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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hg\$>W~ 2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t,=khZ  
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, -y$|EOi?  
N$_Rzh"9rr  
@-u/('vpB  
K3\U'bRO  
  class filler nwV\ [E  
  { %X#Wc:b  
public : [>6:xGSe9X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d3Y#_!)  
} ; E5 Y92vu  
]2Lwd@  
[qid4S~r,&  
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: &LYU#$sj  
D+"5R5J",  
/4=O^;   
e'7!aysj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \mv7"TM  
GS)l{bS#[O  
~0worI?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gbKms ; :  
^*Rrx  
Fdvex$r&  
<4(rY9   
二. 战前分析 30F&FTW  
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。 V-I_SvWv\  
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 w"A'uFXLc  
j7uiZU;3Rx  
BU])@~$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m: w/[|_  
  /* --------------------------------------------- */ :Fm+X[n  
vector < int *> vp( 10 ); (5'qEi ea  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #PtV=Ee1  
/* --------------------------------------------- */ ,hX03P-X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZEHz/Y%  
/* --------------------------------------------- */ 7G2TTa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l} h<2  
  /* --------------------------------------------- */ YMJjO0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9Y*6AaKE6  
/* --------------------------------------------- */ pspV~9,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^V>sNR  
3QGg;  
c< \:lhl  
I_eYTy-a`1  
看了之后,我们可以思考一些问题: A!@D }n  
1._1, _2是什么? P3@[x  
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。 VN;Sz,1Z  
2._1 = 1是在做什么? q=|>r n_  
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。 {$Fg+~   
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。 Xt9?7J#\T  
w,JB`jS)/  
KWhw@y-5j@  
三. 动工 eGnc6)x@C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +mV4Ty  
ks'25tv}F  
SOeL@!_  
v#D9yttO{  
template < typename T > SAXjB;VH6  
class assignment qTiX;e\W  
  { f@>27&'WV  
T value; 8[}MXMRdb  
public : ;xwa,1]  
assignment( const T & v) : value(v) {} D<Ads  
template < typename T2 > ^9"|tWf6O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o-7>^wV%BD  
} ; Z.VVY\  
J;'?(xO3\  
sx(yG9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %VSST?aUvX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G4AX8@;U  
O/l|\n  
%,>> <8  
/1Rm^s)2z  
  class holder cdzMao  
  { ^K&& O {  
public : t~XwF(";  
template < typename T > a<c %Xy/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _Z5l Nu  
  { uVOOw&q_  
  return assignment < T > (t); 0.|tKetHq  
} C6O1ype  
} ; Z]oa+W+  
(zye Ch  
!^G+@~U  
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: H9nZ%n  
ZYrd;9zB  
  static holder _1; AUxLch+"5K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l0[jepmpiT  
u`K+0^)T`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &bnF{~<\  
而不用手动写一个函数对象。 7P!/jaw xb  
u[PO'6Kzd  
Qe]@`Vg  
Vx-H W;,  
四. 问题分析 1 dI  
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。 o&gcFOM22  
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。 #Rjm3#gc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )N`ia%p_]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A^%z;( 0p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;STO!^9~  
|~rDEv3  
五. 问题1:一致性 3"!2C,3c#  
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?| )!p=0&z@{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <k/'mBDk  
u|9^tHT>  
struct holder %^gT.DsX-  
  { BJ~Q\Si6  
  // ~F>oNbJIv  
  template < typename T > ~SP.&>Q>  
T &   operator ()( const T & r) const t3v*P6  
  { #y}@FG  
  return (T & )r; #C4  
} 0>VgO{X  
} ; 9= \bS6w*  
xWn.vSos  
这样的话assignment也必须相应改动: D-A#{e _  
ANn {*h  
template < typename Left, typename Right > 7^as~5'&-  
class assignment W"VN2  
  { Yca9G?^\v  
Left l; 7Cp>iWV  
Right r; !W]># Pm  
public : G:A ~nv9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q.~.1 '`!  
template < typename T2 > 26.iFt/:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z(*n ZT,  
} ; -:cS}I  
fC]+C(*d  
同时,holder的operator=也需要改动: @MAk/mb&  
(Qq! u  
template < typename T > Pw hs`YGMF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9BNAj-Xa  
  { !0*=z~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =EsKFt"  
} u|BD%5+J  
aSXoYG0\  
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。 w*#TS8 \  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A{mbL2AxwC  
$//18+T  
return l(rhs) = r; N, ;'oL+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^7F!>!9Ca  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2,q^O3F  
qPH]DabpI  
template < typename Tp > p0`Wci  
class constant_t peR=J7  
  { .Eh~$wm  
  const Tp t; k;;?3)!  
public : zUIh8cAoE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z UAWSJ,s  
template < typename T > &FkKnz4IZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L.l%EcW=,  
  { _BtppQIWv  
  return t; {5^ 'u^E  
} HBo^8wN  
} ; !+9H=u  
. I {X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ai(M06P:h  
下面就可以修改holder的operator=了 IP&En8W+  
>OZ+k(saL  
template < typename T > &Vvy`JE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m5{Y  
  { Nz*qz"T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;wJLH\/  
} ;7tOFsV  
Rj+}L ~"  
同时也要修改assignment的operator() G*\wu&7!  
=h5&\4r=  
template < typename T2 > $-M1<?5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nU)}!` E  
现在代码看起来就很一致了。 NTs< ;ED  
WI[6 l6  
六. 问题2:链式操作 92+({ fg W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %jqBYn0q'  
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。 E J q=MP  
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。 H6bomp"  
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。 V1xpJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \ $X3n\  
'[`.&-;  
template < typename T > +CX2W('  
struct result_1  ItC*[  
  { 57v[b-SK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IOvYvFUUJ  
} ; `$G7Ia_ $]  
XRJ<1w:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k[A=:H1"  
)1~4Tl,S  
template < typename T > kH-1l>":  
struct   ref  ZMg%/C  
  { ]$y"|xqR  
typedef T & reference; >F Z6\  
} ; 0pBlmPafY  
template < typename T > *~prI1e(  
struct   ref < T &> hk}M'  
  { K ,f1c}  
typedef T & reference; #s(B,`?N  
} ; r_FW)Fu^  
9]1-J5iO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wb"Jj  
fG0rUi(8  
template < typename T > @l$cZi e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W_O,Kao  
  { F{bET  
  return l(t) = r(t); ,#gA(B#  
} &,{cm^*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #++MoW}'g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u9N?B* &{  
Uc<B)7{'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 tG^Oj:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HEht^ /pJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Fm*n>^P@Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7:mM`0g!  
最后的布局是: W{=>c/  
                Add Gv?3}8Wp  
              /   \ d3 fE[/oU  
            Divide   5 wvx N6  
            /   \ e_\4(4x  
          _1     3 3/}=x<ui  
似乎一切都解决了?不。 GB^Ch YOb  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 goIn7ei92  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ]*sXISg1  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: sJt&`kZ  
31Zl"-<#-  
template < typename Right > +%UXI$v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VP0wa>50!  
Right & rt) const ? Yy[8_(tN  
  { 7EQ |p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (+CB)nV0IA  
} %mtW-drv>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )nQpO"+M  
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。 @6h=O`X>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Yt0 l'B%[u  
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。 9p>3k&S  
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。 *2=:(OK  
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? vRRi"bo  
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: 8'Z9Z*^h#x  
x8b w#  
template < class Action > c .KpXY  
class picker : public Action VSmshld  
  { d[-w&[iy  
public : -Ww'wH'2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :Oa|&.0l?  
  // all the operator overloaded 'u_'y  
} ; 'S@h._q  
QmbD%kW`3  
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。 b==<7[8  
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: 7!Ym~M=  
q:J,xC_sF(  
template < typename Right > -UUP hGC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @xSS`&b  
  { jP@H$$-=wH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ylmf^G@JC  
} Kn=P~,FaG3  
;gK+AU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !;zacw  
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。 224I%x.,  
{j ${i  
template < typename T >   struct picker_maker t}_qtO7>  
  { `)1_^# k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZfL\3Mn  
} ; <CzH'!FJN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RfEmkb<9Z  
  { =NH:/j^  
typedef picker < T > result; "eZNci  
} ; z)]_(zZ^  
7=Ew[MOmM  
下面总的结构就有了: Ko>pwhR}  
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。 {p yo  
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。 $@}6P,mg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #f\U3p  
至此链式操作完美实现。 vZhN% DfY  
nFX8:fZ$>  
 x)THeH@  
七. 问题3 M=`F $  
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。 FUvZMA$  
9_ KUUA  
template < typename T1, typename T2 > 1;]cYIq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MftX~+  
  { F>96]71 2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R l^ENrv!]  
} 3oE *86  
najd~%?Rs  
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: v?-pAA)ht  
H2E!A2\m  
template < typename T1, typename T2 > K$R1x1lc2  
struct result_2 #wk'&XsC#z  
  { Z +(V'e;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zw7=:<z=  
} ; J0C,K U(  
8`U5/!6fu  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? `GqS.O}C  
这个差事就留给了holder自己。 t?QR27cs$  
    ;oH%d;H  
u6awcn  
template < int Order > |Y0BnyGK  
class holder; ?VCb@&*  
template <> ]Tx8ImD#)A  
class holder < 1 > VbKky1a@  
  { M _Z*F!al<  
public : q,PB; TT  
template < typename T > dAm( uJ  
  struct result_1 LXJ"ct  
  { =S|SQz5%w  
  typedef T & result; Q<;f-9q @  
} ; f+Put  
template < typename T1, typename T2 > UF|v=|*{#  
  struct result_2 Jc-0.^]E}  
  { (C!u3ke2D  
  typedef T1 & result; uG${`4  
} ; O5{ >k  
template < typename T > O-U_Zx0zd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [ 3]!*Cd  
  { Nye Ga  
  return (T & )r; %h4pIA  
} .px*.e s  
template < typename T1, typename T2 > 5owUQg,W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q/1 6D  
  { M$FQoRwH  
  return (T1 & )r1; 5A>W;Q\4  
} "m3u}!`3  
} ; Y"K7$+5#\  
X%h1r`h&  
template <> [6FCbzS_W  
class holder < 2 > u;F++$=  
  { &g\D-At  
public : =L#tSa=M"  
template < typename T > <DvpqlT  
  struct result_1 <q~&g &&+  
  { )67Kd]  
  typedef T & result; BBnj}XP*4  
} ; /IxMRi=  
template < typename T1, typename T2 > 7M<7^)9  
  struct result_2 di "rvw;R  
  { z%hB=V!~91  
  typedef T2 & result; ;v[F@O~*)  
} ; TMhUo#`I|  
template < typename T > E;@` { v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wbU pD(  
  { lw\OsB$  
  return (T & )r; ;E,%\<  
} H/|Mq#K  
template < typename T1, typename T2 > ${8 1~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QDzFl1\P  
  { $f7#p4;}(  
  return (T2 & )r2; (fUXJ$  
} cZe,l1$  
} ; S"!nM]2L  
#W @6@Mv  
erdWGUfQOe  
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\F`xtR(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x&8HBF'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S =U*is  
j I_TN5  
return l(i, j) = r(i, j); d?$FAy'o5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zRx-xWo  
[@eNb^ R  
  return ( int & )i; zb OEF  
  return ( int & )j; qq]ZkT}   
最后执行i = j; LR@rn2Z  
可见,参数被正确的选择了。 -|~6Zf"  
t9Ht 5 4  
?}D@{%O3T  
)Jz L  
ZL:nohB  
八. 中期总结 _bHmcK  
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: JpvE c!cli  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %4Y/-xF}9,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RC sQLKqF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Hq?-e?Nc  
:D-My28'  
I: P/ ?-  
WtN o@e'  
; dPyhR  
k#_B^J&d  
九. 简化 f\nF2rlu  
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。 |bk.gh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^8,HJG,!  
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: "~:o#~F6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U!r2`2LY  
  +-*/&|^等 < S:SIaf0  
2. 返回引用。 fil'._  
  =,各种复合赋值等 Pn\ Lg8  
3. 返回固定类型。 +?5nkhH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6+b!|`?l+  
4. 原样返回。 y Rr,+>W  
  operator, Qr6[h!  
5. 返回解引用的类型。 ; f:}gMK  
  operator*(单目) qgbp-A!2zF  
6. 返回地址。 <Td4 o&JR  
  operator&(单目) Wf^6:  
7. 下表访问返回类型。 $vnshU8/v  
  operator[] 3R1v0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Cu3^de@h  
  operator<<和operator>> EtjN :p|$  
3K c  
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。 d/vF^v*o0X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *.#d'~+  
rK;F]ei  
template < typename Left > -/*-e /+b  
struct value_return ] mYT!(}  
  { 9^h0D}#@  
template < typename T > 9YS&RBJu  
  struct result_1 &x =}m  
  { _5 Zhv-7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p}$VBl$'  
} ; BUqe~E|I  
~mP#V  
template < typename T1, typename T2 > W-ErzX  
  struct result_2 5(R ./  
  { 1K.i>]}>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q%o:*(x[O  
} ; *~~ >?  
} ; PTfTT_t  
o(Yj[:+m  
T$RVz   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -$WU -7`  
59A@~;.F  
下面我们来剥离functor中的operator() f'` QW@U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )F Q '^  
B~K@o.%  
return l(t) op r(t) 1|_jV7`Mz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jHBzZ!<  
return op l(t) r8x<- u4  
return op l(t1, t2) x?v/|  
return l(t) op :_E=&4&g  
return l(t1, t2) op =:OS"qD3l  
return l(t)[r(t)] s 4uZ;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ` 1aEV#;  
@2ZE8O#I  
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: lcR53X  
单目: return f(l(t), r(t)); Q^}6GS$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); = s^KZV  
双目: return f(l(t)); =oz$uD}?  
return f(l(t1, t2)); tfW*(oU  
下面就是f的实现,以operator/为例 $Tci_(V=F  
?UCK  
struct meta_divide >|Ps23J#  
  { BM9J/24  
template < typename T1, typename T2 > y ,e# e`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) is @8x!c  
  { h8OmO5/H  
  return t1 / t2; qP=4D 9 ]  
} J%]< /J  
} ; L6S!?t.{Yv  
vDl6TKXcu  
这个工作可以让宏来做: `R]B<gp  
QS.t_5<U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "l0z?u  
template < typename T1, typename T2 > \ j_ i/h "  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s3?pv  
以后可以直接用 r/E'#5 Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qk!")t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  d(!W  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) SKO*x^"eU  
,?s3%<\2   
:=9?XzCC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^UTQcm  
7`AQn],  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }Fy~DsQ  
class unary_op : public Rettype |]FJfMX  
  { pV`?=[h9  
    Left l; N0TEVDsk  
public : (0Buo#I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )1f8 H,q^  
q{v?2v{  
template < typename T > h~|B/.[R:3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )w\E^  
      { {Yp>h5nwM_  
      return FuncType::execute(l(t)); it?l! ~  
    } 2eNA#^T=  
RE~:+.eB  
    template < typename T1, typename T2 > \H <k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y v22,|:  
      { &)Y26*(`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mc37Y.  
    } ^=kUNyY  
} ; HjG!pO{  
l!U F`C0g  
Wl!|+-  
同样还可以申明一个binary_op +JQ/DNv  
24;F~y8H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]!l]^/ .  
class binary_op : public Rettype 9&(d2  
  { H$GJpXIb  
    Left l; -U'3kaX5<  
Right r; :f1Q0klwP  
public : (vL-Z[M!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H#yBWvj*H  
,D#ssxV  
template < typename T > II(7U3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Buazm3q8H  
      { #Fp5>%*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @nIoYT='  
    } }\+7*|  
q0* e1QL  
    template < typename T1, typename T2 > eAvOT$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6KT]3*B   
      { }@VdtH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q o,uOi  
    } LRe2wT>I  
} ; +v$,/~$tI  
DK-V3}`q}  
k.UQT^.  
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 >SS YYy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NFDh!HUm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1$1s 0yg  
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。 $A>\I3B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7Q_AZR 4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 + Xc s<+b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VG,O+I'^z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) T4H/D^X|  
下面是修改过的unary_op .aJ\^Fx  
kl(id8r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =}SH*xi6  
class unary_op qyA%_;ReMY  
  { UvR F\x%  
Left l; 6Ja } N  
  {[Bo"a>%  
public : jS_fwuM  
V(/ @$&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8Jnl!4  
/3( a'o[  
template < typename T > cu)ssT  
  struct result_1 os<YfMM<:/  
  { /E(319u_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mPhrMcL  
} ; Ab| t E5%  
bf#@YkE  
template < typename T1, typename T2 > q#}#A@Rg  
  struct result_2 heLWVI[so  
  { bLSZZfq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w4 R!aWLd  
} ; dS+/G9X^  
Nd5G-eYI  
template < typename T1, typename T2 > rUg<(/c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nDiy[Y-4Wp  
  { ! };OL Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @jXdQY%{  
} pi/Jto25z  
6p;G~,bd~  
template < typename T > dCbRlW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Z ), OW  
  { $ NNd4d*  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;"d>lyL  
} O7]p `Xi8  
A"yiXc-N~\  
} ; 0Yh Mwg?  
~ 9 F rlj  
|$hBYw  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k/U1 :9  
好啦,现在才真正完美了。 WAd5,RZ?  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ib8*rL0p<L  
{=Z xF  
template < typename Right > >v sy P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]j=Eof%Rc  
  { ]g/:lS4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ef !@|2  
} {>x6SVF  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 he/WqCZg  
!z EW)  
9FGe (t <  
*wvd[q h  
!]^,!7x,8j  
十. bind #pe#(xoI  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RB,`I#z1f  
先来分析一下一段例子 @ PboT1  
/Qa'\X,f3  
yniXb2iM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lKtA.{(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1KHFzx,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8 ztVv   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .el&\Jt  
我们来写个简单的。 :NHP,"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pm)kocG  
对于函数对象类的版本: Wqy\yS [  
=sp5.-r  
template < typename Func > =hw&2c  
struct functor_trait _m?TEq B  
  { `f|Gw5R  
typedef typename Func::result_type result_type; j=q*b Qr  
} ; t\GoUeH]  
对于无参数函数的版本: &1!T@^56  
BXzn-S  
template < typename Ret > Bv=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Qru iQ/t  
  { -2D/RE7|  
typedef Ret result_type; GBh$nVn$  
} ; nfj8z@!  
对于单参数函数的版本: ls;!Og9  
<~d3L4h*<  
template < typename Ret, typename V1 > B IW?/^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y TbOBl  
  { KxA ^?,t[  
typedef Ret result_type; 5 R*  
} ; ?Q?=I,2bP  
对于双参数函数的版本: oJ:\8>)9  
.!oYIF*0zC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xur{nk~?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {E 'go]  
  { hOOkf mOM  
typedef Ret result_type; ? "+g6II  
} ; cZb5h 9  
等等。。。 >.xg o6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $ ;J:kd;<  
}ldOxJSB?  
template < typename Func > ;2&ym)`  
struct func_return N=vb*3ECg  
  { _nn\O3TB  
template < typename T > 0 %W0vTvL  
  struct result_1 'joc8o sS  
  { @5=2+ M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZUA%ZkX=F  
} ; 5#WyI#YNG  
~zd+M/8  
template < typename T1, typename T2 > 2F z;TNS  
  struct result_2 MsD@pa  
  { lTR/o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tCVaRP8eC+  
} ; 0etJ, _">  
} ; e I^Q!b8n  
aioN)V  
 BH<jnQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ozCH1V{p  
cns~)j~  
template < typename Func, typename aPicker > ]di^H>,xU  
class binder_1 4WAs_~  
  { ^*$lCUv8p  
Func fn; E S>iM)M  
aPicker pk; [YTOrN  
public : W,D$=Bg  
#}lq2!f6  
template < typename T > !vY5X2?tr,  
  struct result_1 `Lr I^9Z  
  { _!K@( dl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 32S5Ai@Cd"  
} ; &*\-4)Tf  
'CfM'f3uu  
template < typename T1, typename T2 > `pJWZ:3  
  struct result_2 B/^1uPTZ71  
  { Z /*X)mBuB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LJh^-FQ  
} ; Y+ Qm.  
4k]DktY}.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V."qxKsz  
qt.Y6s:r_  
template < typename T > gP^p7aYwn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &UextGk7  
  { jTh^#Q  
  return fn(pk(t)); g.:b\JE`  
} C]f`  
template < typename T1, typename T2 > |'SgGg=E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b]oPx8*'  
  { r.vezsH  
  return fn(pk(t1, t2)); Ir4M5OR\  
} U 6`E\?d`  
} ; + 2j]  
[$]Kp9YD  
g-NfZj?  
一目了然不是么? = a54  
最后实现bind `*ml/% \  
fnJ!~b*qo  
YsBOh{Ml  
template < typename Func, typename aPicker > "3H?_!A9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wc~k4B9"  
  { ][[\!og  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CY?19Ak-xd  
} :&-j{8p-  
p(6!7t:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 An2Wj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3x6@::s~  
Z&M fE0F/B  
十一. phoenix <], ~V\m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bmd3fJb`r  
|Ev V S  
for_each(v.begin(), v.end(), J69B1Yi  
( rE5q BEh  
do_ 6d#:v"^,  
[ [ }1+=Ub  
  cout << _1 <<   " , " ,enU`}9V*  
] =AVr<kP  
.while_( -- _1), XT<{J8 0z  
cout << var( " \n " ) s4kkzTnXE3  
) y7LT;`A  
); Rct=v DU  
zjlo3=FQX[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: R;3Tyn+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T!3_Q/~^r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `ZLA=oD  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  dl;  
]4 q6N  
]*\m@lWu  
template < typename Cond, typename Actor > p J#<e  
class do_while 3A)Ec/;~  
  { ]R7zvcu&  
Cond cd; t9Y?0O}/  
Actor act; Ip&Q'"HYj  
public : lr-:o@q{  
template < typename T > kA/V=xO<  
  struct result_1 \66j4?H#  
  { 0<4Sw j3s7  
  typedef int result_type; m! H7;S-(  
} ; #>[5NQ;$'  
!tckE\ h#N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2[e^mm&.   
ge@KopZ&  
template < typename T > kE*OjywN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QmRE<i  
  { XL2iK)A  
  do #->#mshd4  
    { zSM;N^X8?  
  act(t); (Tbw@BFk  
  } 5:6]ZFW  
  while (cd(t)); @, %IVKg\  
  return   0 ; 18{" @<wIs  
} o9 g0fC  
} ; |-! yKB  
Im0#_ \  
*j/[5J0'M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~K-_]*[x  
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。 4Px  
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。 Q?7:Xb N  
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。 +~]:oj  
下面就是产生这个functor的类: 0oU;Cmw.  
LI/;`Y=  
gZ&' J\  
template < typename Actor > VsTa!V^~  
class do_while_actor ,^d!K(xb  
  { yG%<LP2p@f  
Actor act; W%.ou\GN^t  
public : }ki}J>j|f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A\S1{JrR  
MRZ/%OZ.  
template < typename Cond > mok%TK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U%)m [zAw  
} ; * U#@M3g.  
>Vl8ZQ8  
{%cm;o[7o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5Z@~d'D  
最后,是那个do_ 'D1Sm&M2%e  
:!nBTw  
DTi\ 4&41  
class do_while_invoker hJIF!eoI  
  { u{>_Pb  
public : wO&2S-;_K  
template < typename Actor > !v`C-1}70  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Wgr`)D  
  { 3.vQ~Fvl  
  return do_while_actor < Actor > (act); (}:n#|,{M  
} o 2Okc><z  
} do_; Y#[>j4<T  
bo%v(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oY$L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fj,]dQ T  
最后来说说怎么处理break和continue <z+b88D  
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。 8ta`sNy9  
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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