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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda : -OHD#>%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uGOvZO^v  
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({5i  
c8A //  
!$P&`n]@  
S7@.s`_{w  
  class filler G0^NkH,k  
  { 0GEK xV\F  
public : jvA]EN6$;~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '6WaG hvO  
} ; .7" f~%&oP  
(h%!Kun  
X2~>Z^, U  
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: *:wu{3g}M`  
0Db#W6*^  
zgV{S Qo  
Drz#D1-2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z':}ZXy]  
iphe0QE[#}  
x,pzX(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a8''t_Dp  
vk&C'&uV9@  
pno]B ld'z  
jU/0a=h9  
二. 战前分析 =JY9K0S~  
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。 wj /OYnMw  
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 }sZme3*J[  
y]yp8Bs+  
b+,u_$@B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h5>JBLawQP  
  /* --------------------------------------------- */ 7YrX3Hx 8  
vector < int *> vp( 10 ); ; 7k@_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mz_*`lRN  
/* --------------------------------------------- */ |}t[- a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /aP4'U8ov  
/* --------------------------------------------- */ W&qE_r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N^H~VG&D(  
  /* --------------------------------------------- */ ewN!7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B[}#m'Lv  
/* --------------------------------------------- */ })%WL;~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a!vF;J-Zqa  
L'M'I0"/  
$5Jo %K%  
30bScW<08  
看了之后,我们可以思考一些问题: :A.dlesv6  
1._1, _2是什么? /Ii a>XY  
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。 Mt"j< ]EW  
2._1 = 1是在做什么? C;QIp6"1  
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。 0x*L"HD  
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。 _gxI=EYi  
F6`$5%$M;?  
8K=sx @l  
三. 动工 l@Uo4b^4x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ep)rEq6  
$n.oY5=\  
XDRw![H,~  
M:YtW5{  
template < typename T > Z(k7&^d  
class assignment )OpB\k  
  { d ]R&mp|'  
T value; 5 ELKL#(  
public : Zl^#U c"  
assignment( const T & v) : value(v) {} bxLeQWr6  
template < typename T2 > )2~Iqzc4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y%m^V?k  
} ; b=(?\  
QpbyC_:;$4  
p;$Vw6W=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z]:{ruvH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PZ06 _  
KsZd.Rf=@  
j+YA/54`  
,e<(8@BBL  
  class holder (r78AZ  
  { ]n _OQ)VO  
public : OFH!z{*  
template < typename T > ?Zu2=<DU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qD0sD2 x  
  { HE6 kt6  
  return assignment < T > (t); f}qR'ognUu  
} av~dH=&=  
} ; &iYy  
jg%HaA<zO  
W(.q. Sx>  
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: >..C^8 "  
m$6u K0  
  static holder _1; AM?62  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `0'Bg2'  
2vbm=~)$F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xd }g1c  
而不用手动写一个函数对象。 OcWy#,uC  
t{A/Lq9AM  
lM/)<I\8  
Ni bOtIZ  
四. 问题分析 O{@m,uY  
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。 >AFX}N#  
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。 :56f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E3%:7MB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SY&)?~C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,-({m'  
j6@5"wx  
五. 问题1:一致性 0H;,~ WY  
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?| fiG/ "/u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gN./u   
vMT:j  
struct holder "'i" @CR  
  { }fzv9$]$  
  // (4ueO~jb $  
  template < typename T > yhwwF n\  
T &   operator ()( const T & r) const m 3k}iIU7  
  { ~Q4 emgBD  
  return (T & )r; [3&Y* W  
} {tqLH2cO  
} ; * }\}@0%  
=gG_ %]``R  
这样的话assignment也必须相应改动: ;G 27S<Q  
3JnBKh\n  
template < typename Left, typename Right > Dj0`#~  
class assignment dG {D2~#  
  { 9#C hn~ \  
Left l; LY> -kz]  
Right r; 8~q%H1[I\N  
public : ;ndsq[k>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KNH.4A  ,  
template < typename T2 > z^xrB$8 u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cU`sA_f  
} ; =~7%R.U([e  
[ vWcQ6m  
同时,holder的operator=也需要改动: srX" vF  
q>JW$8  
template < typename T > AL(YQ )-Cg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '8O(J7J  
  { yDk|ad|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  ^##tk  
} N^u,C$zP9C  
dM|&Y6  
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。 <|,0%bq)|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8 oK;Tzh  
P8Nzz(JF  
return l(rhs) = r; aVI%FycYo  
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。 eJh4hp;x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _4H}OGZI  
}\p>h  
template < typename Tp > \Pv_5LAo  
class constant_t ^7cZ9/3  
  { Ws_R S%  
  const Tp t;  @%8Xa7+  
public : o'9K8q\1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kB`t_`7f  
template < typename T > P[|FK(l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^g[,}t:/d  
  { qT U(]O1  
  return t; auzrM4<tz  
} xUp[)B6?:  
} ; OIT9.c0h  
W6=j^nv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QEUr+7[  
下面就可以修改holder的operator=了 mQVc ZV  
z% ln}  
template < typename T > ML6V,-KU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E="FE.%A  
  { >O7ITy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IYJS>G%*  
} 8A|{jH74  
W>ZL[BQ  
同时也要修改assignment的operator() C&d%S|:IR  
\dIc_6/D1  
template < typename T2 > co <ATx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]6PX4oK_t  
现在代码看起来就很一致了。 A (:7q4  
ct,Iu+HJ  
六. 问题2:链式操作 m5m'ByX(*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @O~  
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。 ;H%&Jht  
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。 T2;%@Ghc  
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。 s`:>"1\|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j\,HquTR  
_;8aiZt|u  
template < typename T > ah82S)a`}  
struct result_1 f^ q0#+k)  
  { $6&P 69<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }7`HJ>+m)H  
} ; H<^*V8J 'w  
41pk )8~pt  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: l~f>ve|  
81O\BO.T  
template < typename T > t>W^^'=E  
struct   ref SAuZWA4g[  
  { q T16th[D  
typedef T & reference; ."N`X\  
} ; x2P}8Idg?A  
template < typename T > Jd].e=]pN  
struct   ref < T &> kG =nDy  
  { rZ.,\ X_  
typedef T & reference; kh11Y1Q0d  
} ; w|~d3]BqT  
yMdAe>@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6usy0g D  
,I(PDlvtM  
template < typename T > Lk%u(duU^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6$]p;}#  
  { _h@s)"  
  return l(t) = r(t); 2r3]DrpJ  
} ] D(laqS;"  
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。 ?DN4j!/$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e ]@Ex  
R @h@@lSf  
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 IW48Sg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "E? 8. `T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z0f0tL& A<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MNy)= d&<P  
最后的布局是: >e]46 K  
                Add %]>LnbM>4  
              /   \ @iC,0AK4k  
            Divide   5 a@1 r3az  
            /   \ ? J;*  
          _1     3 %s]l^RZ  
似乎一切都解决了?不。 c=S-g 9J  
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。 |!0R"lv'u  
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。 z8#c!h<@;  
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: $6~ \xe=  
5H+S=  
template < typename Right >  R~jV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U}c[oA  
Right & rt) const un+U_|>c  
  { }]-SAM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c$<7&{Pb  
} =r<0l=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ri,8rf0u  
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。 owYSR?aG  
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。 Y0kDHG  
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。 *`}4]OGv.  
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。 {{FA "NW  
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? -:O~J#D  
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: Q77iMb]  
YNGG> ;L  
template < class Action > Sa V]6/|  
class picker : public Action u>~G)lx%  
  { Cm4$&?  
public : tDuQ+|~M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |+?ABPk"  
  // all the operator overloaded /o<tmK_m  
} ; ObDcNq/b!  
C*e) UPK`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >R5qhVYFb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: PB !\r}Q  
QOG S` fh  
template < typename Right > B3 mD0   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P7IxN)b7  
  { 97H2hYw9l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); # ;,b4O7@  
} _IAvFJI  
R/H ?/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `r; .  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "s']@Qv  
+C~,q{u  
template < typename T >   struct picker_maker gnS0$kCJ:  
  { &} b'cO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oR.KtS$uh  
} ; d2w;d&2S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AJRfl%3  
  { w!NtN4>  
typedef picker < T > result; ~jd:3ip+!  
} ; Qp{rAAC:  
>+v)^7c  
下面总的结构就有了: oa:GGW4Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 MC5M><5\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k~ZwHx(%S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =2VM(GtK>  
至此链式操作完美实现。 "%+C@>`(  
'bP-p gc  
=1o_:VOG  
七. 问题3 )t G`a ;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &`7tX.iMlh  
(h0i2>K  
template < typename T1, typename T2 > 8aw'Q?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JGaS`fKSk  
  { Sr_]R<?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y8U|A0@$`  
} IX eb6j8  
thk33ss:  
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: CtbmX)vE  
;9,<&fe  
template < typename T1, typename T2 > LC5NB{b\%>  
struct result_2 f\ oB/  
  { GgH=w`;_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %YhZ#>WT  
} ; w < p  
&6/# O  
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? xz dqE  
这个差事就留给了holder自己。 NQq$0<7.=W  
    GXC:~$N  
zJ42%0g  
template < int Order > 7Rr(YoWa  
class holder; C& 0iWY\a  
template <> R1'bB"$  
class holder < 1 > ]}/LNO*L"  
  { wK@k}d  
public : Mn(:qQo^&`  
template < typename T > brN:Ypf-e  
  struct result_1 oDp!^G2A"  
  { iARIvhfdi  
  typedef T & result; pg69mKZ$  
} ; /?l@7  
template < typename T1, typename T2 > P@ '<OI  
  struct result_2 RE]u2R6Y  
  { bet?5Dk  
  typedef T1 & result; }E$^!q{  
} ; wy&s~lpV,7  
template < typename T > X}`|"NIk.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @dAc2<4  
  { C7&4,],  
  return (T & )r; R;6(2bTN6  
} M{+Ie?ZI  
template < typename T1, typename T2 > xW*L^97 ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MyZ@I7Fb,  
  { ZbJzf]y:6  
  return (T1 & )r1; yG'5up  
} Ip]-OVg  
} ; 8>G3KZ3  
Ch607 i=  
template <> AW@ I,  
class holder < 2 > W?8 |h  
  { 0_Tr>hz  
public : f.0~HnNg1  
template < typename T > mM"!=' z  
  struct result_1 `,ZsKxI  
  { M xUj7ae  
  typedef T & result; %-?HC jT  
} ; ppIMaP  
template < typename T1, typename T2 > X b-q:{r1h  
  struct result_2 g"|QI=&_J  
  { fB[I1Z  
  typedef T2 & result; O<l_2?S1  
} ; $trvNbco  
template < typename T > ]ERPWW;^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ia:n<sZU  
  { $x]'6  
  return (T & )r; [;II2[5 ,  
} ]V J$;v'{[  
template < typename T1, typename T2 > 3dNOXk, #  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6=2M[T  
  { wwVK15t  
  return (T2 & )r2; ',nGH|K.  
} ;1}~(I#Y  
} ; qsXK4`  
^R\0<\'  
WlU^+ctS  
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> >。 b Mi,z3z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Iz^~=yV)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zh)qo  
N ~L3 9  
return l(i, j) = r(i, j); 6rMGl zuRo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B e"D0=<  
=mYY8c Yl  
  return ( int & )i; )s1W)J?8  
  return ( int & )j; tsR\c O~/  
最后执行i = j; F>E'/r*  
可见,参数被正确的选择了。 y/rmxQtP  
1pogk0h.:  
Fy8KZWim  
!]4'f/  
;>Y,b4B;  
八. 中期总结 ,%e.nj9  
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: s QfP8}U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a)GL z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *A.E?9pL\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H cwqVU  
%,$/wh)<V  
qQ[&FjTO`  
(1gfb*L  
sL]KBux  
'`=z52  
九. 简化 ,TaaXI  
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。 -qz;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -m)N~>{qS  
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: AB40WCu]*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {\ vj":  
  +-*/&|^等 L31B:t^  
2. 返回引用。 PpX=~Of~  
  =,各种复合赋值等 'S\YNLqQ  
3. 返回固定类型。 {0F\Y+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :VC#\/f  
4. 原样返回。 poj@ G{  
  operator, p< Emy%  
5. 返回解引用的类型。 v??}d   
  operator*(单目) 7k}[x|u  
6. 返回地址。 _3DRCNvh  
  operator&(单目) j#r|t+{"C  
7. 下表访问返回类型。 74hGkf^S  
  operator[] 0TK+R43_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CsG1HR@  
  operator<<和operator>> /PF X1hSu  
$EHAHNL?Lx  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 d-nqV5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JaP2Q} &B  
X(kyu,w  
template < typename Left > ;o }pRC  
struct value_return @SeE,<  
  { j4Ppn  
template < typename T > We% -?l:"  
  struct result_1 Q.Uyl:^PxU  
  { 0\# uxzdhJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DZKVZ_q  
} ; O?|opD  
q\*",xZxwz  
template < typename T1, typename T2 > !fUrDOM0E  
  struct result_2 syhTOhOX  
  { UO$z_ p]w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q`}1 B   
} ; 52K_kB5  
} ; +[M5x[[$  
;|&Ak_I2G  
YFgQ!\&59  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :J` *@cDn  
|uVhfD=NG  
下面我们来剥离functor中的operator() !4 `any  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nf?;h!_7  
Cp(,+ dD  
return l(t) op r(t) f@&C \  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hyv*+FV;  
return op l(t) X+"8yZz3?  
return op l(t1, t2) 94Mh/A9k  
return l(t) op _UKH1qUd4  
return l(t1, t2) op Ag QR"Nu6  
return l(t)[r(t)] sI4Ql0[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8"l9W=  
g &~T X  
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: L9[? qFp  
单目: return f(l(t), r(t)); ] )D\ws)a9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $[txZN  
双目: return f(l(t)); Ld6j;ZJ';  
return f(l(t1, t2)); uSp=,2)  
下面就是f的实现,以operator/为例 3lYM(DT  
N}Ozm6Mc  
struct meta_divide +~mBo+ ,  
  { l}B,SkP^  
template < typename T1, typename T2 > 2ijw g~_@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !/O c)Yk  
  { qYZ\< h^  
  return t1 / t2; r168ft?c  
} l<0 BMwS8  
} ; LQ pUyqR  
*+TIF"|1  
这个工作可以让宏来做: U&#1qRm\h  
e!wBNcG2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f.,ozL3*  
template < typename T1, typename T2 > \ (:W=8G,p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -N+'+  
以后可以直接用 w. exLC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v{9< ATi  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 M?pu7wa  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) '}h[*IB}5  
+V*FFv  
Un\h[m  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /Y|oDfv  
tkU"/$Vi\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QHnk@ R!  
class unary_op : public Rettype ?h4-D:!$L  
  { *fVs|  
    Left l; ~yz7/?A)TS  
public : -#T?C ]}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I;kKY  
is_`UDaB  
template < typename T > bJ8G5QU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O.4ty)*  
      { (m|w&oA/  
      return FuncType::execute(l(t)); SA s wP  
    } xh Sp<|X_  
vG9A'R'P  
    template < typename T1, typename T2 > ,W"Q)cL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |NFX"wv:c<  
      { >AIkkQT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]v96Q/a  
    } @4dB$QF`&  
} ; odAeBQy  
QU0K'4Yx5j  
GGHe{l  
同样还可以申明一个binary_op KrN#>do&<  
w8i"-SE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J8w#J  
class binary_op : public Rettype KZ^W@*`D  
  { Qe<D X"  
    Left l; V4p4m@z^u  
Right r; hKP!;R  
public : 2lPj%i 5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :{NvBxc[  
Z"rrbN1  
template < typename T > G\3@QgyQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cd,)GF  
      { s\g"~2+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gd3~R+Kd  
    } `ro~l_U;A  
~ldqg2c  
    template < typename T1, typename T2 > xv;'27mUt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7kapa59  
      { < wV?B9j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]F kLtq  
    } 3]Rb2$p[=  
} ; J{c-'Of2yi  
`[x`#irD  
NFpR jC?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~*R"WiDtI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b#cXn4<3D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _hlLM,p  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @#[<5ld  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tpp. 9  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =9@{U2 =l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9fR`un)f}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >-fOkOWXy  
下面是修改过的unary_op !_<zK:`-L  
Ig*68M<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2:0'fNXop  
class unary_op /-BKdkBCpZ  
  { z45 7/zO  
Left l; :db:|=#T  
  k@r%>Ul@  
public : _ S%3?Q  
p%A s6.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zhb) n  
Lk{ES$  
template < typename T > pj?wQ'  
  struct result_1 %:rct  
  { 4L}i`)CmB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; & yFS  
} ;  meQ>mW  
}& ;49k  
template < typename T1, typename T2 > MU2ufKq4)  
  struct result_2 8,Iil:w  
  { z/zUb``  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D0Cs g39  
} ; 2 t'^  
1"k"<{%  
template < typename T1, typename T2 > y7J2: /@[x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9AQMB1D*v4  
  { LlAMtw"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }!{9tc$<b  
} ] ;X[xs  
F!m/n!YR  
template < typename T > QRb iO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PYWp2V/  
  { R$qp3I  
  return OpClass::execute(lt(t)); D90m..\w  
} =ZdP0l+V=k  
Sb@:ercC,  
} ; xW92 ZuzSH  
FJ]BB4 K  
J+oK:tzt8  
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 6;rJIk@Fx=  
好啦,现在才真正完美了。 z 3RD*3b  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~RdJP'YF-  
-olD!zKS  
template < typename Right > a(>oQG8F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -90qG"@  
  { I75>$"$<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D|`O8o?)  
} 8%-+@ \=  
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。 KI&+Zw4VL  
Kgev*xg  
0< i]ph  
^&gu{kP  
q1C) *8*g  
十. bind ktQMkEj#  
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。 YK(I '  
先来分析一下一段例子 09FHE/L  
~dkN`1$v  
05_aL` &eb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =2;2_u?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z x&gr|)}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0K/?8[#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 alu3CE  
我们来写个简单的。 ID+ o6/V8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r3.A!*!  
对于函数对象类的版本: 2flgfB}2k  
)3h%2C1uM  
template < typename Func > b|7c]l  
struct functor_trait ~loJYq'y  
  { 5\hJ&  
typedef typename Func::result_type result_type; 6:Eu[PE~w  
} ; Aj| Gqw>  
对于无参数函数的版本: g5THkxp  
cBxBIC  
template < typename Ret > U;%I" p`Z/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8WT^ES~C  
  { or2BG&W  
typedef Ret result_type; X~ca8!Dq  
} ; 3=r#=u5z  
对于单参数函数的版本: 4dv5  
k 4|*t}o7  
template < typename Ret, typename V1 > G's >0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R.KqTEs<k  
  { z@WuKRsi  
typedef Ret result_type; 'rWu}#Nb  
} ; Mlr]-Gu5Z  
对于双参数函数的版本: !VNLjbee.  
Vn:BasS%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kGaK(^w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QL_~E;U  
  {  {@XzY>  
typedef Ret result_type; )"Ef* /+  
} ; kJ^)7_3  
等等。。。 oSGx7dj+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EP!zcp2' C  
cM9z b6m  
template < typename Func > \SA"DT  
struct func_return ,{4G@:Fm  
  { ] T `6Hz!  
template < typename T > JPeZZ13sS  
  struct result_1 TRB)cJZ?  
  {  p1zT]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aD5jy  
} ; *RM?SE6;  
(wxdT6RVm\  
template < typename T1, typename T2 > .QwwGm  
  struct result_2 g~zz[F 8U  
  { y,I?3 p|S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {Pi+VuLE  
} ; }B-@lbK6)  
} ; &c;@u?:@S  
3$c Im+  
CYIp 3D'k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uU_0t;oR3  
m(~5X0  
template < typename Func, typename aPicker > \W"N{N  
class binder_1 ;QMRm<CLV  
  { Gp}:U>V)  
Func fn; [A@K)A$f  
aPicker pk; 8|:bis~wm  
public : #w2;n@7;X  
z:m`  
template < typename T > UkO L7M  
  struct result_1 '%JIc~LJ  
  { 8H0d4~Wg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e|ChCvk  
} ; cP >MsUZWl  
2&L2G'  
template < typename T1, typename T2 > ~g&FeMo  
  struct result_2 P=Au~2X  
  { :o!bz>T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BQ&G7V  
} ; u!NY@$Wc  
([Gb]0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j%|#8oV  
A6?+$ Hr  
template < typename T > P)h ZFX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FlWgTn>  
  { z(-j%?  
  return fn(pk(t)); AOh\%|}  
} v0~'`*|&  
template < typename T1, typename T2 > wUnz D)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Hb5<,1u3  
  { p&Os5zw;|  
  return fn(pk(t1, t2)); D{%l 4og  
} }3G`f> s  
} ; /h/f&3'h  
+`;YK7o  
u}zCcWP|L  
一目了然不是么? M MyVm"w  
最后实现bind eB]cPo4gW  
tbx* }uy2  
:>@6\    
template < typename Func, typename aPicker > W u4` 3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cba  
  { 2`D1cX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7d44i  
} R`)^eqB  
PEKU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0?]Y^:  
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。 $L~?!u&N  
B@v\tpR  
十一. phoenix {'.[N79xP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k!{0ku}]  
4Dd@&N  
for_each(v.begin(), v.end(), xY3 KKje  
( pS1f y]  
do_ <!+T#)Qi  
[ 03]   
  cout << _1 <<   " , " L4fM?{Ic:s  
] 8T:?C~"  
.while_( -- _1), 5PaOa8=2f  
cout << var( " \n " ) z>\vYR$  
) \Lp|S:u  
); 3LxhQVx2  
 >mk}  
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: Ts+S>$  
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 m7GM1[?r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P;A9t#\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sj"zgE)  
{_ &*"bK  
m|:O:<  
template < typename Cond, typename Actor > ;WF3w  
class do_while qDMVZb-(#  
  { L7~9u|7a#  
Cond cd; utH,pGs C.  
Actor act; Y[(U~l,a+  
public : hJkP_( +J\  
template < typename T > : h"Bf@3  
  struct result_1 {8!\aYI  
  { W@X/Z8.(  
  typedef int result_type; v;S_7#  
} ; q%G"P*g$(  
t`b!3U>I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .ZV-]jgr  
AW;ncx;  
template < typename T > =Nyq1~   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j_3X 1w)k  
  { I$rnW  
  do ,KT[ }P7  
    { PWch9p0U  
  act(t); l ~b  
  } x#_\b-  
  while (cd(t)); ^Po^Co  
  return   0 ; \Zpg,KOT  
} ,*y\b|<j  
} ; .(RX;.lw  
<)D)j[  
n54}WGo>9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e`N/3q7  
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。 }^ g6Y3\  
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。 #:UP'v=w  
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。 n9PCSl j  
下面就是产生这个functor的类: OoG Nij  
 BZ'63  
jrF#DDH?I  
template < typename Actor > /h.hFM/  
class do_while_actor |%V-|\GJ~j  
  { g>@T5&1q*  
Actor act; O]| T !  
public : _m;H$N~I#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |8DMj s()*  
.B9i`)0  
template < typename Cond > | Ns-l (l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E`M, n ,  
} ; n`W7g@Sg#I  
Rxl )[\A*  
oqXs2F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JB}jt)ol%  
最后,是那个do_ =>y%Aj&4  
;5ANw"Dq  
vVA)x~^  
class do_while_invoker bhqV2y*'  
  { {.,-lFb\  
public : 2@W'q=+0  
template < typename Actor > 2. t'!uwI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =!?4$vW  
  { @(b;H0r~  
  return do_while_actor < Actor > (act); AW\#)Em  
} KtR*/<7IC  
} do_; <i!:{'%  
MBjo9P(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T@{ }!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y)Y0SY1\j  
最后来说说怎么处理break和continue R&!{3!V  
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。 ::&hfHR*P  
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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