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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "p; DQ-V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bOFLI#p&  
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, 0 iE).Za0g  
eHJ7L8#  
sogbD9Jc  
87Uv+((H  
  class filler 5ya3mN E  
  { IMR|a*=`c  
public : x2B"%3th0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X@Bpjg  
} ; -#o+x Jj  
m Zh VpIUO  
6P~"7k  
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: (g)@wNBW  
&59#$LyH`%  
6^aYW#O<Ua  
b mm@oi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6m" 75  
1h#k&r#*3  
qN0#=X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y1'.m5E  
I>3]4mI*a  
8k1 r|s@d  
ygW@[^g  
二. 战前分析 #-Rz`Y<&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 aK&+p#4t  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vedMzef[@>  
oU@ljSD  
F^NR qE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZYt __N  
  /* --------------------------------------------- */ 55cldo   
vector < int *> vp( 10 ); ]6;AK\9TM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X@:fW  @  
/* --------------------------------------------- */ /T(\}Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  ke#;1  
/* --------------------------------------------- */ 4@V] zfu^Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5p|@)  
  /* --------------------------------------------- */ &+j^{a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (rG1_lUDu  
/* --------------------------------------------- */ >YBpB,WND  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HV9SdJOf  
@NNLzqqY  
>h[!gXL^  
/kA19E4  
看了之后,我们可以思考一些问题: H/3Zdj 9  
1._1, _2是什么? \zI&n &T  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4 ufLP DH  
2._1 = 1是在做什么? q-G|@6O  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 P\mm8s`f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9i<-\w^$  
_o?(t\B9{  
c9 uT`h  
三. 动工 !~N4}!X3du  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .lBY"W&{  
mVK9NK  
v|I5Gz$qpa  
k4$q|x7+%  
template < typename T > J=X% xb  
class assignment <VU4rk^=  
  { y,&M\3A  
T value; :2pBv#\"qk  
public : ]X~g@O{>_  
assignment( const T & v) : value(v) {} )h0E$*  
template < typename T2 > LZ)m](+M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oe |e+  
} ; uK:-g,;  
0c61q Q6  
eM+;x\jo?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -z0{\=@#m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !NYM(6!(  
daIL> c"  
?GNF=#=M  
, imvA5  
  class holder n+qVT4o  
  { ewrWSffe  
public : EO&ACG  
template < typename T > /HuYduGdP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WQ}!]$<"y  
  { j 3MciQ`  
  return assignment < T > (t); nbASpa(  
} uT}TSwgp  
} ; b3b~T]]  
v$m[#&O^V?  
0 BCGJFZ{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +%Y c4  
mp,e9Nd;  
  static holder _1; 7_40_kwJi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f4k5R  
eq~c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `MsYgd  
而不用手动写一个函数对象。 T_x+sv=|X!  
WYC1rfd=  
As+;qNO  
'K3 s4x($  
四. 问题分析 vzcBo%  
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。  l}0V+  
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。 l-S'ATZ0p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E,LYS"%_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F[kW:-ne@Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V`\f+Uu  
T1Q sW<*j  
五. 问题1:一致性 E ;!<Z4  
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?| V 7l{hEo3?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }11`98>B6:  
%i&/$0.8  
struct holder hOB\n!  
  { eky(;%Sz  
  // $}nh[@  
  template < typename T > '^U tbp2<  
T &   operator ()( const T & r) const 9c6GYWIFt&  
  { h ??C4z  
  return (T & )r; c',:@2R  
} &'(a$ S>v  
} ; rMHQzQ0%  
*NW QmC~  
这样的话assignment也必须相应改动: ;4G\]%c)E{  
Fi'M"^:r {  
template < typename Left, typename Right > z]c,} Q  
class assignment OwA~(  
  { (9}eF)+O  
Left l; ;T.s!B$Uu  
Right r; nU&NopD+*G  
public : bEBBwv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yQZ/ ,KX  
template < typename T2 > *`ZB+ \*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #*$_S@  
} ; 0\'Q&oTo  
I f3{E  
同时,holder的operator=也需要改动: -R&E,X7N  
+YkW[a\4  
template < typename T > l Io9,Ke  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F#1 Kk#t  
  { 1l+kO,X]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z'Exw-ca  
} ACigeK^C}E  
Q1`<fD  
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。 6F*-qb3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rFmKmV  
/5Zp-Pq  
return l(rhs) = r; y9C;T(oi;  
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。 S jVsF1d_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X,TTM,1w  
@S}/g/+2  
template < typename Tp > )sW6iR&_i  
class constant_t 7uPZuXHxcu  
  { r$GPYyHK  
  const Tp t; l'*^$qc  
public : ]V36-%^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ><NI'q*cQ  
template < typename T > <0u\dU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A%Bgp?B  
  { z\fW )/  
  return t; qoC]#M$oo#  
} khU6*`lQ  
} ; 7/H^<%;y  
fJN*s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1, "I=  
下面就可以修改holder的operator=了 ~+O`9&  
K8HIuQ!=  
template < typename T > #l*a~^dhqC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?YF${  
  { $#%U\mI z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  hv+|s(  
} 4q>7OB:e  
"]VDY)  
同时也要修改assignment的operator() gi6g"~%@q1  
Deg!<[Nw  
template < typename T2 > pheE^jUr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GE1i+.+-.  
现在代码看起来就很一致了。 0A;" V'i  
>~I#JQ%  
六. 问题2:链式操作 q#P$'7"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v(DwU!  
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。 I eG=J4:*  
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。 )~ 0}Et l  
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。 o:2Q2+d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D.'h?^kA  
OT%0{2c"]  
template < typename T > ]N*L7AVl  
struct result_1  _e%dM  
  { v" }WP34  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G&q'#3ieC  
} ; 1/B]TT  
'E4AV58.  
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: eR:b=%T8  
opsQn\4DZ?  
template < typename T > W'a(oI  
struct   ref hd+]Ok7"  
  { l)4O .*  
typedef T & reference; sI_7U^"[  
} ; eGm:)   
template < typename T > $ +;+:K  
struct   ref < T &> /;?M?o"H  
  { \(I0wEQo$  
typedef T & reference; @q K]JK  
} ; U{6oLqwq3Y  
`@[l\.Vt:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HBH$  
i AdGgK  
template < typename T > @@I7$*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7kKuZW@K-  
  { 0ZMJ(C  
  return l(t) = r(t); 4({( i  
} C{ EAmv'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 oM!xz1kVL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :.k ZR;  
07V8;A<,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,7W:fwdR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {( #zcK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bu>qsU3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j~;;l!({i  
最后的布局是: cHx%Nd\  
                Add OS-sk!  
              /   \ ^W~p..DF  
            Divide   5 &(EHq  
            /   \ j[I`\"  
          _1     3  v,=v  
似乎一切都解决了?不。 Lxv6!?v|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 * z'8j  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "wAf. =F  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: oH^(qZ8W  
As~(7?]r  
template < typename Right > w~z[wmOkp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #2RiLht  
Right & rt) const :_5/u|{  
  { <3 TA>Dz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :4:N f  
} aTd D`h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "g>.{E5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )"Q*G/+2Ie  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Wy4$*$  
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。 c~0{s>  
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。 oc7$H>ET1  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M*sR3SZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mMSh2B  
+vW)vS[  
template < class Action > :w`3cw Q  
class picker : public Action Kv37s0|g  
  { g:7,~}_}^  
public : j~E",7Q'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 20b<68h$:  
  // all the operator overloaded Fk "Ee&H)(  
} ; hoM|P8 }rh  
k1^\|   
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。 LJFG0 W  
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: ]0c+/ \b&  
|F[=b'?  
template < typename Right > j'?7D0>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YAVy9$N-  
  { .B72C[' c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hB9Ee@  
}  x}TS  
p8}(kHUp(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > POAw M  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 H#i{?RM@l  
2o3EHZ+]cm  
template < typename T >   struct picker_maker )@gZ;`n  
  { 7j$Pt8$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !345 %,  
} ; p5\]5bb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :kMHRm@{  
  { x YfD()w<I  
typedef picker < T > result; d>0 +A)6>  
} ; K4Sk+ v  
&<y2q/U}  
下面总的结构就有了: fX~'Zk\u  
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。 31WC=ur5  
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。 Vw tZLP36  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^T5X)Nu{=C  
至此链式操作完美实现。 h6_(?|:-(  
C NsNZJ  
m8R9{LC  
七. 问题3 6at1bQ$  
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。 bWWXc[O2&(  
vb Y3;+M>  
template < typename T1, typename T2 >  6e,xDr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  =<}<Ny  
  { K+*Q@R D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;5_{MCPM  
} m)v''`9LU  
mLh kI!4[  
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: dS2G}L^L  
#KxbM-1=  
template < typename T1, typename T2 > e~l#4{w  
struct result_2 ;U9J++\d<A  
  { QaIjLc~W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fd]\txOXj  
} ; oA] KE"T  
$ _j[2EU  
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? T9W`?A  
这个差事就留给了holder自己。 rxn Frx  
    p)aeH`;O  
\Ig68dFf%  
template < int Order > K5Q43 e1  
class holder; {\H/y c|@  
template <> 1CU>L[W)  
class holder < 1 > mw$r$C{  
  { aNcd` $0  
public : IU FH:w]  
template < typename T > M<O{O}t<  
  struct result_1 :W#rhuzC  
  { +4;uF]T  
  typedef T & result; (jjTK'0[  
} ; zGKyN@o  
template < typename T1, typename T2 > j#r6b]k(Hv  
  struct result_2 YHNR 3  
  { `?T#Hl>j  
  typedef T1 & result; 3@+b }9s8  
} ; [x=jH>Y  
template < typename T > -fhN"B)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L`f^y;Y.  
  { U,#yqER'r  
  return (T & )r; o#) {1<0vg  
} 'c2W}$q  
template < typename T1, typename T2 > XU!2YO)t;!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =4V&*go*\  
  { *B`Zq)  
  return (T1 & )r1; dQoYCS}IaV  
} 4[Z\ ?[  
} ; glDcUCF3  
v+p {|X-  
template <> d->|EJP  
class holder < 2 > ]Chj T}  
  { rX_@Ihv'  
public : X%z }VA  
template < typename T > +$4(zP s@  
  struct result_1 L,y6^J!  
  { 8n1'x;  
  typedef T & result; ! cKz7?w  
} ; B9p?8.[  
template < typename T1, typename T2 > s { #3r  
  struct result_2 Uc/+gz Z;  
  { mc=LP>uoS  
  typedef T2 & result; DPi_O{W>  
} ; 5T sUQc  
template < typename T > J+rCxn?;g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F, U*yj  
  { @SCI"H%[  
  return (T & )r; J>fQNW!{  
} mF` B#  
template < typename T1, typename T2 > UOQEk22  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +)JpUqHa  
  { h(WrL  
  return (T2 & )r2; a]Lp?  
} ga?*DI8w  
} ; d%l{V6  
^u 3V E  
OL4z%mDZi  
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> >。 s4&^D<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U qG .:@T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {vAE:W.s  
$w"$r$K9K  
return l(i, j) = r(i, j); /cc\fw1+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 06jqQ-_`h  
 hi g2  
  return ( int & )i; [+O"<Ua  
  return ( int & )j; .<kqJ|SVi  
最后执行i = j; C9p"?vX  
可见,参数被正确的选择了。 THmb6^  
u2 `b'R9  
2]%h$f+  
Bl=tYp|a  
9UvXC)R1  
八. 中期总结 eQQ>  
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: ^CwR!I.D}4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wAnb Di{W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !w&kyW?e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zYl#4O`=c  
C8F7bG8c  
 }fp-5  
3fN.bU9_  
Z7 E  
'X shmZ0&  
九. 简化 qzb<J=FAU  
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。 R8.CC1Ix  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K~ ;45Z2  
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: '\jd#Kn'h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (b`]M`Fc  
  +-*/&|^等 %YOndIS:  
2. 返回引用。 L(X6-M:  
  =,各种复合赋值等 \QmCeB  
3. 返回固定类型。 N!*_La=TuH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uZ;D!2Q a  
4. 原样返回。 z=$jGL  
  operator, 7FRmx 4(!  
5. 返回解引用的类型。 IIq1\khh  
  operator*(单目) ;sHN/eF  
6. 返回地址。 >>[ G1   
  operator&(单目) qKJSj   
7. 下表访问返回类型。 Y!;|ld  
  operator[] |!y A@y?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #r3l[ bKK  
  operator<<和operator>> |HZTN"  
pmX#E  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9cJH"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8i?l02  
.7n\d55a  
template < typename Left > ?McQr1  
struct value_return PTj&3`v  
  { 2)j0Ai%  
template < typename T > s3W@WH^.  
  struct result_1 ak:c rrkx  
  { Q X%&~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  ,m,)I  
} ; q4V7  
s: 3z'4oX  
template < typename T1, typename T2 >  6m6zA/  
  struct result_2 <8,cuX\  
  { ne^imht  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _V\Bp=9W  
} ; ^B+!N;  
} ; !+:ov'F  
\e`~i@) ~Z  
)#LpCM,a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Un6/e/6,  
Xt#1Qs  
下面我们来剥离functor中的operator() H{t_xL)k.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cHa]xmy%r'  
t=xOQ 8  
return l(t) op r(t) ntmyNf?;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x"~~l  
return op l(t) t!I aUW  
return op l(t1, t2) hHDOWHWE  
return l(t) op Y6&wJ<   
return l(t1, t2) op +*_5tWAc  
return l(t)[r(t)] `SVmQSwO[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l&}y/t4%  
CpJ0m-7aIH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uPniLx\t:  
单目: return f(l(t), r(t)); Y[ N^p#t{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lSH6>0#B  
双目: return f(l(t)); pC_O:f>vJ  
return f(l(t1, t2)); pJ ?~fp  
下面就是f的实现,以operator/为例 Pzb|t+"$  
MCdx?m3]  
struct meta_divide p6vKoI#T  
  { "]\+?  
template < typename T1, typename T2 > mA{~Pp Sb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [xKd7"d/n  
  { iPrLwheb  
  return t1 / t2; N:9>dpP}O  
} 8| $3OVS  
} ; Ka,^OW}<%q  
B4]`-mahO  
这个工作可以让宏来做: ]~\sA  
qgDRu]ba  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }mZwd_cK  
template < typename T1, typename T2 > \ <r3J0)r}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JCW\ *R  
以后可以直接用 <EST?.@~+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |`;54_f  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 It75R}B   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !\ g+8>  
KWWa&[ev)  
ox ;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3 zn W=  
E#F/88(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Jv[xY~  
class unary_op : public Rettype kkK kf'  
  { t>H`X~SR?  
    Left l; K).n.:vYZ  
public : mRZ :ie  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]f1{n  
YX*Qd$chZ  
template < typename T > hxS 6:5Uc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R-P-i0 ~  
      { K+6e?5t  
      return FuncType::execute(l(t)); qL94SW;  
    }  kQ   
Ldn8  
    template < typename T1, typename T2 > CXCpqcC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dnc<sd;  
      { xGI, Lk+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \8uIER5)  
    } )+Oujt  
} ; U#1bp}y  
0T>H)c6:\  
3su78et}  
同样还可以申明一个binary_op x1ztfJd  
F!.E5<&7=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vpU#xm.K  
class binary_op : public Rettype r4,VTy2Qe  
  { ?^j^K-rx  
    Left l; $u/E\l  
Right r; +NFzSal  
public : z ;u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <ioO,oS'  
F H1Z 2  
template < typename T > R CkaJ3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { m| pl  
      { 7G)H.L)$m"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *]i!fzI']  
    } 5 Qoew9rA  
!u]1 dxa  
    template < typename T1, typename T2 > 4Yl;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lHV[Ln`\x  
      { ?i`l[+G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L_w+y  
    } 7+hK~  
} ; c=AOkX3UD  
LbtX0^  
HD N9.5 S  
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 07Ed fe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t&9A ]<n%,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \RVW  
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。 nbG/c80  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @X3{x\i'I  
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。。。 D13Rx 6b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rcGb[=Bf  
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) 2[gFkyqe  
下面是修改过的unary_op  ykrr2x  
ujJI 1I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ` }3qhar  
class unary_op yAN=2fZm  
  { G"T',~  
Left l; )Af~B'OUd  
  S(mF%WJ  
public : {hJXj,  
M?/jkc.8H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M4WiT<|]R  
mE^o-9/  
template < typename T > 4tx|=;@0  
  struct result_1 -WQ^gcO=7  
  { ,<A$h3*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .6OgO{P:  
} ; IuZ) [*W  
TT9z_Q5~  
template < typename T1, typename T2 > {-A^g!jT&  
  struct result_2 |+$%kJR=  
  { 1jX3ey~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6; Y0a4Ax  
} ; cJgBI(S5  
,TRTRb;  
template < typename T1, typename T2 > $#|gLVOQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <94_@3  
  { (5Sivw*mP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IG3,XW  
} 6DZ),F,M  
Iyo@r%I  
template < typename T > &P,^.'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?X&6M;Zi  
  { zX#%{#9  
  return OpClass::execute(lt(t)); `HuCT6O  
} eyp,y2Tz  
*. &HD6Qr  
} ; x3rlJs`$;  
8t=(,^c  
_ %%Z6x(  
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 U&Qy-M  
好啦,现在才真正完美了。 4:9KR[y/  
现在在picker里面就可以这么添加了: A6oq.I0  
G Xt4j  
template < typename Right > 0R0{t=VJZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LB/C-n.`  
  { K 0hu:1l)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  mA7m  
} 3Oa*%kP+  
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。 @/&b;s73  
>h+349  
+\"-P72vjk  
 d^(1TNS  
CB~Q%QLG  
十. bind *MI*Rz?4  
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。 kbPE "urR  
先来分析一下一段例子 7a=S  
=_]2&(?  
"S&%w8V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >]=j'+]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *;|`E(   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MuBx#M/  
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。 ouHu8)q'r  
我们来写个简单的。 _73h<|0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `c+/q2M  
对于函数对象类的版本: Y qcD-K  
iBudmT8  
template < typename Func > gN {'UDg  
struct functor_trait 7DlOW1|  
  { h3gWOU  
typedef typename Func::result_type result_type; IHC1G1KW=A  
} ; :D7|%KK  
对于无参数函数的版本: oR p:B &  
TEsnNi 1  
template < typename Ret > D7"p}PD>~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [i]r-|_K  
  { \C 5%\4  
typedef Ret result_type; $ OVXk'cc  
} ; xLZd!>C  
对于单参数函数的版本: F\ctuaLC  
u-"c0@  
template < typename Ret, typename V1 > -=698h*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > htP|3B  
  { 1nPZ<^A&@  
typedef Ret result_type; w{ `|N$  
} ; ^nVl (^{  
对于双参数函数的版本: _GqS&JHSf  
n-QJ;37\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eo^/c +FG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $j)hNWI  
  { 2AVc? 9@  
typedef Ret result_type; -RJE6~>'\  
} ; &Np9kIMCB  
等等。。。 @/%{15s.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %i)B*9k  
4e9q`~ sO  
template < typename Func > YwH./)r=  
struct func_return <Q<+4Y{R  
  { 6#A:}B<?  
template < typename T > 2=ztKfsBhE  
  struct result_1  8RwX=  
  { t5 a7DD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @tRMe6 4  
} ; ~YCuO0t  
>6Lm9&}  
template < typename T1, typename T2 > Fl>]&x*~  
  struct result_2 6aOp[-Le  
  { z1,tJH0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (bn Zy0  
} ; + E"[  
} ; \.e4.[%[2-  
}jF+`!*!  
6ri\>QrF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *@V*~^V"J[  
+Zk,2ri  
template < typename Func, typename aPicker > ep(g`e  
class binder_1 U\+&cob.  
  { /vE]2Io  
Func fn; !.fw,!}hOD  
aPicker pk; `"k9wC1  
public : ED} 31L  
K X]oE+:  
template < typename T > i[semo\E  
  struct result_1 /-0' Qa+*  
  { cy~oPj]j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j?n+>/sG,  
} ; P"7ow-  
2Ohp]G  
template < typename T1, typename T2 > @LLTB(@wR  
  struct result_2 \)m"3yY  
  { GIHpSy`z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'PdmI<eXQ  
} ; klWYuStZ  
+yt6(7V*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;_<)JqUh  
JhR W[~  
template < typename T > G@d`F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EY>8O+  
  { `{FwTZ=6{  
  return fn(pk(t)); INMP"1  
} +lO'wa7|3  
template < typename T1, typename T2 > igDyp0t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #\If]w*j  
  { UCqs}U8  
  return fn(pk(t1, t2)); aW5~Be$ _  
} J.M.L$  
} ; [EHrIn  
evl -V>   
'zgvQMu  
一目了然不是么? 't>r sp+#  
最后实现bind :X .,  
6 o[/F3`  
,&a`d}g&G  
template < typename Func, typename aPicker > "2HY5 AE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4?]oV%aP)  
  { T<jfAE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .?#uxd~>  
} dU;upS_-  
w4MwD?i]R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @eQld\h'  
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。 ekzjF\!y  
Go+[uY^  
十一. phoenix }_46y*o8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q/6UK =  
&y:CW>T$/X  
for_each(v.begin(), v.end(), <Dw]yGK@  
( 6 `puTL?  
do_ 9d[qh kPu)  
[ .L;",E  
  cout << _1 <<   " , " c>Z*/>~  
] P%o44|[][  
.while_( -- _1), +*EKR  
cout << var( " \n " ) U|fTb0fB  
) z<a2cQ?XQ  
); ! sYf<  
g_D-(J`IK,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s'2Rs^,hN  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S=R 3"~p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lpEDPvD_Vm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kHU"AD}.  
8&a_A:h  
,hE/II`-d'  
template < typename Cond, typename Actor > M9V-$ _)  
class do_while ch,|1}bi  
  { .S vyj  
Cond cd;  ?f2G?Y  
Actor act; _5\AS+[x  
public : 52<~K  
template < typename T > {^&k!H2  
  struct result_1 ;mJkqbVol  
  { Y-&|VE2  
  typedef int result_type; 2lz {_9  
} ; G\/IM  
Hhf72IX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Wu{&;$  
=WRO\lgv.  
template < typename T > DPPS?~Pq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dM|g`rr E  
  { k&DGJ5m$.  
  do !`C?nY  
    { eti9nPjG  
  act(t); iB{xvyR  
  } mmN|F$;r  
  while (cd(t)); UA0tFeH  
  return   0 ; YmCbxYa7  
} LkaG[^tfN  
} ; <P pYl  
U(3(ZqP  
9A*rE.B+W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DNho%Xk  
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。 9}n,@@  
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。 o4'v> b  
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。 $n*%v85  
下面就是产生这个functor的类: &l!$Sw-u;  
o_:Qk;t  
6<76O~hNZ  
template < typename Actor > 0o;~~\fq.  
class do_while_actor #J~Xv:LgD  
  { =5_y<0`4  
Actor act; #O6 EP#B  
public : fIEw(k<*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C >kmIw'  
o>K &D$J;O  
template < typename Cond > DrFur(=T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3jg'1^c  
} ; WJcVQM s  
8}K"IW  
qp1\I$Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SEU\}Ni{  
最后,是那个do_ K!7q!%Ju  
Z%;)@0~f  
)BlJ|M  
class do_while_invoker zkG>u,B}  
  { 3*2I$e!Jt  
public : ^cb)f_90  
template < typename Actor > n>T:2PQ3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [edH%S}\  
  { r+TK5|ke  
  return do_while_actor < Actor > (act); aL 8Gnqf2  
} i?W]*V~ply  
} do_; .S6ji~;r  
CjmV+%b4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9RB`$5F ;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '2wCP EC  
最后来说说怎么处理break和continue -4%]QS  
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。 Ik-oI=>.  
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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