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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C4PT(cezR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W //+[  
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, Va.TUz4  
MUZ]*n&0  
vf>d{F^rv  
|[5;dt_U/  
  class filler t 3N}):  
  { 3  ;F  
public : D9P,[:"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3}phg  
} ; D}}?{pe  
=ZU!i0 K  
r|ZB3L|7  
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: t1 9f%d  
G8w@C  
QaEiPn~  
PCgr`($U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oF+yh!~mM  
9'~qA(=.?  
paN=I=:*M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $1d{R;b[  
5M'cOJ  
*]<=04v]R  
MTl @#M  
二. 战前分析 +&f_k@+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 BH^*K/ ^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 AIQ {^:  
/o6ido  
O\;Lb[`lb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s8]%L4lvu  
  /* --------------------------------------------- */ 6 mLC{X[  
vector < int *> vp( 10 ); 6.45^'t]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); # Dgkl  
/* --------------------------------------------- */ uw8g%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pcOi%D,o  
/* --------------------------------------------- */ AriV4 +  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Citumc)E  
  /* --------------------------------------------- */ IN1 n^f$:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #2Q%sE?  
/* --------------------------------------------- */ %j17QD8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g]44|9x(W  
!U(S?:hvW  
hV`?, ~K  
r/NaoIrJV  
看了之后,我们可以思考一些问题: *1b0IQ$g  
1._1, _2是什么? ;XZN0A2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hr'?#K  
2._1 = 1是在做什么? Q2)5A& U\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 XZ$g~r  
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。 Dqwd=$2%  
sP@XV/`3L6  
8aRmHy"9l  
三. 动工 Bw`?zd\*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^_G#JJ\@$  
&"tQpw5  
ny^uNIRPR  
}*-fh$QJ  
template < typename T > p*cyW l  
class assignment Mx93D   
  { dXY}B=C  
T value; 5B8/"G  
public : *qL2=2  
assignment( const T & v) : value(v) {} leizjL\P  
template < typename T2 > y<`:I|y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $ <[r3  
} ; ;*Y+.?>a  
t*BCpC }  
*)\y52z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O7Jp ;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =r`E%P:  
Eqny'44  
"AMwo(Yi  
bfJ<~ss/  
  class holder T72Z<h|<  
  { ],R\oMYy|P  
public : 'S v V10$5  
template < typename T > J$jLGy&'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n3/ Bs  
  { l_ x jsu  
  return assignment < T > (t); 1dp8'f5^  
} Z$Qwn  
} ; (l2n%LL]*  
\:n<&<aVSr  
ZS_  z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: T|YMU?4  
Z>1yLt@ls  
  static holder _1; 98zJ?NaD&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UNrO$aX!1'  
ph2 _P[S'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Vn/FW?d7  
而不用手动写一个函数对象。 4uE/!dT  
>K%+h)%kI  
4 l+z  
V%M@zd?u.  
四. 问题分析 Iz#jR2:yn  
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。 3<a|_(K  
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。 hG9Mp!d91  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vHPsHy7y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @2$Uk!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 efbJ2C  
XK0lv8(  
五. 问题1:一致性 ?LvxEQ-g  
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?| TPN1Rnt0`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [*ug:PG  
$9Xn.,W  
struct holder 6k37RpgH  
  { Y|-&=  
  // 8k Sb92  
  template < typename T > rXGaav9  
T &   operator ()( const T & r) const ldaT: er9  
  { J}@.f-W\j  
  return (T & )r; _t X1z ^  
} NPE 4@c_a@  
} ; \)g}   
RM25]hx  
这样的话assignment也必须相应改动: =G 'c%  
;Q5o38(  
template < typename Left, typename Right > 6k|f]BCL  
class assignment _*t75e$-  
  { H5gcP11r  
Left l; `[_p,,}Ir  
Right r; `Z2-<:]6&a  
public : ,;h}<("q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =}+xD|T  
template < typename T2 > WZbRR.TxO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U'}[:h~)  
} ; lb}:! Y  
ZtI@$ An  
同时,holder的operator=也需要改动: >(Wt  
7<5=fYb r  
template < typename T > &_]bzTok  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -BrJ5]T>*  
  { N;cSR\Ng  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9J}^{AA  
} CT=5V@_u\  
im mf\  
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。 soB_j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4)snt3k  
BL\H@D  
return l(rhs) = r; p<RIvSqM  
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。 wI[J>9Qn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z Hl+P*)  
Oj7).U0;#  
template < typename Tp > 5*y6{7FLp  
class constant_t KM oDcAjH  
  { ;l@Ge`&u  
  const Tp t; <+<,$jGC-  
public : v +?'/Q%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GRgpy  
template < typename T > )Y=ti~?M(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }A<fCm7  
  {  7"])Y  
  return t; xwijCFI*  
} '^:q|h  
} ; [5P1 pkZ  
&:=[\Ws R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~2XiKY;W?  
下面就可以修改holder的operator=了 9@ ^*\s  
OL@' 1$/A  
template < typename T > mGUG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cN: ek|r  
  { ^QTkre  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zgSv -h+f  
} `S]DHxS  
7I:<i$)V  
同时也要修改assignment的operator() ","to  
B}d)e_uLj  
template < typename T2 > XiyL563gh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,LDdL  
现在代码看起来就很一致了。 &WVRh=R  
>% E=l  
六. 问题2:链式操作 *iVv(xXgN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1KI5tf>>p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @p9YHLxLjQ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;.d{$SO  
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。 >6z7.d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]Mgxv>zRbs  
`n%8y I%  
template < typename T > ZX40-6#O  
struct result_1 aw1 f;&K4  
  { n_t.l<V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SKSI\]Cc  
} ; 4AN(4"$N  
$&0\BvS  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z+S1e~~  
ia%U;M  
template < typename T > '# J/e0o@  
struct   ref yxy~N\ 0  
  { .$r7q[  
typedef T & reference; {&)E$ M  
} ; #D8u#8Dz  
template < typename T > 'n "n;  
struct   ref < T &>  \.MPjD  
  { |\h<!xR  
typedef T & reference; }H9V$~}@-  
} ; $7&t`E)qY  
WeS$$:ro  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P<R'S  
PWN$x`h g[  
template < typename T > 7V;wCm#b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >L88`  
  { 9*xv ,Yz8  
  return l(t) = r(t); GuRJ  
} 7j{63d`2  
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。 gib;> nuBK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d)v'K5  
:.F;LF&  
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 XbW 1`PH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -F';1D!l%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {'q(a4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -ob1_0  
最后的布局是: JA6#qlylL  
                Add t;)`+K#1:  
              /   \ ,gn**E  
            Divide   5 1H7 bPl|  
            /   \ 690;\O '  
          _1     3 7! #34ue  
似乎一切都解决了?不。 Y-:dPc{  
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。 v\Xyz )  
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。 @" BkLF  
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: #w]@yL]|is  
+Uf+`  
template < typename Right > ]*pro|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~#9(Q  
Right & rt) const !l#n.Fx&3  
  { FKkL%:?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,Q>wcE6v  
} fdzaM&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]s^Pw>/`  
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。 t,R4q*  
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。 iKe68kx  
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。 CJ[^Fi?CH  
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。 >`Zw0S  
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? ($^=f}+  
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: TWo.c _l  
@hIHvLpRB  
template < class Action > \kVi&X=q:  
class picker : public Action R\n*O@E v3  
  { > R2o7~  
public : =F90SyzTy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E|omC_h  
  // all the operator overloaded =&v&qn e9  
} ; }#QYZ nR  
CC{{@  
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。 [[VB'Rs  
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: 6Bn%7ZBv  
aj@<4A=;  
template < typename Right > K6@9=_A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P)&qy .+E0  
  { b0lZb'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C: <TJ  
} }|(v0]  
X,i^OM_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s N|7   
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。 ~<Sb:I zld  
tk,Vp3p  
template < typename T >   struct picker_maker \TTt!"aK  
  { x"n)y1y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &{H LYxh   
} ; J:Ncy}AO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s2iL5N|"Q  
  { @}iY(-V  
typedef picker < T > result; Y@R9+ 7!  
} ; ,lr\XhO  
=@0/.oSD  
下面总的结构就有了: qr_:zXsob_  
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。 V [r1bF  
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。 Pvu*Y0_p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CWS&f g%o{  
至此链式操作完美实现。 a<mM )[U  
\XT~5N6  
)0p7d:%mV  
七. 问题3 dSw%Qv*y  
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。 QPT%CW61M  
*HXx;:  
template < typename T1, typename T2 > k1Thjt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p}O[A`  
  { >'96SE3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *Z C$DW!-  
} Hlye:.$  
KJ;NcUq  
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: !Au9C   
\rY<DxtOq  
template < typename T1, typename T2 > K"U[OZC`  
struct result_2 @Zov&01  
  { -iJ @K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,CA3Q.y>|  
} ; ]\Q9j7}37+  
<\C/;  
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? } qn@8}  
这个差事就留给了holder自己。 i*-L_!cc:  
    H_<hZ UB  
> lIQM3  
template < int Order > /$,~|X;&  
class holder; EoD[,:*  
template <> Ec;{N  
class holder < 1 > ZVX!=3VT  
  { 5zR9N>!c  
public : f+iM_MI  
template < typename T > ^t#W?rxp&  
  struct result_1 +U];  
  { 9 9S-P}xd  
  typedef T & result; VwxLElV  
} ; huw|J<$  
template < typename T1, typename T2 > wc.T;(  
  struct result_2 H|i39XV  
  { J_ S]jE{  
  typedef T1 & result; ?,0 5!]  
} ; An0Zg'o!G  
template < typename T > ?cdjQ@j~h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SByn u  
  { +X&b  
  return (T & )r; Zr U9oy&!C  
} ?*h 2:a$  
template < typename T1, typename T2 > &m J +#vT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h8me.=S&  
  { WC<K(PP  
  return (T1 & )r1; uw,p\:D&  
} s#*T(pY  
} ; 38Bh9>c3  
mFdj+ &2\  
template <> eH9Ofhsry  
class holder < 2 > /<WK2G  
  { Hp!c\z;  
public : N akSIGm  
template < typename T > fXJbC+  
  struct result_1 [TFd|ywn  
  { 7(oX 1hN  
  typedef T & result; vOKWi:-U  
} ; Ug1n4X3FKn  
template < typename T1, typename T2 > lE@ V>%b  
  struct result_2 d}`Z| ex  
  { 8Q2qroT  
  typedef T2 & result; ':jsCeSB  
} ; @CJ`T&  
template < typename T >  edv&!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V`/D!8>  
  { FhkS"y  
  return (T & )r; /PuN+M  
} Sl RQi:  
template < typename T1, typename T2 > cB ,l=/?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vm y?8E6+  
  { bb ]r  
  return (T2 & )r2; 6bXR?0$*M.  
} ToVi;  
} ; ;&N=t64"  
vL,:Yn@b  
&+v!mw>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Xbp~cn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <*4BT}r,^2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BD (Y =g  
>.)m|,  
return l(i, j) = r(i, j); :g`j gn 0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ][IEzeI_LN  
)* \N[zm  
  return ( int & )i; d}2$J1`  
  return ( int & )j; ?Dr K2;q  
最后执行i = j; --}5%6  
可见,参数被正确的选择了。 " A}S92  
X5hamkM*m  
f*IC ZM  
Z&VH7gi  
x]=s/+Y  
八. 中期总结 c6@7>PM  
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: }+{ ? Ms  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 } qf=5v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f=L&>X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q*J8`J:#^R  
~5Cid)Q}@o  
K_" denzT+  
TOe=6 Z5h  
/#C}1emK  
OrJuE[R.  
九. 简化 :~Z -K\  
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。 TJY  [s-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'Cv>V"X: `  
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: BM,]Wjfdj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H`:2J8   
  +-*/&|^等 z{N~AaY  
2. 返回引用。 P,}cH;w6Ck  
  =,各种复合赋值等 fUg<+|v*  
3. 返回固定类型。 5>e#SW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m'b9 f6  
4. 原样返回。 MN.h,^b  
  operator, Ddr.kXIpo  
5. 返回解引用的类型。 2.>WR~ \  
  operator*(单目) Sz_{#-  
6. 返回地址。 Z?);^m|T  
  operator&(单目) o;zU;pkB  
7. 下表访问返回类型。 UCz\SZ{za  
  operator[] [@&0@/s*t'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `;7eu=  
  operator<<和operator>> e@ mjh,  
*:+&Sx L  
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。 X^td`}F/=V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: djk?;^8  
Jx jP'8  
template < typename Left > +~x'1*A_  
struct value_return %lbDcEsf9  
  { A%[ BCY_  
template < typename T > s.#%hPX{  
  struct result_1 |}-bMQ|  
  { _-M27^\vV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S#^2k!(|G  
} ; 5OR2\h!XZt  
~v$1@DQ}  
template < typename T1, typename T2 > >]!8f?,  
  struct result_2 cUH. ^_a  
  { ,'nd~{pX"(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3b d(.he2u  
} ; jGSY$nt9  
} ; ieL7jN,'m  
]VCVV!G_=n  
9Ev<t \B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ev'` K=n8  
V4 `  
下面我们来剥离functor中的operator() ~\oF}7l$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p|gzU$FWbk  
:Rftn6!  
return l(t) op r(t) e2><Y<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'e(]woe  
return op l(t) T) Zef  
return op l(t1, t2) ' a>YcOw  
return l(t) op )-s9CWJv  
return l(t1, t2) op 'xP&u<(F  
return l(t)[r(t)] $1E'0M`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k Xg&}n7  
Lhz*o6)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: sc0.!6^'V  
单目: return f(l(t), r(t)); =.48^$LWx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \x7^ly$_  
双目: return f(l(t)); h]>QGX[kC  
return f(l(t1, t2)); P2!+ZJ&  
下面就是f的实现,以operator/为例 28! ke  
"M !]t,?S  
struct meta_divide /=(PMoZu  
  { TlEd#XQgf&  
template < typename T1, typename T2 > j%`% DQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4F`&W*x  
  { z|$M,?r'  
  return t1 / t2; WR<?_X_  
} :u9OD` D  
} ; ~z kzuh  
gJZH??b  
这个工作可以让宏来做: LsI8T uv  
zCe[+F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k6$Ft.0d1Z  
template < typename T1, typename T2 > \ (k^o[HF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _yRD*2 !;  
以后可以直接用 B{lj.S` mB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {6tj$&\)  
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 qN"Q3mU^h*  
(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。。。) "OO)m](w  
YctWSfh  
SYd6D@^2j  
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 xjy(f~'  
8-PHW,1@a3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,gdud[&|;  
class unary_op : public Rettype rQD^O4j R  
  { OfK>-8  
    Left l; idNra#  
public : !kS/Ei  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |pG%]?A  
.nzN5FB U  
template < typename T > G`Df'Yy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,(A $WT@e  
      { Fy$f`w_H@  
      return FuncType::execute(l(t)); 2 oo/KndU  
    } o* ~aB_  
6Vj=SYK  
    template < typename T1, typename T2 > @GWJq 3e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bs&>QsI?j  
      { 8Drz i!}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gkmV; 0  
    } n'@*RvI:  
} ; >/4N:=.h  
=z!^O T6eb  
.>a [  
同样还可以申明一个binary_op {SkE`u4Sz  
f#kT?!sP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E 1`TQA  
class binary_op : public Rettype :>y;*x0w  
  { X`fb\}~R(  
    Left l; ka_(8  
Right r; ^D76_'{  
public : hS1I ;*t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} al"=ld(  
L++qMRk9  
template < typename T > D&{CC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T I|h  
      { v1rTl5H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v`@NwH<r  
    } bd\%K`JQ{  
s1]m^,  
    template < typename T1, typename T2 > G}Ko*:fWS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?C`r3  
      { *XOLuPL>6)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X;1yQ |su  
    } Ms#rvn!J  
} ; p,.6sk  
aJ QzM  
fC".K Yjp  
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 !nsx!M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %:v<&^oDlm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "~mY4WVG  
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。 a4[t3U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q5b9q$L$  
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。。。 >xXC=z+g]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KM+[1Ze$  
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) 8iTB  
下面是修改过的unary_op xnf J ruT  
uBl&{$<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9a]{|M9  
class unary_op \zc R7 5  
  { as(/ >p  
Left l; >=4('  
  J5(^VKj  
public : {- &`@V  
S=gb y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O0FUJGuTS  
U:z5`z!  
template < typename T > ]q~bi<E9W  
  struct result_1 n@L@pgo%~  
  { U\u07^h[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ez5J+  
} ; W4,'?o  
('{aOiSH  
template < typename T1, typename T2 > _, E/HAX  
  struct result_2 Cs(sar:7  
  { >(-A"jf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &)jq3  
} ; _RIlGs\.  
bZ_TW9mq  
template < typename T1, typename T2 > pztfm'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,kf.'N  
  { q|:wzdmNZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7{]dh+)  
} Se_]=>WI  
X 5\xq+Ih  
template < typename T > 2kt0Rxg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |;7mDhj=  
  { :G6aO  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4&=</ok6`0  
} B]H8^  
^vPsp?  
} ; F(#?-MCs  
#%2d;V  
yx|{:Li!  
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 qDG2rFu&[  
好啦,现在才真正完美了。 T@=C2 1  
现在在picker里面就可以这么添加了: b"Q8[k |d  
=kfa1kD&{  
template < typename Right > )|vy}Jf7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s[sv4hq  
  { 14" 57Jt8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J jm={+@+  
} eZ+6U`^t  
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。 .>eRX%  
vc&v+5Y  
pY@QR?F\  
!6 L!%Oi  
:dh; @kp  
十. bind p<{P#?4 g  
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。 tsJR:~  
先来分析一下一段例子 oX8EY l  
mEbI\!}H0  
e b} P/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *!ng)3#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ps>:|j+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 . }/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。 $L 8>Ha}  
我们来写个简单的。 rD~/]y)t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .wD $Bsm`t  
对于函数对象类的版本: `!/[9Y#Hp  
L/[VpD  
template < typename Func > $3 P De  
struct functor_trait u\Ylo.)b  
  { $TmEVC^ 0  
typedef typename Func::result_type result_type; g{Al:}u>  
} ; (^35cj{s  
对于无参数函数的版本: AU3Rz&~  
HWsV_VAw}  
template < typename Ret > 0\{dt4nW&O  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fj;ZGbg-O  
  { )\#*~73  
typedef Ret result_type; h@Ea5x  
} ; mpug#i6q  
对于单参数函数的版本: NX,m6u  
.@E5dw5  
template < typename Ret, typename V1 > Yu\$Y0 {]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N?ccG\t  
  { R\5,H!V9n  
typedef Ret result_type; &F uPd}F  
} ; a1~|?PCbY  
对于双参数函数的版本: 9gcW;  
&J&'J~N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o6px1C:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -n&&d8G^s  
  { 3"7Q[9Oj  
typedef Ret result_type; j*<J&/luYZ  
} ; 6[3Xe_  
等等。。。 /iFn =pk1?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AN Fes*8j  
IQ @9S  
template < typename Func > S>0%jCjW  
struct func_return `P;r[j"  
  { }bv+^#  
template < typename T > PPB/-F]rr  
  struct result_1 (s,&,I=@  
  { ID2->J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qc3d<{7\~  
} ; A.vAk''(}+  
{&,p<5o  
template < typename T1, typename T2 > j|[rT^b@  
  struct result_2 9?H$0xZV  
  { SYY x>1;8`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^)~Smj^d  
} ; Wp>t\S~N  
} ; 'vd&r@N  
|@u2/U9  
O~*i_t*i9{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 miaH,hm  
6}TunR  
template < typename Func, typename aPicker > y>y2,x+[  
class binder_1 ?Ts]zO%%Z  
  { Gk*u^J(  
Func fn; IQPu%n{0v  
aPicker pk; R^.PKT2E  
public : k~8-E u1  
ik(Du/  
template < typename T > /P*XB%y  
  struct result_1 t2o{=!$WH  
  { Ojc Tu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; + +}!Gfc?s  
} ; $Y|OGZH8E  
|reA`&<q  
template < typename T1, typename T2 > 09-8Xzz  
  struct result_2 ] zol?  
  { 9r].rzf9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R'k `0  
} ; >J7slDRo  
=7<JD}G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lV$JCNe  
=HCEUB9Fs  
template < typename T > qS vV |G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~.W]x~X$  
  { r'OqG^6JFN  
  return fn(pk(t)); SUc%dpXZa  
} XPX?+W=mv  
template < typename T1, typename T2 > (SyD)G\rj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W#F9Qw  
  { Hh1_zd|  
  return fn(pk(t1, t2)); XGB\rf vS  
} @ b!]Jw  
} ; NfvPE]S  
\jiE :Qt  
SY +0~5E  
一目了然不是么? f kZHy|m  
最后实现bind  g{Hgs  
/TpTR-\I0  
*D?_,s  
template < typename Func, typename aPicker > ..} P$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y!=,u  
  { 7[1Lh'u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SboHo({5VA  
} wb$uq/|  
.g8*K "  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u"HGT=Nl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [7vV#s3kJ  
Uj(0M;#%o+  
十一. phoenix 62sl6WWS3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PQ 4mNjXN  
RsZj  
for_each(v.begin(), v.end(), sUG!dwqqd  
( 3(WijtH  
do_ +HS]kFH  
[ eN=jWUoCh  
  cout << _1 <<   " , " 3YvKHn|V"  
] ~m6=s~Vn  
.while_( -- _1), gK rUv0&F  
cout << var( " \n " ) }p~2lOI  
) "#~>q(4^  
); ;M3%t=KV  
fQfn7FaW_\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [|Qzx w9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zgwez$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $:~;U xh=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \l59/ZFan  
uN`/&_$c  
8qyEHUN2q  
template < typename Cond, typename Actor > &en. m>9,  
class do_while sy"}25s  
  { /.SG? 5t4  
Cond cd; MKBDWLCB  
Actor act; {srP3ll P  
public : jri"#H  
template < typename T > q/ljH_-  
  struct result_1 ?9~^QRLT  
  { `==l 2AX  
  typedef int result_type; i=gZ8Q=H  
} ;  lbHgxZ  
aZmN(AJ8v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Tc^ 0W=h  
j*.;6}\o  
template < typename T > Jy(G A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +bznKy!  
  { |&#N&t  
  do jYp!?%!  
    { ?AyxRbk  
  act(t); ;iKLf~a a  
  } ,:t,$A  
  while (cd(t)); :H]d1  
  return   0 ; PeJ#9hI~rQ  
} -EiTP:A  
} ; G[k3`  
Vm%G q  
`p()ko  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mh3S?Uc  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~Zr}QO}G  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jqaX|)8|$  
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。 >PA*L(Dh%  
下面就是产生这个functor的类: &s".hP6  
t{>K).'  
D{+@ ,C7B  
template < typename Actor > 5MnP6(3$  
class do_while_actor 'gf[Wjb,%  
  { kSz+UMC-7:  
Actor act; !y d B,S  
public : vfkF@^D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =ANr|d  
8B G Z  
template < typename Cond > <wS J K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9 5,]86  
} ; V#ELn[k  
&Gt{9#  
5&n:i,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uRb48Qy2  
最后,是那个do_ ]yPK}u  
 R0Vt_7  
Eg)24C R 4  
class do_while_invoker (%B{=w}8  
  { `H! (hMMV  
public : ?, pwYT0g  
template < typename Actor > q=X<QhK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "KIY+7@S}  
  { T1d@=&0"  
  return do_while_actor < Actor > (act); vFk@  
} lAN&d;NU6Z  
} do_; > Z+*tq  
9Vt ^q%DC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3'uXU<W!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pbx*Y`v  
最后来说说怎么处理break和continue 63 oe0T&  
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。 $4{sP Hi)I  
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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