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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xdZ<| vMR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0oSQY[ht/  
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, }#6xFTH  
Q4?EZ_O  
GF'f[F6oI  
? Vp%=E  
  class filler )Q]w6he3  
  { [(ygisqt  
public : H -,TS^W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cvfUyp;P  
} ; IE;\7 r+h  
Qs l80~n_7  
|n`PESf_  
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: 8}BS2C%P  
2bLI%gg3  
r+S;B[Vd  
@}DFp`~5|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WL U}  
PO o%^'(  
r P'AJDuq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O9^T3~x[V  
Qdu$Os  
|9IC/C!HC  
[jrqzB  
二. 战前分析 T@P!L  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6{=_718l`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vk'rA{x  
MDHb'<o?y  
Y5Z!og  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #!})3_Qc(y  
  /* --------------------------------------------- */ 9i=B  
vector < int *> vp( 10 ); ? %(spV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }G'XkoI&  
/* --------------------------------------------- */ k!3 cq)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GoIQ>n  
/* --------------------------------------------- */ O~PChUU*Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); . I==-|  
  /* --------------------------------------------- */ Vb!O8xV4;+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f*m[|0qI<X  
/* --------------------------------------------- */ /e1(? 20  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oa`#RC8N  
ar$*a>'?  
?pG/m%[  
=45W\  
看了之后,我们可以思考一些问题: .'T40=7  
1._1, _2是什么? {kL&Rv%'  
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。  3-|3`(  
2._1 = 1是在做什么? GeV+/^u  
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。 .z-UOyer  
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。 UpfZi9v?W  
g_aCHEFBv  
x[X`a  
三. 动工 vHcqEV|P/n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `PlOwj@u0`  
|m;L?)F<  
ER^QV(IvP8  
>o/95xk2  
template < typename T > n]yEdL/1  
class assignment ashar&'  
  { x[i`S8D  
T value; ;:]\KJm}?  
public : cyQBqG  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ew$I\j*  
template < typename T2 > h@1!T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a]B[`^`z  
} ; U|5-0u5  
,_ .v_  
S3Y2O x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P@0Y./Ds  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |"]PCb)!  
I=Ij dwbH  
 tR)H~l7q  
)D/ 6%]O  
  class holder 2@khSWV  
  { 4kl Ao$  
public : X`JV R"=4  
template < typename T > [4Q"#[V&9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :O-1rD  
  { +L%IG  
  return assignment < T > (t); ub K7B |p  
} rv7{Ow_Y  
} ; z|N3G E(.@  
3BQ!qO17^d  
Q5a)}6-5  
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: ?LP9iY${  
u:dx;*  
  static holder _1; d@ J a}`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A''pS  
:/N+;- 18  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /*rhtrS)  
而不用手动写一个函数对象。 'V&Y[7Aeq  
09h.1/  
_[h8P9YI4  
o:p *_>&  
四. 问题分析 szmmu*F,U:  
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。 dl~|Izm  
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。 cg{AMeW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Log|%P\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w_wslN,)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iG<Som  
l"+J c1\X  
五. 问题1:一致性 SA"8!soY3  
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 $`92Be/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *>[3I}mM  
(u1m]WYL  
struct holder ~nY]o"8D  
  { }q[Bd  
  // bPbb\|u0d  
  template < typename T > '{b1!nC;  
T &   operator ()( const T & r) const 3V<&|  
  { >I"V],d!6  
  return (T & )r; q_[G1&MC  
} 5&!c7$K0  
} ; {XCf-{a]~  
gm)@c2?.  
这样的话assignment也必须相应改动: G }nO@  
#0Ds'pE-  
template < typename Left, typename Right > 9Ul(GI(  
class assignment  jN*:QI  
  { 4JyM7ePND}  
Left l; %; "@Ah  
Right r; {*m?Kc7k  
public : SPkn 3D6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OF U/gaO~  
template < typename T2 > {KL5GowH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K9Hqq7"%  
} ; /j2H A^GT  
#q\x$   
同时,holder的operator=也需要改动: na+d;h*~y  
9i q""  
template < typename T > #]Y>KX2HG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mN_Z7n;^eh  
  { ca<"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /e@H^Cgo  
} 5@~|*g[  
<n"C,  
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。 Nf41ZT~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ""iaGH+Cxw  
5\fCd|  
return l(rhs) = r; zg)sd1@  
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。 x2Lq=zwJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eOT+'[3"  
s%4M$ e  
template < typename Tp > qQ]]~F  
class constant_t C#0Qd%  
  { Ah69 _>N`S  
  const Tp t; xg@NQI@7   
public : ),}AI/j;zY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rVnd0K  
template < typename T > yR5XJ;Tct  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ne}+E  
  { oXsL9,  
  return t; J9~i%hzr  
} i]{1^pKq  
} ; bC!`@/  
I^\&y(LJF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O`1!  
下面就可以修改holder的operator=了 w4,Ag{t>  
o`S ?  
template < typename T > OWq'[T4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \c,pEXG  
  { DL^o_61  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "UFs~S|e  
} 0pb '\lA  
qy1F* kY  
同时也要修改assignment的operator() &<TzG B*  
O Wp%v_y]  
template < typename T2 > B5%n(,Lx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 72uz<i!&$  
现在代码看起来就很一致了。 {V19Zv"j  
#SVNHpx  
六. 问题2:链式操作 [(kB 5 a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yM.IxpT#$  
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。 ZFm`UXS  
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。 w8Q<r.  
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。 )::>q5c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9# 4Y1LS)  
?tdd3ai>  
template < typename T > BimjQ;jtI  
struct result_1 a 3SlxsWW  
  { F'}'(t+oAm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eYUr-rN+)z  
} ; `$LWmm#  
_9H*agRe  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: J@pb[OL,  
( lm&*tKm  
template < typename T > sb_oD{+gW  
struct   ref _Q%vK*n  
  { ^g1f X1  
typedef T & reference; S{]7C?4`  
} ; 0-Y:v(|.  
template < typename T > +yob)%  
struct   ref < T &> %sBAl.!BN  
  { &.13dq  
typedef T & reference; MB ju![n  
} ; j1q[2'  
s.Y4pWd5@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cLa]D[H  
pL=d% m.W  
template < typename T > 5wao1sd#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )4U> !KrY  
  { w.\w1:d  
  return l(t) = r(t); [S]S^ej*8  
} tY${M^^<J  
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。 `vG,}Pt]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8b.u'r174  
W W2Ob*  
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 <:FP4e "(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u=F+(NE"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \6?A!w~6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #o/ H~Iv  
最后的布局是: 5Z/GK2[HL  
                Add hRI"y":zD  
              /   \ >7`<!YJkK  
            Divide   5 =o}"jVE  
            /   \ nMfFH[I4  
          _1     3 /v|"0  
似乎一切都解决了?不。 UUKP"  
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。 LH 3}d<{  
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。 p9U?!L!y  
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: 3nZ9m  
jCAC `  
template < typename Right > AsS$C&^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r)9Dy,  
Right & rt) const unJid8Lo  
  { 87%*+n:?*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YIt& >  
} Md6]R-l@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {Sl57!U5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 OdWou|Gz  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 OH^N" L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 <e]Oa$  
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。 do-ahl,  
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? R3)57OyV  
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: 2$_9cF Wm  
"\Egs)\  
template < class Action > c^rOImZ  
class picker : public Action "'8KV\/D  
  { n?\ nn3  
public : ""Zp:8o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &1l=X]%  
  // all the operator overloaded >&g}7d%  
} ;  nVu&/  
,:~0F^z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 B/5=]R  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !3i Gz_y  
6C>_a*w  
template < typename Right > FJ*i\Q/D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4L-:*b_v\  
  { +$xeoxU>;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Uie?9&3  
} n .!Ym X4  
a$"ib  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a9n^WOJ6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +jg9$e"  
AC O)Dt(Y  
template < typename T >   struct picker_maker N=:5eAza  
  { ,D\GGRw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ve ~05mg  
} ; B!gGK|8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ) \Y7&  
  { | K?#$~  
typedef picker < T > result; ^qCkt1C-M  
} ; w;Q;[:y  
S$f6a'  
下面总的结构就有了: k5kdCC0FCk  
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。 *A}cL  
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。 Qn ^bVhG+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7nbB^2  
至此链式操作完美实现。 zkTp`>9R  
T!wo2EzE  
pLMRwgzr  
七. 问题3 >7!6nF3x,  
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。 ^xf<nNF:p  
*. 3N=EO  
template < typename T1, typename T2 > k{gLMl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q'k\8'x  
  { @&D?e:|!U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `@i5i((  
} "cTncL  
"NRDNqj(  
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: zEZLKWm9-  
3E f1bhi  
template < typename T1, typename T2 > {0! ~C=P  
struct result_2 DzQ1%!  
  { @/r^%G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I@Xn3oN  
} ; b3wM;jv  
nhG J  
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? OMwsbp&  
这个差事就留给了holder自己。 Hi_ G  
    E~<`/s  
0A{/B/r   
template < int Order > X0 -IRJ[  
class holder; 8q`$y$06Dk  
template <> -@>BHC  
class holder < 1 > &C>/L;  
  { X7L8h'(@  
public : Y!6/[<r$~k  
template < typename T > 9dMrgz&'  
  struct result_1 _Lw OOZj  
  { l"n{.aL  
  typedef T & result; ,ZblI O Wb  
} ; [sW.CK= 3  
template < typename T1, typename T2 > IlX$YOf4  
  struct result_2 yfU<UQ!1  
  { 50dGBF  
  typedef T1 & result; %!ebO*8q  
} ; K^r)CCO  
template < typename T > &rDM<pO #-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lyCW=nc  
  { >zkRcm  
  return (T & )r; oJKa"H-jL  
} ::n;VY2&  
template < typename T1, typename T2 > K;7f?52  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nr2C@FU:0  
  { Gu=STb  
  return (T1 & )r1; Ax oD8|  
} B= keBO](@  
} ; ?=GXqbS"  
 ]*O/+  
template <> 6.t',LTB  
class holder < 2 > tweY'x.{  
  { UN"(5a8.  
public : 4`#F^2r!  
template < typename T > _ >` X]I;  
  struct result_1 kF7(f|*  
  { *%Qn{x  
  typedef T & result; ,2oF:H  
} ; b'zR 9V  
template < typename T1, typename T2 > y80ykGPT\&  
  struct result_2 `ovtHl3Q  
  { iAY!oZR(WT  
  typedef T2 & result; {f9{8-W <u  
} ; zb6ju]2  
template < typename T > Ba\6?K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ch5s<x#CE  
  { .@iFa3  
  return (T & )r; pIW I  
} TEUY3z[g  
template < typename T1, typename T2 > 8#R?]Uwq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L.6WiVP)  
  { WS& kx~oQ  
  return (T2 & )r2; DN4#H`  
} 9Pd* z>s  
} ; 4LI0SwD#^/  
wx=0'T-[  
I[o*RKT'"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 A5#y?Aq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _eLWQ|6Fx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: elJ)4Em  
o/ [  
return l(i, j) = r(i, j); ! BU)K'mj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3*DXE9gA9  
`,wu}F85  
  return ( int & )i; F{k+7Ftc  
  return ( int & )j; m}VM+=  
最后执行i = j; Fb2%!0i  
可见,参数被正确的选择了。 WUAJjds  
<<MjC5  
JM0I(%Z%  
>KG E-Yzj  
JU0]Wq<^[  
八. 中期总结 [n,?WwC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: oFg5aey4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t$^l<ppQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?y},,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pw>m.=9|y  
eR']#Q46{T  
Z\X'd_1!  
~4.r^)\  
(J:dK=O@Z  
{I%y;Aab8  
九. 简化 s #:%x#  
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。 L^9HH)Jc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !7H6i#g*  
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: 2x$x; \*j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .I?@o8'x  
  +-*/&|^等 U+]Jw\\l  
2. 返回引用。 <FFJzNc+  
  =,各种复合赋值等 ateUpGM QU  
3. 返回固定类型。 ru.5fQ U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sB}]yw  
4. 原样返回。 ;M v~yb3v  
  operator, y<r}"TAf-  
5. 返回解引用的类型。 H^c0Kh+  
  operator*(单目) $&-5;4R'0  
6. 返回地址。 C;1PsSE+A  
  operator&(单目) Yt1mB[&f^  
7. 下表访问返回类型。 )@QJ  
  operator[] H9"=  p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QrjDF>   
  operator<<和operator>> i1*C{Lf;%)  
#0 y <a:}R  
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。 a#(U2OP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =DgC C|p  
G\H q/4  
template < typename Left > 2YQ#-M  
struct value_return -Q[g/%  
  { 2RNrIU I2  
template < typename T > XSD%t8<LO  
  struct result_1 N_'+B+U?  
  { [STje8+V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DnyYMe!r  
} ; a+(j ?_FyI  
xEoip?O?7F  
template < typename T1, typename T2 > 8GB]95JWwp  
  struct result_2 2;(W-]V?  
  {  ]6~k4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .j 'wQ+_  
} ; aPBX=;(  
} ; >q|Q-I~gs  
'C]jwxy  
h%b hrkD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;~ee[W$1  
26nBBS,;  
下面我们来剥离functor中的operator() 9+VF<;Xw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <q6`~F~|  
uB+9dQ  
return l(t) op r(t) BR3mAF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {visv{R<  
return op l(t) O)<r>vqe}  
return op l(t1, t2) Uz>Yn&{y6  
return l(t) op F ?mA1T>x  
return l(t1, t2) op /#\?1)jCK  
return l(t)[r(t)] ABiC9[Q0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $MT}l  
GMb!Q0I8  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7 6*hc   
单目: return f(l(t), r(t)); 32KR--mn%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3;D?|E]1  
双目: return f(l(t)); =tq7z =k  
return f(l(t1, t2)); '}zT1F* p=  
下面就是f的实现,以operator/为例 }~GV'7d1  
p2a?9R  
struct meta_divide >C^/,/%v  
  { 0# UAjT3  
template < typename T1, typename T2 > P%jkKE?B4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [Y oa"K  
  { 3GINv3_  
  return t1 / t2; x 8M#t(hw  
} `vH&K{   
} ; h9Z[z73_a  
|+mOH#Aty  
这个工作可以让宏来做: 5:_~mlfi  
bXm :]?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |$w0+bV*  
template < typename T1, typename T2 > \ 0$?qoS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6m\*]nOy4  
以后可以直接用 <[FS%2,0mb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $l43>e{E  
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 v['AB4  
(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。。。) lYdQB[l  
:7k`R6 2{  
&08 Tns"  
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 *|CLO|B)  
&0i71!Oy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > * T\>  
class unary_op : public Rettype $uTlbAuv  
  { h+ TB]  
    Left l; K9}jR@jy$  
public : 6i^0T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {'&8`d  
_32/WQF6  
template < typename T > LNbx3W oC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |oFI[PE  
      { 2}>go^#O/w  
      return FuncType::execute(l(t)); 5bF5~D(E  
    } JN)"2}SE  
L&rO  6  
    template < typename T1, typename T2 > zo87^y5?G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FqL`Kt  
      { 6O]Xhe0d@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k\%,xf; x  
    } &7lk2Q\  
} ; {MA@ A5  
=cknE=  
m_~y   
同样还可以申明一个binary_op )m)h/_  
vr<)Ay  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W3aXW,P.V  
class binary_op : public Rettype 7kOE/>P?  
  { $kM '  
    Left l; s%hU*^ 8  
Right r; &~42T}GTWG  
public : =CGD ~p`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EOofa6f&l  
{W]bU{%.  
template < typename T > o<~-k,{5P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m*OLoZVy  
      { "@aq@mY@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8x` Kl(  
    } ]kzv8#  
;}n|,g>  
    template < typename T1, typename T2 > ,K`E&hS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aGdpec v  
      { / O|Td'Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <e$5~Spc  
    } ;,()wH  
} ; 5XhK#X%:A  
i#Ne'q;T  
ll 6]W~[ZC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q+r ` e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (ej:_w1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M ,Zm|3L  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5~v(AB(x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .ou!g&xu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8  /5sv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #_?426Wfs  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) EKV+?jj$  
下面是修改过的unary_op ^cfkP(Y3kx  
z (c@(UD-_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tCd{G c  
class unary_op 5@GD} oAn6  
  { 3w[<cq.!  
Left l; wpAw/-/  
  LuQ"E4;nY%  
public : pE$|2v  
>_|Z{:z]d.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q$/V)0  
+9Xu"OFm  
template < typename T > ey'pm\Z  
  struct result_1 a3b2nAIl  
  { u^j8 XOT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V:nMo2'hb  
} ; H ={O13  
n1fE daa7g  
template < typename T1, typename T2 > {QIS411  
  struct result_2 D!l [3  
  { wrZ7Sr!/V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e|2vb GQ  
} ; yEMX`  
ZX~>uf\n  
template < typename T1, typename T2 > [q0_7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lQ=&jkw  
  { +#de8/x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8MYLXW6  
} e; &{50VY  
CVyx lc>  
template < typename T >  =F",D=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +0oyt?  
  { BLl%D  
  return OpClass::execute(lt(t)); _QC?:mv6-  
} 7/5NaUmPTt  
0~PXa(!^K  
} ; I?^Q084  
3D 4]yR5  
_WRR 3  
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 4Zv.[V]iOO  
好啦,现在才真正完美了。 kxr6sO~  
现在在picker里面就可以这么添加了: =8$(i[;6w  
gQ[]  
template < typename Right > 97:t29N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c<JM1  
  { J_y<0zF**  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CrRQPgl+u  
} 60U{ e}Mkb  
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。 !0!P.Q8>&  
i/C -{+}U  
<wd4^Vr!2  
m2-fi*Mgg  
K4h-4Qbn  
十. bind SG(%d^x`R  
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。 fY)4]=L  
先来分析一下一段例子 $ DABR  
qb>|n1F_  
rE bx%u7Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hB2s$QS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iECC@g@a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q>D4ma^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &F<J#cfe8  
我们来写个简单的。 \ pe[V~F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 36x5q 1  
对于函数对象类的版本: .dg 4gr\D  
xy-$v   
template < typename Func > #G[ *2h~99  
struct functor_trait s&_IWala  
  { Hz!U_?  
typedef typename Func::result_type result_type; qJbhPY8Ak  
} ; hX'z]Am<  
对于无参数函数的版本: _4XoUE\\  
`ohF?5J,  
template < typename Ret > do?S,'(g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (:j+[3Ht  
  { +_-)0[+p  
typedef Ret result_type; BW;=i.  
} ; w>9H"Q[  
对于单参数函数的版本: l7D4`i<F  
j"D0nG,  
template < typename Ret, typename V1 > Mi %1+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mhJOR'2  
  { @y;tk$e  
typedef Ret result_type; Y|x6g(b  
} ; WW8YB"  
对于双参数函数的版本: 6/V{>MTZg  
bz}AO))Hk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xRTg [  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vBCZ/F[  
  { p)[ BB6E  
typedef Ret result_type; "$,}|T?Y`  
} ; NBbY## w0  
等等。。。 @tjZvRtZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %xbz&'W,  
&ls!IN  
template < typename Func > =?I1V#.  
struct func_return Z|cTzunp  
  { a dz;N;rIY  
template < typename T > gqHH Hh  
  struct result_1 &]"_pc/>m  
  { go%X%Os]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nkCRe  
} ; q=E}#[EgY  
[V#&sAe  
template < typename T1, typename T2 > u {E^<fW]  
  struct result_2 *"wD& E?  
  { f-f\}G&G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #(7RX}  
} ; U7f&N  
} ; NkjQyMF  
|V~(mS747:  
7,&]1+n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .>gU 9A(Nk  
fXXm@tMx>  
template < typename Func, typename aPicker > Cn./Naq  
class binder_1 YRM6\S)py  
  { g8iB;%6  
Func fn; /kviO@jm4(  
aPicker pk; $Zu4tuXA  
public : ezq q@t9  
N:gstp  
template < typename T > ]TTJrC:  
  struct result_1 [(e`b  
  { Jk6/i;4|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $nD k mKl  
} ; dPdHY&#`  
I!0$% ]F  
template < typename T1, typename T2 > yQA"T?  
  struct result_2 enD C#  
  { DRB YH(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kjca>/id  
} ; gQ+_&'C  
I +4qu|0lA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E/ed0'|m  
XGrxzO|{  
template < typename T > /*R' xBr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @1qUC"Mg  
  { t"74HZO >  
  return fn(pk(t)); MT#[ - M\  
} 7zk m  
template < typename T1, typename T2 > K?9H.#(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $m%/veD k  
  { G}hkr  
  return fn(pk(t1, t2)); B8#f^}8  
} 7_'k`J@_  
} ; DkMC!Q\  
@SVEhk#  
CYic_rF$  
一目了然不是么? \?mU$,v oI  
最后实现bind NNpa69U  
>,Swk3  
T.Y4L  
template < typename Func, typename aPicker > Yr(f iI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +WEO]q?K  
  { +VI0oo {Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M+&eh*:z:  
} apWrcaj  
@Oc}\Rg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j~j V`>A  
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。 ne~#{q  
GH)+yD[o  
十一. phoenix ~|d?o5W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [`n yq)  
5>k~yaju/  
for_each(v.begin(), v.end(), <HX-qNA?  
( [(^''*7r+T  
do_ HBkQ`T  
[ GISI8W^  
  cout << _1 <<   " , " 6 VJj(9%  
] ,4I6RwB.  
.while_( -- _1), l[j0(T  
cout << var( " \n " ) Y?SJQhN6W  
) oTa+E'q  
); NZ? =pfK\s  
RoXOGVo  
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: ;0}"2aGY  
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 .;sPG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k/rkJ|i+p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {}gk4 xr  
:QY9pT  
Qz90 mb  
template < typename Cond, typename Actor > !{=%l+^.  
class do_while rlh6\Fa  
  { g<jK^\e W  
Cond cd; -Y,Ibq  
Actor act; 5UD;Z V%  
public :  [ ^ \)  
template < typename T > nQ*oOxe|X  
  struct result_1 CMf~Yv  
  { "+"dALX{3K  
  typedef int result_type; H_$f v_  
} ; ;@\J scNJ|  
x~,?Zj)n?C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ll^O+>1dO  
e/I{N0SR  
template < typename T > o~N-x*   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `-e}:9~q  
  { IaqN@IlWb  
  do Z s!q#qM  
    { #Yb9w3N  
  act(t); *wl_8Sis}  
  } E$fy*enON  
  while (cd(t)); {.'g!{SHp  
  return   0 ; E*]L]vR  
} :EAfD(D{)  
} ; BiAcjN:Z  
 ]@ 0V  
xGQ:7g+qu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C 5!6k1TcE  
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。 3]82gZG G  
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。 ,=yIfbFQ  
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。 _'v )Fy  
下面就是产生这个functor的类: V^H47O;VC  
T>?1+mruM  
Xq$0% WjG  
template < typename Actor > :7]R2JP  
class do_while_actor BU .G~0  
  { qoq<dCt3  
Actor act; R5~m"bE  
public : 1KEPD@0oxx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [_GR'x'0x  
n m$G4Q  
template < typename Cond > 6/C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z.19v>-c  
} ; SaScP  
rV{e[fGd  
N1+]3kt ~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G4]``  
最后,是那个do_ ?["ZEa  
Tdp$laPO'  
Q 7?4GxMj  
class do_while_invoker 0;`PHNBq  
  { Fsdn2{g8U  
public : v:ZD}Q_  
template < typename Actor > <0MUn#7'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $a]dxRkz  
  { X> KsbOZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); =swcmab;  
} =z dti'2{4  
} do_; 7tnzgtal  
[C#pMLp,~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7~f l4*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F:U_gW?  
最后来说说怎么处理break和continue n[7zK'%Dxg  
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。 ot6 P q}  
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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