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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XFww|SG$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PbMvM  
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, lx82:_  
y] $- :^  
,qdZ6bv,]|  
H a`V"X{}  
  class filler Z$)jPDSr  
  { B|;?#okx  
public : 9!D c=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :{Iv ]d  
} ; A2fuNV_  
C$v !emu  
o 7&q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: f_QZ ql  
HNfd[#gV  
J'lqHf$T  
HuD~(CI.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *NI hYg6  
xT+@0?|F  
[{+ZQd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #Z_f/@b  
ADA*w 1  
oR<;Tr~{q  
-$D#u  
二. 战前分析 l W Lj==  
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(jZ[{x@  
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 @Z9>E+udQ  
SR9M:%dga  
)Vx C v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6wyhL-{:  
  /* --------------------------------------------- */ 93Qx+oK]  
vector < int *> vp( 10 ); xn7bb[g;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U }}E E~W  
/* --------------------------------------------- */ NX<Q}3cC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n(Ry~Xu_  
/* --------------------------------------------- */ [>kzQYT[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Yb>A?@S  
  /* --------------------------------------------- */ bLz('mUY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v,c:cKj  
/* --------------------------------------------- */ `%0k\,}V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8uetv  
,aSK L1  
sRGIHT#  
V"sm+0J  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5U JMiwP{  
1._1, _2是什么? <d3N2  
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。 (_~Dyvo  
2._1 = 1是在做什么? "eKM<S  
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。 BH?fFe&J:`  
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。 K%>3ev=y.s  
1f5;^T I  
th|TwD&mO  
三. 动工 ebB8.(k9G3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0J9Ub   
YoRD9M~iG~  
G/}nwj\  
K6oQx)|  
template < typename T > A)o%\j  
class assignment f<2<8xS  
  { G%fNGQwT  
T value; K db:Q0B  
public : ^g N?Io  
assignment( const T & v) : value(v) {} _ ~E_#cNn  
template < typename T2 > 0Y ld!L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zzyD'n7D  
} ; 3VmF1w 2  
1?ST*b  
DUu~s,A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I~U;M+n*y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 14rX:z  
[c#?@S_  
I-|1eR+3  
 EoHrXv  
  class holder a/p /<  
  { r1Cq8vD*m  
public : (C8r^m|A  
template < typename T > $T}Dn[.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const % KmhR2v  
  { )u_[cEJHO  
  return assignment < T > (t); ]AdL   
} 5B+I\f&  
} ; q#1Cm Kt4R  
zvP>8[   
#jR1ti)p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *6 P)HU@  
{(qH8A  
  static holder _1; wg 6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _,]@xFCOH  
\"hP*DJ"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -#"7F:N1  
而不用手动写一个函数对象。 {,CvWL  
Sc3B*.  
W2j@Q=YDS  
C*,PH!$k  
四. 问题分析 _8nT$!\\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +h? z7ZY^  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _f~m&="T!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e.pq6D5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i?pC[Ao-_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z%O>|ozpq  
sD`OHV:  
五. 问题1:一致性 UG<`m]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S.A|(?x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ! V;glx[  
>>HC|  
struct holder >qjV(_?F-  
  { [i)G:8U  
  // 9jTm g%  
  template < typename T > Z }Z]["q  
T &   operator ()( const T & r) const *f( e`3E  
  { }=JuC+#~n  
  return (T & )r; 05Go*QvV  
} rA#Ji~  
} ; Y!L<& sl   
G .k\N(l  
这样的话assignment也必须相应改动: [I7([l1Wvd  
66shr  
template < typename Left, typename Right > j*}2AI  
class assignment nvnJVkL9s  
  { ?e+$?8l[3  
Left l; n"c3C)  
Right r; &26H   
public : I &I q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fE/|U|5L[  
template < typename T2 > 8NzXe 7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U/I+A|S[  
} ; y1 53ax  
qJrMr4:F  
同时,holder的operator=也需要改动: G@;I^_gN  
PFnq:G^L  
template < typename T > ;Q} H'Wg,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4 Gm(P~N  
  { N: Zf4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gR:21*&cz  
} |Zrkk>GW:  
R~&i8n.  
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。 -6u#:pVpU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qo" _w%{  
z("Fy  
return l(rhs) = r; 0al8%z9e@  
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。 GcYT<pwN6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :Y;\1J<b1  
LQrm/)4bF5  
template < typename Tp > Ghpk0ia%d  
class constant_t eEG]JH  
  { [r5k8TB1  
  const Tp t; Jz6,2,LN  
public : '}q1 F<&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %/x%hs;d  
template < typename T > FI$#x%A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jB-)/8.qk  
  { CD+2 w cy  
  return t; h8lI# Gs  
} pe1_E KU  
} ; rv?d3QqIC  
~NtAr1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qxe%RYdA'j  
下面就可以修改holder的operator=了 qW6}^aa  
j,/t<@S>  
template < typename T > `F<[\@\d5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B =`"!?we  
  { 9&`ejeD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )c$)am\I{  
} >av.pJ(>  
Ut xe  
同时也要修改assignment的operator() K2GcU_*t  
H^no&$2`1  
template < typename T2 > GxIw4m9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sB,>4*Zd  
现在代码看起来就很一致了。 [o,S.!W8  
)d|hIW]7(  
六. 问题2:链式操作 1#3 Qa{i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BsX# ~  
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。 SLze) ?.  
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。 ?)~j>1"S  
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。 4{r_EV[(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q;V1fogqI)  
$iblLZhj  
template < typename T > %aszZP  
struct result_1 :9E_L2M  
  { 5vso%}c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FiQx5}MMhu  
} ; 5E+k}S]M$  
)*Qa 9+ :  
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: d^w*!<8  
: a4FO  
template < typename T > F& 'HZX  
struct   ref ,T|%vqbmw  
  { &Tf R].  
typedef T & reference; S}hg*mWn{$  
} ; 69v[* InSd  
template < typename T > ] cv|A^  
struct   ref < T &> 0+\~^  
  { ?Ze3t5Ll  
typedef T & reference; |UO1vA@  
} ; 2.K"+%  
{mp;^/O`er  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \JLiA>@@  
JqdNO:8  
template < typename T > (pjmE7 `"P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const afZPju"-  
  { IrRn@15,  
  return l(t) = r(t); adJoT-8P6  
} 2rw<]Ce  
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。 Wsr #YNhx|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "Jp6EL%  
)pVxp]EI  
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 ^w<:UE2a!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n]B)\D+V^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sv^; nOAc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mP)<;gm,  
最后的布局是: vR?L/G^.  
                Add Z6b3gV  
              /   \ X |f'e@  
            Divide   5 .~5cNu'#m  
            /   \ (!';  
          _1     3 Oed&B  
似乎一切都解决了?不。 7#,+Q(2  
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。 (WW,]#^  
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。 "gCSbMq(Vq  
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: S)"5X)mq  
|7zm!^t$  
template < typename Right > ]sjOn?YA+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F|V co]"S1  
Right & rt) const OD"eB?  
  { tE{7S/?h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KG#|Cq  
} iR#jBqXD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O'."ca]:5  
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。 ?.A6HrAPB  
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。 'ce9v@(0  
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。 $`'^&o;&f  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <,0& Ox  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? tS2lex%  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: eT+MN`  
?<  w +{  
template < class Action > "VWxHRVg4M  
class picker : public Action s=huOjKL]  
  { +V |]:{3W  
public : /$rS0@p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @fpxGMy&  
  // all the operator overloaded "`:#sF9S  
} ; )m[!HE`cZ  
PyHE >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。 d*3R0Q|#{  
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: ? =IbiT  
-T{~m6  
template < typename Right > vfhip"1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Qb# S)[6s+  
  { V!KtF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y&__ 2t^u  
} TF^]^XS'  
3iWLo Qm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t9pPG{1  
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。 nbpN+a%  
Zt` ,DM  
template < typename T >   struct picker_maker xs &vgel>  
  { ,75,~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y i@61XI  
} ; dl{3fldb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v2@M,xbxF:  
  { V43JY_:  
typedef picker < T > result; udc9$uO  
} ; `%ymg8^  
00pHnNoxW  
下面总的结构就有了: 1shvHmrV  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5o~Z>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 EoY#D'[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w#b~R^U  
至此链式操作完美实现。 )kUq2 -r  
m@c2'*&Y  
w-nkf M~  
七. 问题3 E/GI:}YUy_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 nMc-kyl{  
9J]LV'f7  
template < typename T1, typename T2 > t%dPj8~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cRg$~rYd  
  { 56':U29.]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Nq~bO_-I  
} ZRxB"a'  
i&LbSxUh9  
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: r?V|9B`$p  
7SqsVq`[~  
template < typename T1, typename T2 > +vbNZqwz  
struct result_2 4t8 Hy  
  { n6uobo-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f:utw T  
} ; Vk_L*lcN  
(~#PzE :  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L,kF]  
这个差事就留给了holder自己。 sU}e78mh  
    Z=H f OC  
i([A8C_A  
template < int Order > mA>Pr<aV:  
class holder; MoF Z  
template <> |]]fcJOBP  
class holder < 1 > xjX5PQu  
  { WD)[Ac[  
public : "iydXV=Q  
template < typename T > /V*eAn8>  
  struct result_1 W@0(Y9jdg  
  { '",5Bu#C  
  typedef T & result; 0CN .gu  
} ; \m.{^Xd~  
template < typename T1, typename T2 > 0bd.ess  
  struct result_2 0 s 4j>  
  { ^Ta"Uk'  
  typedef T1 & result; 1IsR}uLh  
} ; *LhR$(F(  
template < typename T > )i>KYg w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >%[W2L\'  
  { 5y~[2jB:  
  return (T & )r; UmJg-~  
} B=p'2lla  
template < typename T1, typename T2 > ><DE1tG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a[JgR/E@x  
  { u@|yw)  
  return (T1 & )r1; #\M<6n{  
} EagI)W!s[  
} ; Fq3;7Cq=hD  
bVrvb`0  
template <> d8K^`k+x  
class holder < 2 >  )Ob{]  
  { p*'?(o:=  
public : l{3utQH-=z  
template < typename T > jW*A(bK8:  
  struct result_1 nAYjSE  
  { /[-hJ=< Yb  
  typedef T & result; u/zfx ;K  
} ; ~& l`"  
template < typename T1, typename T2 > \E30.>%,  
  struct result_2 {!4%Z9G  
  { aD:+,MZ  
  typedef T2 & result; bd9c/>&  
} ; s0h)~z  
template < typename T > :`|,a (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *5NffiA}-  
  { _96&P7  
  return (T & )r; JSL 3.J  
} &0"`\~lA  
template < typename T1, typename T2 > (+@.L7>m+t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )Qc$UI8L  
  { *Zvw&y*  
  return (T2 & )r2; R}]FIu  
} K XGs'D  
} ; c2U>89LlZ  
ZA P+jX;  
1Li@O[%X<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 v$cD!`+k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;Cy@TzO/|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ibq@0CR  
rx"zqm9 }u  
return l(i, j) = r(i, j); Gg+>_b{S5T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tEUmED0FY  
WAEKvM4*i0  
  return ( int & )i; qRFN@ID$  
  return ( int & )j; ev3x*}d0  
最后执行i = j; O<hHo]jLF  
可见,参数被正确的选择了。 3,[2-obmi  
pA2U+Q@  
j0GI[#  
|bk*Lgkzw  
U!5@$Fu  
八. 中期总结 anvj{1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: xI@~Ig  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A_.QHUjpx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |); >wV"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x EBjfn  
Q^k# ?j#  
V#~. Jg7  
u62sq: GjH  
 /F_ :@#H  
JVkawkeX  
九. 简化 sa`Yan  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~JXHBX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %Z7!9+<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  g{%';  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  UyQn onS  
  +-*/&|^等 o;[oy#aWl_  
2. 返回引用。 'GFzI:Xr  
  =,各种复合赋值等 ]VvJ1Xn0  
3. 返回固定类型。 1@WGbORc*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c;^J!e  
4. 原样返回。 ^Toi_  
  operator, R+K[/AA  
5. 返回解引用的类型。 BUb(BzC  
  operator*(单目) .bE,Q9:  
6. 返回地址。 E ( @;p%:  
  operator&(单目) oo!g?X[[  
7. 下表访问返回类型。 qo@dFKy  
  operator[] /Uc*7Y5j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |$PLZ,  
  operator<<和operator>> US4Um>j  
$ZS9CkN  
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。 &f*dFUM]I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {#,FlR2  
ju#6 3  
template < typename Left > f2wW2]Fg  
struct value_return W%1S:2+Kl  
  { }>0 Kc=  
template < typename T > ~S3eatM$9  
  struct result_1 \ax%I)3  
  { }kj6hnQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {Fi@|'  
} ; :j ~5(K"  
7mM;Q  
template < typename T1, typename T2 > O[ !o1.  
  struct result_2 %U GlAyj  
  { q3F5\6aN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [R4x[36Zp  
} ; Q7|13^ |C  
} ; !qlGt)G3  
mB{{o}'<u  
??Zmj:8E'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \#aVu^`eX  
6mdnEmFM]  
下面我们来剥离functor中的operator() F"xO0t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~-5@- V  
D,\=zX;  
return l(t) op r(t) <^U(ya  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $]kg_l)  
return op l(t) [.X%:H+  
return op l(t1, t2) >x4[7YAU{  
return l(t) op d8HB2c5y0i  
return l(t1, t2) op }&DB5M  
return l(t)[r(t)] "ILWIzf.]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @@IA35'tc  
{yR)}r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: It4z9Gh  
单目: return f(l(t), r(t)); U$)Hhn|X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C8EC?fSQ  
双目: return f(l(t)); s.`d<(X?  
return f(l(t1, t2)); T3./V0]\I  
下面就是f的实现,以operator/为例 8[)]3K x  
vo(NB !x$  
struct meta_divide |QLX..  
  { aMQjoamz  
template < typename T1, typename T2 > A Vm{#^p[(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~lqGnNhh 7  
  { U@MP&sdL  
  return t1 / t2; k-V I9H!,  
} jJ!-hg4?]  
} ; <z uE=0P~%  
ex \W]5  
这个工作可以让宏来做: *W12Rb2  
WEtA4zCO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8e!DDh  
template < typename T1, typename T2 > \ pYl{:uIPN8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;9 ,mV(w  
以后可以直接用 HhmVV"g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vt@Us\fI  
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 `t0f L\T  
(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。。。) UZP6x2:=  
_i[)$EgFm  
2BDan^:-Av  
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 DBJA}Cw  
lVdT^"~3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M~Qj'VVL  
class unary_op : public Rettype |90 +)/$4  
  { Xexe{h4t_>  
    Left l; Pzp+I}  
public : pXh~#o6 V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K\+}q{  
.^lb LN^2  
template < typename T > ie@`S&.8 T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?[VpN2*  
      { 8i;)|z7  
      return FuncType::execute(l(t)); yW^IN8fm  
    } {R-82%X  
vX0"S  
    template < typename T1, typename T2 > @f{_=~+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8a`+h#  
      { \c~{o+UD-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); knOn UU  
    } rN1U.FRe/  
} ; - SS r  
~ sIGI?5f  
[z%?MIT  
同样还可以申明一个binary_op zk 5=Opmvh  
"6N~2q,SW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4su_;+]  
class binary_op : public Rettype s`=/fvf.  
  { ~r^5-\[hZ  
    Left l; MJ*]fC3/  
Right r; ?96-" l  
public : cZr G:\A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vp $wHB&  
;DD>k bd  
template < typename T > Q_aqX(ig  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~sU?"V  
      { l>D-Aan  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qX{X4b$  
    } ?#m<\]S<  
W 9Vz[  
    template < typename T1, typename T2 > *el(+ib%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yYToiW *  
      { n<?SZ^X{,/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T+WZE  
    } m0 j|58~  
} ; =1*%>K  
hA*Z'.[  
gf3U#L}P  
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 C~{NKMeC/m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K2xH'v O(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =0h|yjnL/  
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。 0aC 2 Pym^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y:%m;b$]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 drENkS=,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |,;twj[?4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b+IOh|  
下面是修改过的unary_op i)7n c  
]Y4q'KH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > > X[|c"l.  
class unary_op =!(*5\IM  
  { X_u@D;$  
Left l; ;h9-}F  
  r+{d!CHq}  
public : %9T~8L @.  
SbS$(Gt#Bv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u3Usq=Ij{  
+_ *eu  
template < typename T > QSHJmk 6L  
  struct result_1 V)0[`zJ  
  { s]y-pZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4jX@m  
} ; &@YFje6Lcm  
d&[iEU  
template < typename T1, typename T2 > AozmO  
  struct result_2 @sw9A93A  
  { Y^R?Q'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |P~O15V*Q  
} ; GS ;HtUQ  
$A;7Em  
template < typename T1, typename T2 > C}b|2y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #y=ZP:{:t  
  { R2}kz.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /a[V!<"R  
} y]}b?R~p=  
}_{y|NW  
template < typename T > 5/B#)gm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D:wnO|:  
  { onnI !  
  return OpClass::execute(lt(t)); t_jyyHxoZ:  
} & u$(NbK  
vG]GQ#  
} ; x37/cu  
s0cs'Rg  
c ]>DI&$;J  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug LH=d[3Y  
好啦,现在才真正完美了。 |7 &|>  
现在在picker里面就可以这么添加了: u64 @"P  
EKZA5J7kn  
template < typename Right > |',M_ e]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m`hGDp3  
  { f).*NX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CifA,[l34  
} /8xH$n&xoC  
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。 9p <:=T  
[34zh="o  
1ZT^)/G  
u`'ki7LA  
.#*D!;f  
十. bind ~Fy`>*  
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。 P}HC(S1  
先来分析一下一段例子 Y!SE;N&  
\V]t!mZ-}l  
tY/En-&t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JC=dYP}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 di7A/ B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Da-u-_~  
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。 B@ -|b  
我们来写个简单的。 hZcmP"wgC1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \B_i$<Sz  
对于函数对象类的版本: zhNQuK,L  
?-e7e %  
template < typename Func > SOVj Eo4'3  
struct functor_trait LU%#mY  
  { c$9sF@K?  
typedef typename Func::result_type result_type; R7lYu\mA  
} ; WFouoXlG0  
对于无参数函数的版本: Te# ]Cn|  
PPEq6}  
template < typename Ret > >-!r9"8@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +A@m9  
  { <mL%P`Jj  
typedef Ret result_type; C 8N%X2R  
} ; C1b*v&1{  
对于单参数函数的版本: 9I85EcT^4"  
$; ?c?n+  
template < typename Ret, typename V1 > %NNj9Bl<VV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DKX/W+#a  
  { W3)\co  
typedef Ret result_type; 7%e1cI  
} ; nE_Cuc>K\  
对于双参数函数的版本: yq?]V7~  
kd yAl,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Tr~sieL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rWA6X DM7  
  { I?B,sl_w  
typedef Ret result_type; 80C(H!^  
} ; kVd5,Qd  
等等。。。 0Z"s_r}h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I!P4(3skAB  
8) HBh7/  
template < typename Func > ]% K' fXj$  
struct func_return D&/I1=\(  
  { p!_[qs  
template < typename T > !NTH.U:g  
  struct result_1 2HD:JdL  
  { q]CeD   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1w`2Dt  
} ; LT/mb2  
S#tY@h@XV  
template < typename T1, typename T2 > 6ZcXS  
  struct result_2 oe9lF*$/  
  { &:<, c12  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "tUwo(K[  
} ; hUh+JW  
} ; eTT) P  
h h"h j  
Fk{J@Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e4DMO*6  
nob0T5G  
template < typename Func, typename aPicker > M ,`w A  
class binder_1 \8e2?(@"k  
  { L_~8"I_  
Func fn; (-,>qMQs  
aPicker pk; DSvmVI  
public : yI&9\fn  
>{wuEPA  
template < typename T > U6<M/>RG$  
  struct result_1 Huc|6~X  
  { )hBE11,PB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cL G6(<L  
} ; rh66_eV  
E;9>ePd@  
template < typename T1, typename T2 > &n:{x}Uc  
  struct result_2 9gy(IRGq/  
  { le8 #Z}p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Q@Y^t   
} ; y\D=Z N@  
<.bRf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1Ipfw  
Xh F _]  
template < typename T > D<>@ %"%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u#@RM^738d  
  { 2}vNSQvG  
  return fn(pk(t)); d$G}iJ8$mp  
} ; b*i3*!g  
template < typename T1, typename T2 > Z+4D.bA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @}&_Dvf  
  { ml0*1Dw  
  return fn(pk(t1, t2)); Z.1> kZ  
} 6@V~0DG  
} ; G69GoT  
XogVpkA  
MjD75hIZ  
一目了然不是么? l$XPIC~H  
最后实现bind Rko M~`CT  
XKS8K4"  
2' ] KTHm  
template < typename Func, typename aPicker > <CZgQ\Mt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) , jU5|2  
  { $!B}$I;cd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;j9\b9m  
} `XKVr  
x#*QfE/E(@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iOCqE 5d3  
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。 ]PR#W_&q  
%%JMb=!%2  
十一. phoenix R#W&ery  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~b)74M/  
Zsx3/}  
for_each(v.begin(), v.end(), ,R2U`EO;  
( = a}b+(R  
do_ "N5!mpD"  
[ mbxbEqz  
  cout << _1 <<   " , " }D;WN@],  
] 2oCkG~j  
.while_( -- _1), _zMgoc7  
cout << var( " \n " ) =Vw 5q},3  
) 69G`2_eKCp  
); oD.r `]k  
`$TRleSi  
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: )Xtn k  
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 -7{ $ Vj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ub amB+QT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u0Nm.--;_3  
5Qh?>n>*  
}`\/f  
template < typename Cond, typename Actor > eOI (6U!  
class do_while CAD@XZSh  
  { rsXq- Pq*  
Cond cd; p B;3bc  
Actor act; OI}cs2m  
public : &(N+.T5cp  
template < typename T > .@F]Pht  
  struct result_1 <RNJ>>0  
  { ~j9O$s~)  
  typedef int result_type; =] C]=  
} ; O"G >wv  
rXfy!rD_P_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bm% $86  
jMNU ?m:  
template < typename T > [7FItlF%I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3?n>yS  
  { w= P 9FxB  
  do L+}n@B  
    { Iw<i@=V  
  act(t); tptN6Isuh  
  } OTDg5:>  
  while (cd(t)); ^-z=`>SrS"  
  return   0 ; W ~f(::  
} JM- t<.  
} ; \>QF(J [8  
c%m3}mrb  
/3B $(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). re?s.djT  
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。 ~{,X3-S_H  
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。 ig}A9j?]  
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。 \p{5D`HY  
下面就是产生这个functor的类: e]=lKxFh&l  
a ^d8I  
: j }fC8'  
template < typename Actor > R:Q0=PzDi#  
class do_while_actor L2Pujk  
  { uvP2Wgt  
Actor act; 6(d}W2GP  
public : Rp7ntI:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rE9I>|tX  
5NoI~X=  
template < typename Cond > /zDi9W*~1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I`KQ|h0%  
} ; w }^ I  
?`zXLY9q7  
} :=Tm]S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QTX8 L  
最后,是那个do_ ?;/^Ya1;Z  
K*UgX(xu4P  
#jA[9gWI  
class do_while_invoker . 8N.l^0,  
  { FIxFnh3~  
public : ]I3!fEAWR  
template < typename Actor > ,C%eBna4Iq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $`R6=\|  
  {  <1%f@}+8  
  return do_while_actor < Actor > (act); NT@;N/I  
} xk&Jl#v  
} do_; {:@tQdM:i8  
w2_bd7Wp<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~ .;<  Bj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;JZS^Wa  
最后来说说怎么处理break和continue {pM?5"M MJ  
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。 hW!)w  
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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