t) op "(W;rl  
return l(t1, t2) op ha;fxM]  
return l(t)[r(t)] +1yi{!j1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L?;UcCB  
Kyk{:UnI  
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: G"m0[|XH  
单目: return f(l(t), r(t)); oB!Y)f6H1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UkD\ma  
双目: return f(l(t)); [O^/"Qk  
return f(l(t1, t2)); d])ctxB  
下面就是f的实现,以operator/为例 e0TxJ*  
RLL ph  
struct meta_divide gCsN\z  
  { 6 %aaK|0  
template < typename T1, typename T2 > 2G-"HOG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `WCL-OoZc5  
  { l=T;hk  
  return t1 / t2; |.RyF@N`T  
} V&ETt.91Ft  
} ; ?mC'ZYQI  
kmTYRl )j  
这个工作可以让宏来做: i)(G0/:  
V.$tq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ urkuG4cY  
template < typename T1, typename T2 > \ )lt1I\n*k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f{L;,  
以后可以直接用 2`;XcY4A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1}c /l<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 ~.G$0IJY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^{IZpT3  
;u(*&vRqr^  
T ?[;ej:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vOCaru?~h  
mX.mX70|J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xl2g Hh  
class unary_op : public Rettype 3'6 UvAXFH  
  { w[l#0ZZ  
    Left l; rxMo7px@}I  
public : =$bF[3D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -le^ 5M7  
TlyBpG=p  
template < typename T > Y ~I>mc]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \hI?XnL#  
      { E <j=5|0t  
      return FuncType::execute(l(t)); ,0AS&xs$  
    } [S]q'c)  
3  ;F  
    template < typename T1, typename T2 > F[O147&C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,)d`_AD+5  
      { ,KM%/;1Dm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ` W );+s  
    } OMmfTlM%  
} ; ; \co{_&D  
?-Of\fNu  
=,ax"C?pR  
同样还可以申明一个binary_op z<!A;.iD  
r6Vw!^]8u8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;aD~1;q  
class binary_op : public Rettype \VIY[6sn\M  
  { >{~xO 6H  
    Left l; WdS1v%  
Right r; wTR?8$  
public : I*o6Bn |D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H'k~;  
Jpp-3i.F#  
template < typename T > '>1M~B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z)~?foe'  
      { OOIp)=4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,Js_d  
    } .WN&]yr,  
|zfFB7}v  
    template < typename T1, typename T2 > Mi(6HMA.SF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7=X6_AD  
      { p(I^Y{sGI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gl w|*{$  
    } *]<=04v]R  
} ; BHgs,  
N#-. [9!  
=bJ$>Djp  
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 }D)eS |B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3I}AA.h'00  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $,r%@'=&  
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。 0)h.[O8@>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZW"f*vwQo  
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。。。 : Gi8Jo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ":/Vp,g  
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) `g(#~0R  
下面是修改过的unary_op ./7-[d  
k 75 p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6 mLC{X[  
class unary_op =&"pG` x  
  { @%u}|iF|  
Left l; ?uTuO  
  ph(LsPT-  
public : q0>9T  
`l?MmIJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |8k^jq  
F:<+}{Av  
template < typename T > >#mKM%T2MJ  
  struct result_1 $$4flfx  
  { Ym ]g0a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &e).l<B  
} ; buzpmRoN)  
'CqAjlj  
template < typename T1, typename T2 > k)F!gV#  
  struct result_2 r/ATZAgHP  
  { " @ ""  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^qC.bv]&  
} ; vFLE%z{\o  
SV ~QH&0'  
template < typename T1, typename T2 > Bw`?zd\*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lc fAb@}2  
  { (?XIhpd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !7#*Wdt+P  
} q |Pebe=  
=w_T{V  
template < typename T > qa~ju\jm.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /#_[{lSr?  
  { l1 08.ao  
  return OpClass::execute(lt(t)); G&wYV[Ln  
} E)I&? <g  
d9e~><bPJ  
} ; j/T@-7^0  
T=V{3v@zs  
|yOIC,5[JW  
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 :|I"Em3R  
好啦,现在才真正完美了。 y}U'8*,  
现在在picker里面就可以这么添加了: Gk58VODo  
VOATza`  
template < typename Right > ]NWcd~"b!Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KU+u.J  
  { l&] %APL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MB>4Y]rtU  
} Z *l&<q>#  
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。 ~]W @+\l  
066\zAPdH  
d@Bd*iI<  
\Z%_dT}  
}Sh@.3*  
十. bind }\N ~%?6D  
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。 {}" <  
先来分析一下一段例子 d--6<_q  
u, 72Mm>  
r`)'Kd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +['1~5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n^G[N-\3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +W[{UC4b  
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。 0_^3 |n  
我们来写个简单的。 <7ag=IgDy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NgxJz ]b  
对于函数对象类的版本: ) AGE"M3X  
UAI'tRY N_  
template < typename Func > /k\)q  
struct functor_trait ee Bw\f0  
  { Ix=(f0|  
typedef typename Func::result_type result_type; !]7L9TGn  
} ; 3dtL[aVwY  
对于无参数函数的版本: @WKJ7pt`'N  
!,7)ZW?*8  
template < typename Ret > r:U<cL T[9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mv*M2NuhT  
  { Ve"M8-{oKk  
typedef Ret result_type; ] TZ/=Id  
} ; (h@~0S  
对于单参数函数的版本: *a(GG  
[Q8vS;.  
template < typename Ret, typename V1 > <1~_nt~(*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [*ug:PG  
  { $9Xn.,W  
typedef Ret result_type; 1':};}dCJ  
} ; 90<a'<\|  
对于双参数函数的版本: mG *Yv  
/(s N@kt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w);Bet  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v&66F`  
  { cSTL.QF  
typedef Ret result_type; Qq.Ja%Zq  
} ; 5]3Mj*u\  
等等。。。 uD4W@*PYr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eM7 F8j  
>v/%R~BuX  
template < typename Func > UD2 l!)rW  
struct func_return _*t75e$-  
  { H5gcP11r  
template < typename T > xWWVU}fd1  
  struct result_1 T+5H2]yy)  
  { ronZa0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E.x<J.[Y  
} ; `P;3,@ e  
=$kSn\L,  
template < typename T1, typename T2 > ~>%% kQt  
  struct result_2 cS#| _  
  { >(Wt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [/J(E\9  
} ; &_]bzTok  
} ; 8feLhWg'P  
/)Weg1b  
_#<7s`i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (gutDUO;  
(. $e@k=  
template < typename Func, typename aPicker > !,DA`Yt  
class binder_1 Qz<i{r-z  
  { jq/CXYv  
Func fn; JWxSN9.X  
aPicker pk; ae+*gkPv8  
public : J@q!N;eh|  
#\LYo{op/.  
template < typename T > KM oDcAjH  
  struct result_1 # *7ImEN  
  { y(**F8>?xE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xUB{{8B:L  
} ; bg*@N  
SXV f&8  
template < typename T1, typename T2 > =d JRBl  
  struct result_2 ~y:?w(GD  
  { drB$q [Ak9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (%]M a  
} ; ~ #P` 7G  
cMAY8$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -wnBdL  
PW*[(VX  
template < typename T > x{ VUl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %cq8%RT  
  { g`H;~ w  
  return fn(pk(t)); RWGAxq`9f  
} 6#2E {uy;R  
template < typename T1, typename T2 > /8>we`4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P#2#i]-  
  { 7}Jn`^!  
  return fn(pk(t1, t2)); )5s-"o<  
} T FK#ign  
} ; }Szs9-Wns  
tHH @[E+h  
t)l^$j !h@  
一目了然不是么? tj" EUqKQ  
最后实现bind arn7<w0  
YD;"_yH  
v<]$,V]  
template < typename Func, typename aPicker > 9 E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) | Fk9ME  
  { hJoh5DIE95  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4~0 @(3  
} ]7%+SH,RdD  
TmgSV#G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J/A UOInh  
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。 dYp} R>+  
 BbNl:`  
十一. phoenix 1lHBg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ju/#V}N  
"l-b(8n  
for_each(v.begin(), v.end(), T:w%RF[v9  
( ~"U^N:I"  
do_ (=QiXX1r  
[  \.MPjD  
  cout << _1 <<   " , " >m`<AynJ  
] !4fT<V (  
.while_( -- _1), M_#^zo "x  
cout << var( " \n " ) S(5&%}QFQ  
) 5[rA>g~  
); qa/VSk!{  
*>7Zc  
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: #}nDX4jI  
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 @D=i|f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A@ 4Oq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Qr*7bE(a  
kwpbgQ  
G/_9!lE  
template < typename Cond, typename Actor > 1(m[L=H5>  
class do_while Nvj KB)J  
  { .^!uazPE0  
Cond cd; s!j vBy  
Actor act; a^Lo;kHY  
public : [7=?I.\Cr7  
template < typename T > aumM\rY  
  struct result_1 N5@l[F7I  
  { sFonc  
  typedef int result_type; <FU1|  
} ; =_9grF-  
4*_.m9{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $or8z2d1  
9{n?Jy  
template < typename T > |Ht~o(]&&/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fTV}IP  
  { ?8@EBPpC  
  do q `^5<  
    { IM&l%6[).  
  act(t); (&-!l2  
  } ]s^Pw>/`  
  while (cd(t)); iKe68kx  
  return   0 ; CJ[^Fi?CH  
} |C.[eHe&D  
} ; APL #-`XC  
TWo.c _l  
@hIHvLpRB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _If:~mIs  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _D~FwF&A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3v:c'R0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 oh^QW`#(  
下面就是产生这个functor的类: 5SwQ9#  
DeR C_ [  
-!pg1w06  
template < typename Actor > 3`DwKv `+  
class do_while_actor x_BnWFP  
  { J+0T8 ?A  
Actor act; kU[#. y=%p  
public : ? EXYLG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fs%l j_t  
)w&k&TY4H  
template < typename Cond > R{SN.%{;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K._* ~-A  
} ; gqQ"'SRw  
QAKA3{-(  
Xmaj7*f>p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \tZZn~ex  
最后,是那个do_ E|hW{oX3  
""u>5f  
kJG0X%+w  
class do_while_invoker 0N4+6k|  
  { m<| *  
public : \ q=Bbfzv  
template < typename Actor > G7d)X^q!xS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KPMId`kf  
  { cuo'V*nWQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); ":,J<|Oy  
} ok<!/"RX$  
} do_; a;[=b p  
a<mM )[U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \XT~5N6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )MU)'1jc,  
最后来说说怎么处理break和continue o<nkK+=Afm  
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。 >.f'_2#Z&  
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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