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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K+"3He  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {Q c,Nl [?  
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, gu:vf/  
%a FZbLK  
-*Tf.c  
',/#|  
  class filler  W =;,ls  
  { O(VWJ@EHn  
public : rT\~VJ>+i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mE_%  
} ; h=\1ZQKC)  
I L,lXB<  
hQ(^;QcSu  
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: $B7c\MR j  
|}UA=? Xl  
KDP"z  
N;,zPWa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w}#3 pU<<  
UBJYs{zz  
Nu3gkIz5z-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $2+s3)  
fDqDU  
hnH<m7  
QO0@Ax\b  
二. 战前分析 <-fvYer  
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。 BMI`YGjY1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 w,up`W7,  
K\xnQeS<W  
QT zN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m.!LL]]  
  /* --------------------------------------------- */ <VSB!:ew  
vector < int *> vp( 10 ); TGU7o:2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J9OL>!J  
/* --------------------------------------------- */ QAt]sat  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d3 i(UN]  
/* --------------------------------------------- */ V)`A,7X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \F-n}Z  
  /* --------------------------------------------- */ 4f~sRubK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DaJ,( DJY  
/* --------------------------------------------- */ wEwR W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $${3I4  
dQ~GE}[  
'wtb"0 }  
{&XTa`C  
看了之后,我们可以思考一些问题: x;`G n_  
1._1, _2是什么? )+|wrK:*v  
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。 M$.bC0}T  
2._1 = 1是在做什么? 60]VOQku  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 U;TS7A3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |vm-(HY!  
jSM`bE+"  
OI*ltba?  
三. 动工 *aC[Tv[-P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [s`B0V`04  
QlV(D<  
bCr W'}:de  
)P?Fni}  
template < typename T > QV.>Cy  
class assignment %rJDpB{  
  { <bo^uw  
T value; n#Dy YVb  
public : 4M>pHz4  
assignment( const T & v) : value(v) {} X lItg\R  
template < typename T2 > _>]/.w2=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z.!<YfA)  
} ; 04&S.#+(  
2O@ON/  
I4+1P1z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `?.6}*4@_A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O`1!&XT{x  
5._QI/d)'J  
7O k-T10  
0TA8#c  
  class holder ky]^N)  
  { ,/GFD[SQ  
public : tmoCy0qWz  
template < typename T > b;d7mh 4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5%(whSKZF  
  { =OtW!vx#R.  
  return assignment < T > (t); d*e8P ep  
} qdwo2u  
} ; Ws1|idAT  
/Dd x[P5p=  
eY`9J4o'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 37:tu7e~c  
Qxa Me8 (  
  static holder _1; -zMvpe-am&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?Fa$lE4  
&Ep$<kx8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VyN F)$'T  
而不用手动写一个函数对象。 }Hg\ tj}i  
f/Y7@y  
"PElQBLP:  
`>g\gaQ  
四. 问题分析 3BGcDyYE  
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。 dc4XX5Z  
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。 aM1WC 'c&)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Qj1%'wWG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Lg,ObVt!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0PFC %x  
D4(73  
五. 问题1:一致性 frm[<-~w0  
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?| Yc-5Mr8*,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E&z^E2  
FZ<6kk4  
struct holder ib 'l:GM  
  { 2-qWR<E  
  // v(JjvN21  
  template < typename T > *y|w9 r p  
T &   operator ()( const T & r) const c)N_"#&  
  { ZVJ6 {DS/  
  return (T & )r; "QS(4yw?jg  
} g8&& W_BI  
} ; *c/|/  
%rnRy<9  
这样的话assignment也必须相应改动: YqXN|&  
}j1;0kb?  
template < typename Left, typename Right > W7~_XI  
class assignment >YXb"g@.  
  { P8=J0&5  
Left l; y]obO|AH  
Right r; ?P9VdS1-  
public : r/0 #D+A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7^Us  
template < typename T2 > q[vO mes  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S/y(1.wh  
} ; FMn|cO.vEP  
d^$cx(2$D  
同时,holder的operator=也需要改动: GmJ \3]{PZ  
zK1\InP  
template < typename T > {~}:oV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pp*MHM)x|q  
  { ? N]bFW"t|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u 1}dHMoX~  
} ZJGIib  
S\sy^Kt~4:  
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。 y|*4XF<b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y,Bj,zw  
9"1=um=  
return l(rhs) = r; #z.\pd  
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。 #=Xa(<t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vu~fF@ |  
C'l\4ij)7  
template < typename Tp > j+/EG^*/  
class constant_t -~\7ZRP8  
  { 54TWFDmGi  
  const Tp t; F/p1?1M  
public : cMy?&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F{7 BY~d  
template < typename T > L7(.dO0C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d@cyQFX  
  { _3f/lG?&-  
  return t; 1uA-!T*e>  
} Ly, ];  
} ; {O!;cI~  
r[kHVT8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !{uV-c-5,  
下面就可以修改holder的operator=了 F3Vvqt*2  
U;.cXU{  
template < typename T > I|>IV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ci(BPnQ  
  { -ECnX/ "  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 98<^!mwF  
} c[OQo~m$  
M5`m5qc3  
同时也要修改assignment的operator() /n,a0U/  
6w{""K.{  
template < typename T2 > cY~lDLyB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uSC I  
现在代码看起来就很一致了。 O,J,Q|` H&  
ov!L8 9`[u  
六. 问题2:链式操作 lu1T+@t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .&^M Z8  
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。 u6\W"LW  
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。 &w%%^ +n |  
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。 l$!NEOK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mn{R>  
F>@z&a}(  
template < typename T > j=>WWlZ  
struct result_1 4=* ml}RP  
  { <sGioMr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W$" >\A0%  
} ; J/vcP  
{`L,F  
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: dUceZmAl  
z5[Qh<M  
template < typename T > 2fUz}w (  
struct   ref hM(Hq4ed,  
  { D%'rq  
typedef T & reference; IifH=%2Y  
} ; n6INI~,  
template < typename T > P(zquKm  
struct   ref < T &> {+QQ<)l^tJ  
  { ]b&qC (  
typedef T & reference; D2#.qoP #  
} ; yucbEDO.  
:OY7y`hRG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gi\UNT9x  
QV%eTA  
template < typename T > UDa\*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jZ69sDhE  
  { F8Z6Ss|v3  
  return l(t) = r(t); :3*0o3C/  
} 'P-FeN^  
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。 zB{be_Tw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zhde1JE  
<.6$zcW  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +wr 5&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RFm9dHI27  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "{(4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P1QGfp0-J  
最后的布局是: UBy:W^\g  
                Add 8c'E  
              /   \ SbpO<8}8  
            Divide   5 QGd"Z lQ  
            /   \ '^M3g-C[Jg  
          _1     3 b*qC  
似乎一切都解决了?不。 K<tkNWasQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8DNGqaH;dt  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "PPn^{bYm  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: E)l@uPA'1  
I#hzU8Cc  
template < typename Right > ;tLu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {mV,bg,}~  
Right & rt) const *YY:JLe  
  { -n$fh::^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r`/tb^  
} w-MnJ(r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %!1:BQ,p,i  
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。 +EgQj*F*  
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。 !~k-S exh  
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。 <%rG*vzi  
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。 ^k?Ig.m  
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? =2[cpF]  
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: 2myHn/%C  
F D6>[W  
template < class Action > r&ex<(I{  
class picker : public Action ^Q4m1? 40  
  { v0}.!u>Ww  
public : 5 gbJTh<JU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n.Q?@\}2  
  // all the operator overloaded Y 1vSwS%{T  
} ; w_i$/`i+  
6*2z^P9FRj  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 -xf=dzm)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: G%K<YyAP  
(UTt_ry g  
template < typename Right > `ja**re  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "-TIao#  
  { Ey u?T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m/0t; cx  
} `795 K8  
e]{X62]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aKC3T-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 b9([)8  
2 }Q)&;u  
template < typename T >   struct picker_maker PRCr7f  
  { {N$G|bm]u<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Re b^w,  
} ; k^.9;FmQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '&}B"1  
  { -K)P|'-?m  
typedef picker < T > result;  g=:C/>g  
} ; `7|v  
D|n`9yv a  
下面总的结构就有了: CtA0W\9w5a  
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。 L +s,,k  
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。 LE!3'^Zq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I=pT fkTT  
至此链式操作完美实现。 fF8g3|p:  
:U<`iJwY  
4jrY3gyBX  
七. 问题3 ,.f GZ4  
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。 ]ba O{pJi  
u<\/T&S  
template < typename T1, typename T2 > #x&1kHu<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;^FV  
  { pUr.<yc&u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TP oP%Yj"  
} 70m}+R(`  
y_8 8I:O  
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: -q\1Tlc]3  
BaTE59W  
template < typename T1, typename T2 > NQ%lwE~  
struct result_2 hM(|d@)  
  { >+fet ,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,?7U Rx*  
} ; ( _E<?  
#f~#38_  
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? U w][U  
这个差事就留给了holder自己。 Ohnd:8E  
    &}%3yrU  
B}YB%P_CWs  
template < int Order > z}N=Oe  
class holder; _y),C   
template <>  #IyxH$  
class holder < 1 > K9gfS V>]  
  { #tdI;x3  
public : (~N &ov  
template < typename T > Yt7R[|  
  struct result_1 a! P?RbW  
  { N/mTG2'<  
  typedef T & result; C jsy1gA  
} ; O%y.  
template < typename T1, typename T2 > hIC$4lR~  
  struct result_2 X5527`?e  
  { *^Wx=#w$V  
  typedef T1 & result; 2RidI&?c<  
} ;  -}{c;pT  
template < typename T > >ZuWsA0q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /WB^h6qg  
  { 4l E j/#}  
  return (T & )r; /e6\F7  
} O[;>Y'zqC%  
template < typename T1, typename T2 > uJm9h(xq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a}+|2k_  
  { soXeHjNl  
  return (T1 & )r1; x\GCsVy  
} f 6Bx>lh  
} ; ; 7[5%xM  
R-"A* /A 2  
template <> j}'spKxu  
class holder < 2 > 5EIh5Y EU>  
  { ^c!"*L0E  
public : ;dNKe.`Dg  
template < typename T > cRK1JxU  
  struct result_1 [GX5jD#  
  { 4}Y2 B$  
  typedef T & result; :e`;["(,  
} ; `\P#TBM  
template < typename T1, typename T2 > ?A;x%8}  
  struct result_2 ksT2_Ic  
  { nWfOiw-t  
  typedef T2 & result; J"L+`i  
} ; e-ILUzT  
template < typename T > ,n}X,#]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xg k~y,F  
  { lphQZ{8  
  return (T & )r; a1_7plg  
} OW\r }  
template < typename T1, typename T2 > L\XnTL{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /Zap'S/  
  { 9H$#c_zrq  
  return (T2 & )r2; oEd+  
} +dcBh Dq  
} ; Q-_&5/G  
htj:Z:C`  
hMh8)S  
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> >。 Ro`9Ibqr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yf*^Y74  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $rv&!/}]e  
;z/Z(7<; ;  
return l(i, j) = r(i, j); ;tP-#Xf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i<l_z&  
LWuciHfd+  
  return ( int & )i; 9`81br+~  
  return ( int & )j; R$IxR=hMx  
最后执行i = j; '.r_6X$7Jt  
可见,参数被正确的选择了。 <spVUp  
A'HFpsa  
~oy =2Q<Z  
EaaQC]/OX5  
(B{`In8G>y  
八. 中期总结 w5w,jD[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: OOn{Wp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ov*?[Y7|~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U}<5%"!;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E*'sk  
kAA1+rG  
:*Lr(-N-  
7)tkqfb]  
~v"4;A 6  
@&p:J0hbp  
九. 简化 uT:'Kkb!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :jlKj}4A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3oc p4x`[  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E1IT>_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ybo:2e  
  +-*/&|^等 ce@1#}*  
2. 返回引用。 }W^%5o87{  
  =,各种复合赋值等 Yl4XgjG  
3. 返回固定类型。 jD1/`g%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;c p*]  
4. 原样返回。 'c7C*6;a  
  operator, 5]pvHc  
5. 返回解引用的类型。 #@FMH*?xX6  
  operator*(单目) m:&go2Y  
6. 返回地址。 h|qTMwPr  
  operator&(单目) yuIy?K  
7. 下表访问返回类型。 Cw6\'p%l-\  
  operator[] 0M=A,`qk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (iQ< [3C=  
  operator<<和operator>> 0z&]imU  
E><$sN6  
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。 {\zTE1X9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KUJCkwQ  
pGz 5!d  
template < typename Left > Rp.42v#ck  
struct value_return czNi)4x  
  { \#Md3!MG  
template < typename T >  2%4u/  
  struct result_1 E2dl}S zp  
  { lTb4quf8I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ymH>] cUm  
} ; m1bkY#\ U|  
[g )HoR=&  
template < typename T1, typename T2 > y7pwYRY  
  struct result_2 Z~R7 G  
  { y5/frJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s0r::yO  
} ; c8z6-6`i0  
} ; Wh).%K(t  
s&v7<)*q  
Uh[MB wK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ` 1Ui  
;]v{3m  
下面我们来剥离functor中的operator() |5il5UP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7v'aw"~  
J9aqmQj('  
return l(t) op r(t) U{1%ldOJ%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xB5qX7*.  
return op l(t) p>#sR4d>  
return op l(t1, t2) Q1kZ+b&  
return l(t) op F8xz^UQO  
return l(t1, t2) op ^mH:8_=(.  
return l(t)[r(t)] To/6=$wto  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x%h4'Sm  
W%ml/ 4  
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: 1t+uMhy*y  
单目: return f(l(t), r(t)); L6d^e53AP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -@7?N6~qZx  
双目: return f(l(t)); CFK{.{d]B  
return f(l(t1, t2)); |P_voht  
下面就是f的实现,以operator/为例 3+[;  
~8JOPzK  
struct meta_divide '=AqC,\#  
  { "L4ZE4|)  
template < typename T1, typename T2 > zv .#9^/y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tJe5`L  
  { tt&#4Z  
  return t1 / t2; `d c&B  
} /,d]`N!  
} ; c T21  
(N"9C+S}  
这个工作可以让宏来做: 953GmNZ7  
HIGTo\]Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8u%rh[g'  
template < typename T1, typename T2 > \ SA{noM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hKVb#|$  
以后可以直接用 Cl6P,C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `y3*\l  
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 }A}cq!I^  
(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。。。) :>C D;  
*epK17i=  
LbkQuq/d  
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 (N6=+dNY  
8q]_> X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^*G UcQ$  
class unary_op : public Rettype Prc (  
  { 5Vc~yMz  
    Left l; 0VnRtLnqI  
public : _U|rTil  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ddh  
\J(kevX  
template < typename T > _TwE ym.V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Qu<>#[?  
      { L,yq'>*5s  
      return FuncType::execute(l(t)); 5{gv \S1  
    } }wB!Bx2  
lT?Vt`==~M  
    template < typename T1, typename T2 > XE'3p6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (%j V [Q  
      { A(9$!%#+L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !k<k]^Z\  
    } vYybQ&E/  
} ; FwE<_hq//  
v4qpE!W27~  
e%km}mA  
同样还可以申明一个binary_op 5KNa-\  
FKtG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z*R~dHr   
class binary_op : public Rettype H'IxB[  
  { !5qV}5  
    Left l; m2%n:  
Right r; %!7A" >ai  
public : ^S`N\X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mg< v9#  
d};[^q6X  
template < typename T > * V_b/Vt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ef@F!s_fI  
      { +4n}H}9l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >]HvXEdNZ|  
    } ta@fNS4  
Sim$:5P  
    template < typename T1, typename T2 > R2==<"gq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [{0/'+;9  
      { >E7s}bL"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SmS6B5j\R  
    } usNq]  
} ; 2eRv{_  
+W/{UddeKU  
|.b&\  
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 IrIW>r} -  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `46|VQAx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _&N:%;9uD  
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。 v8 II=9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L'$({  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 V#B'm?aQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =eR#]d  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) q&&uX-ez5W  
下面是修改过的unary_op Ld'3uM/  
aI;fNy /K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1]W8A.ZS  
class unary_op LWxP}? =  
  { mC$ te  
Left l; &?I3xzvK  
  qP+%ui5xR  
public : + jN)$Y3Ya  
Y3ypca&P9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UZL-mF:)&  
_QtW)\)5 \  
template < typename T > ,!^g8zO  
  struct result_1 .B! L+M< [  
  { A&d_! u>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @sRb1+nn  
} ; eH9-GGr  
V oyRB2t  
template < typename T1, typename T2 > dCWq~[[  
  struct result_2 :U faMe5  
  { yn2k!2]&T<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L(/wsw~y*  
} ; BO 3z$c1yU  
^C8f(  
template < typename T1, typename T2 > -}5dZ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zB"y^g  
  { 3P*"$fH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rY"EW"y  
} 'l1cuAP!+  
InG<B,/W?  
template < typename T > [5]* Be  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ct0%3]<J  
  { G)=+Nt\ *  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^56#{~%^?  
} >SS979  
&qV_|f;  
} ; AVp"<Uv  
?o(Y\YJf  
I -XkxDw  
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 ,`(Qs7)Xx  
好啦,现在才真正完美了。 yiczRex%rq  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6}_J;g\|  
Bn Nu/02.=  
template < typename Right > ]Wc 2$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #~6X9,x=  
  { HmpV; <t3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (Jy > ,~O  
} (!<G` ;}u  
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。 =Y R+`[bfI  
EkP(] F  
&^ =Y76  
(XQl2C  
>&|/4`HSB  
十. bind oX-h7;SD  
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。 {Yt i  
先来分析一下一段例子 p|=0EWo4U  
o&HFlDZ5jO  
{"^#CSi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =!2(7Nr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 84-7!< 6i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -axmfE?g0  
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。 i'0ol^~y6  
我们来写个简单的。 H.TPKdVX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;4(FS  
对于函数对象类的版本: ACH!Gw~  
y/ah<Y0(  
template < typename Func > RTYhgq  
struct functor_trait x;/%`gKn8  
  { r)Iq47Uiw  
typedef typename Func::result_type result_type; ?E7.x%n7X5  
} ;  av!~B,  
对于无参数函数的版本: mvBUm-X  
H{*R(S<I  
template < typename Ret > ;gW?Fnry;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nB , &m&  
  { JZ0u/x5  
typedef Ret result_type; 9/50+2F  
} ; @33-UP9o  
对于单参数函数的版本: yl~h `b4  
J_ `\}55n  
template < typename Ret, typename V1 > B ? D|B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t/:]\|]WB  
  { 51x)fZQ  
typedef Ret result_type; Edav }z  
} ; !CuLXuM  
对于双参数函数的版本: W_G'wU3R  
lmr:PX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (~n0,$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iLG~_Ob:  
  { (yi{<$ U*  
typedef Ret result_type; jiAN8t*P  
} ; Yc1ve  
等等。。。 m_1BB$lyP2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 38O_PK  
(:T\<  
template < typename Func > +wg|~Lef h  
struct func_return L-(.v*  
  { fmq9u(!R  
template < typename T > ZfN%JJOz(  
  struct result_1 fwi( qx1=}  
  { u:D,\`;)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J;7O`5J  
} ; mGqT_   
q/yL={H?  
template < typename T1, typename T2 > Sf*b{6lcC  
  struct result_2 D.R 7#^.  
  { @I|gA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fP:g}Z  
} ; ) %&~CW+  
} ; &\GB_UA  
\LpR7D  
Kdwt^8Umh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X Sw0t8  
2N:|BO>  
template < typename Func, typename aPicker > cp>1b8l6?  
class binder_1 |Ptv)D  
  { [.NG~ cpb  
Func fn; )R'~{;z }  
aPicker pk; ]J7.d$7T  
public : V}kQXz"9  
=%V(n{7=  
template < typename T > u DpCW}  
  struct result_1 \4OX]{  
  { ?ydqmj2[F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m|w-}s,  
} ; >HY( Ij<  
-(]s!,  
template < typename T1, typename T2 > rt[w yz8  
  struct result_2 %Cz&7qf"  
  { na1*^S`[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I ;Sm<P7*  
} ; fSFb)+  
g",htYoEnj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [~<X|_L G  
U6@Hgi>  
template < typename T > ^xwnX=Np  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .`3O4]N[  
  { ==\Qj{ 7`  
  return fn(pk(t)); e$3{URg  
} ]e+88eQ  
template < typename T1, typename T2 > ?W(>Yefk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z.q^`01/H  
  { 5dE@ePO[/9  
  return fn(pk(t1, t2)); M &g1'zv?/  
} 3b2[i,m<L  
} ; lef,-{X-  
R6A{u(  
=k\V~8XZ  
一目了然不是么? fGtUr _D  
最后实现bind Io81zA  
M_wj>NXZ  
#DI%l`B  
template < typename Func, typename aPicker > U- UD27  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S_VZ^1X]  
  { u2G{I?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :mwJJIjUW  
} y7quKv7L}  
*|T]('xwC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Xv%1W? >@/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,MxTT!9Su  
NM;0@ o  
十一. phoenix ;ctJ9"_g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1webk;IM  
<n)J~B^  
for_each(v.begin(), v.end(), Az}.Z'LJ  
( VM1`:1Z:$  
do_ oK5"RW  
[  Ip0~  
  cout << _1 <<   " , " Mbua!m(0  
] /Jjub3>Q  
.while_( -- _1), ;|.^_Xs  
cout << var( " \n " ) J .r^"K\  
) -r6cK,WVU  
); t0 1@h_ WS  
NT6OGBl&  
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: 1gwnG&  
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 Be=J*D!E=>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H <|ilL'fX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kf8-#Q/B  
\~]HfDu  
Z-fQ{&a{  
template < typename Cond, typename Actor > 8T7E.guYr  
class do_while wE.CZ% f  
  { _R,VNk  
Cond cd; Pd<s#  
Actor act; &p)]Cl/`  
public : xpWx6  
template < typename T > X2? ^t]-N  
  struct result_1 a5/6DK>  
  { b1(7<o  
  typedef int result_type; 3 %ppvvQ  
} ; F3XB};  
LyaFWx   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aL9 yNj}2  
/A8ua=Kn  
template < typename T > (aAv7kB&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eD4qh4|u.  
  { (h} 5*u%h  
  do Q M#1XbT  
    { L9|55z  
  act(t); Ho}"8YEXNV  
  } Rr'#OxF  
  while (cd(t)); b) k\?'j  
  return   0 ; 0h[p w   
} Z`UwXp_s  
} ; |\?mX=a.y  
s#%$aQ|Fp  
yJCqP=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3D"2yTM(  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 RObo4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Rqi= AQ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1G0U}-6RH  
下面就是产生这个functor的类: MX@t[{Gg9  
:!SVpCt3  
Wchu-]  
template < typename Actor > toq/G,N Q  
class do_while_actor @H{QHi  
  { q&/<~RC*  
Actor act; >UUcKq1M:  
public : pO^PkX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Tz\ PQ)!  
64)Fz}  
template < typename Cond > |[)k5nUQ|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7# ~v<M6  
} ; ~$I9%z7@  
WrA!'I  
uwQ~4   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PQl^jS  
最后,是那个do_ lO (MF  
U9<AL.  
Fgx{ s%&-  
class do_while_invoker .!fhy[%o:D  
  { :y/1Jf'2f  
public : 03ol6y )C  
template < typename Actor > #ujry. m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J`E,Xw>2  
  { `D44I;e^1;  
  return do_while_actor < Actor > (act); q*L>MV  
} (Dy6I;S  
} do_; >@b]t,rrK  
9H~2 iW,Q;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jGg,)~)Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bW]7$?acv  
最后来说说怎么处理break和continue y*F !k{P  
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。 @q98ac*{  
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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