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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P`9A?aG.Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 97dI4 t<  
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, .WE0T|qDX  
HbDB?s<  
,!4_Uc  
5c7a\J9>  
  class filler (Fd4Gw<sq  
  { io3'h:+9s  
public : K(<P" g(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #7ZBbq3=  
} ; /n:fxdhe  
rNC3h"i\  
ra2q. H  
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: )ixE  
Nq6CvDXi  
7~f6j:{|z  
/U]5#'i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dD<kNa}2  
IpmREl $j  
W%cPX0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b7j#a#  
lGhUfhk  
V%=t2+  
K$]B" s  
二. 战前分析 e90z(EF?0  
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。 { rn~D5R  
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 1*jm9])#  
iL1so+di  
,[#f}|s_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s%|J(0  
  /* --------------------------------------------- */ `BD`pa7.%  
vector < int *> vp( 10 ); 7S Zs/wWh%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z\ pT+9&  
/* --------------------------------------------- */ Y%@'a~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \YS\* 'F  
/* --------------------------------------------- */ $7YLU{0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _Y {g5t  
  /* --------------------------------------------- */ rID]!7~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gHshG;z*  
/* --------------------------------------------- */ {Aw3Itef  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RUu'9#fq  
nQ~L.V  
3om-,gfZ  
.R5z>:A  
看了之后,我们可以思考一些问题: j(JI$  
1._1, _2是什么? E}2[P b)e  
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。 <~w#sIh  
2._1 = 1是在做什么? X ii#Qtd.  
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。 IA `  
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。 b@hoH)<9E  
|D:0BATRP  
(p!AX<=z  
三. 动工 -<=< T@,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wf1DvsJQl  
5{TF6  
Y;>'~V#R  
(tN$G:+")F  
template < typename T > UxtZBNn8  
class assignment #cb6~AH  
  { yl%F<5  
T value; DmsloPB?_  
public : qW^l2Jff  
assignment( const T & v) : value(v) {} &ii =$4"R  
template < typename T2 > ^pa).B.`T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _Hk`e}}  
} ; yI<'J^1C[  
w2L)f,X  
$h9!"f[|j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "o^zOU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [~wcHE  
dM$S|, H  
&tIm  
r%i{a  
  class holder VuW19-G  
  { ~Y[1Me  
public : QCw<* Id+  
template < typename T > WAbhB A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l1 S1CS  
  { K<tg+(3  
  return assignment < T > (t); JnDR(s4(E  
} E?uv&evPK7  
} ; CjGI}t  
A )cb  
,e,{6Sg6gl  
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: :e;fs.C  
I<U 1V<g  
  static holder _1; ?}>tfDu'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4r*6fJ*bJ  
cS"6%:hQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZHJzh\?  
而不用手动写一个函数对象。 aXagiz\;  
Wwz{98,K  
(x@"Dp=MZW  
=[&Jxy>Y  
四. 问题分析 </QSMs  
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。 .9ne'Ta  
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。 *#_jTwQe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S0`*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MNzq}(p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ",m5}mk:4  
xT/&'$@{)  
五. 问题1:一致性 r[~$  
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?| .B*)A.   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zl5S)/A  
3^Y-P8.zdB  
struct holder $B2@mC([S  
  { RZZB?vx  
  // P}jr 8Z  
  template < typename T > |Th{*IJ <,  
T &   operator ()( const T & r) const gnGw7V  
  { ~08v]j q  
  return (T & )r; p=zm_+=  
} i]v!o$7  
} ; .uP$M(?j  
o&zV8DE_v  
这样的话assignment也必须相应改动: jX%Q  
.+<K-'&=  
template < typename Left, typename Right > {`LV{ !  
class assignment f8lww)^,v  
  { e+mD$(h  
Left l; 809-p_)B  
Right r; kAoai|m@R  
public : R/W&~t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q3:tZoeXV  
template < typename T2 > !`gg$9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ` T!O )5  
} ; ^RyrUb  
,x/j&S9!  
同时,holder的operator=也需要改动: "'Q:%_;  
]x|sT Kv2  
template < typename T > jcj)9;n=!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /%)J+K)  
  { ~VKw%WK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `PL!>oa(8  
} QS_u<B  
\0$?r4A  
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。 -l",!sV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LM} si|  
Ud](hp"  
return l(rhs) = r; = U5)m  
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。 ?2M15Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?=,tcN  
8HzEH-J   
template < typename Tp > aF:I]]TfK~  
class constant_t 1\Mcs X4  
  { G9 !1Wzs  
  const Tp t; }7V/(K  
public : z)26Ahm TV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sYz:(hZS  
template < typename T > xASj w?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xiI!_0'  
  { (.c?)_G,  
  return t; yVL~SH|  
} [;(| ^0  
} ; `{ /tx!  
*VH1(E`hl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e\89;)  
下面就可以修改holder的operator=了 Q_dFZ  
P|\,kw>l  
template < typename T > Y4_i=}\*vf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5XhV+t g.  
  { r~sGot+sQA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L{42?d  
} 6V)#Yf  
l$FHL2?Cp  
同时也要修改assignment的operator() 4l|Am3vzX  
mp#5V c  
template < typename T2 > . &e,8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y/ `fPgE  
现在代码看起来就很一致了。 gnv4.f:  
[L8gG.wy  
六. 问题2:链式操作 3laSPih[.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PtHT>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 vF_?1|*|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .Ee8s]h5W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 MV/JZ;55  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !} 1p:@  
.(sT?M`\J  
template < typename T > (i`DUF'#y  
struct result_1 {f!mm3'2v  
  { mBNa;6w?{*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3y@'p(}Az  
} ; )b =$!  
W?$ ImW  
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: y]/{W}D  
]`MRH[{  
template < typename T > { "/@,!9rJ  
struct   ref ;{>z\6N  
  { DI*xf Kt  
typedef T & reference; a`T{ 5*@  
} ; 0q/g:"|j  
template < typename T > ,xGlWH wrY  
struct   ref < T &> P6X 4m(t  
  { NE(6`Wq`  
typedef T & reference; 4'{j'kuv  
} ; $tb$gO  
t0wLj}"U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fD!O aK  
 ~d }-  
template < typename T > L<E`~\C'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bNqjjg  
  { _-EHG  
  return l(t) = r(t); t+vn.X+&  
} q* m%Fv  
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。 W2n%D& PE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "xh]>_;&'  
W nVX)o  
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 )]/!:I4e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K$rH{dUM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [E=t{&t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #Z fg  
最后的布局是: QutQG  
                Add rtY0?  
              /   \ n&@\[,B  
            Divide   5 Qd@`jwjS  
            /   \ L%<1cE))  
          _1     3 (ttO O45  
似乎一切都解决了?不。 N?~K9jGx(  
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。 ?4xTA  
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。 =6? 3c\  
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: H*l8,*M}  
/9 [nogP  
template < typename Right > eX}uZR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VDscZt)y8  
Right & rt) const C[~b6 UP  
  { gvz&ppcG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sB /*gO  
} iLFF "Hs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5^tL#  
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。 +lE 9*Gs_$  
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。 yaeX-'(Fv[  
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。 k{9s>l~'  
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。 5HmX-+XpK  
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? Xmtq~}K>  
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: 7XdLZ4ub  
@ij}|k%*  
template < class Action > nE,"3X"   
class picker : public Action _w(SHWh2  
  { (zUERw\a X  
public : 0E bs-kP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VN*^pAzlF  
  // all the operator overloaded #S QFI;zj  
} ; T#T!a0  
w(s"r p}  
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。 eRD s?n3F  
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: Nmp1[/{J  
.4U::j}  
template < typename Right > #VD[\#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DUa`8cE}  
  { 2TY|)ltsF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K47W7zR  
} (]rtBeT  
%<K`d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c^I_~OwaE  
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。 voCQ_~*)9  
DN!:Rm uc  
template < typename T >   struct picker_maker oc>,5 x  
  { M,:GMO:?a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?-J\~AXL  
} ; J,k9?nkY /  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;Cm%<vW4!  
  { 7LKNEll  
typedef picker < T > result; y~;Kf0~  
} ; _v<EFal  
+K]kGF  
下面总的结构就有了: {R]4N]l>  
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。 f5^[`b3H  
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。 "w=.2A:q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k.?b2]@$  
至此链式操作完美实现。 Q+gQ"l,95  
`AQv\@wp  
eZT923tD  
七. 问题3 +ImPNwrY  
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。 u9QvcD^'z  
umK~K!i  
template < typename T1, typename T2 > uQ. m[y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7zT]\AnO  
  { %6HDLG6@^}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6 C;??Y>b  
} ]Z2;sA  
$ !ka8) ~  
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: z`5d,M  
nO2-fW:9]  
template < typename T1, typename T2 > V6Z2!Ht  
struct result_2 -@e9!/GP,  
  { A F>!:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mRFcZ.7  
} ;  g&#.zJ[-  
I[G<aI!  
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? z^O>'9#  
这个差事就留给了holder自己。 %jim] ]<S[  
    D?;$:D"  
n ;y<!L7  
template < int Order > v|"Nx42  
class holder; rx CSs  
template <> ) j_g*<  
class holder < 1 > A9!%H6  
  { 7;+:J;xf66  
public : Zw` Xg@;xP  
template < typename T > fXEF]C  
  struct result_1 s -~Tf|  
  { -!k"*P  
  typedef T & result; vn9_tL&  
} ; hj4Kv  
template < typename T1, typename T2 > u+~Ta  
  struct result_2 p{[Ol  
  { *O+G}_}  
  typedef T1 & result; -P^ 6b(  
} ; nPD5/xW  
template < typename T > rB~x]5TH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6$lj$8\  
  { 4&2aJ_ 2 y  
  return (T & )r; &+u) +<&;(  
} *am.NH\  
template < typename T1, typename T2 > F$N"&<[c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wf +j/RxTi  
  { bO^#RVH  
  return (T1 & )r1; 5VDqx@(  
} %tT&/F  
} ; 5^~%10=  
|x3.r t  
template <> Gcna:w>6d  
class holder < 2 > qe8dpI;  
  { OEnJ".&V  
public : 7aj|-gZ  
template < typename T > M1^,g~e  
  struct result_1 )4vZIU#  
  { 9s8B>(L  
  typedef T & result; 2j+v\pjYC  
} ; }Zu>?U  
template < typename T1, typename T2 > xv4_q-r[  
  struct result_2 lU`]yL  
  {  K!VIY|U  
  typedef T2 & result; _=Ed>2M)no  
} ; NjIe2)}'  
template < typename T > 8%nb1CA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .^6"nnfA#  
  { 2;VggPpT  
  return (T & )r; Z?kLAhy!  
} C: @T5m  
template < typename T1, typename T2 > WLma)L`L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9 ,=7Uh#7  
  { -{dsl|Dl  
  return (T2 & )r2; 0'{0kE[wn  
} /f@VRME  
} ; nw){}g  
BWamF{\d1a  
O]o `! c  
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> >。 VHGOVH,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hr |De8#f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k>I[U}h  
6r4o47_t8#  
return l(i, j) = r(i, j); ;cgc\xm>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @0S3`[/U  
S\RjP*H*  
  return ( int & )i; fOs"\Y4  
  return ( int & )j; ?4GI19j  
最后执行i = j; "E =\Vz  
可见,参数被正确的选择了。 lS&$86Jo(  
'yuM=Pb  
:_E q(r  
x2(!r3a  
.>NhC"  
八. 中期总结 Yj99[ c#]  
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: z;yb;),  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !r]elX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &(UVS0=Dp,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K<'L7>s3lA  
|-GmWSK_  
mZDL=p  
yNMnByg3?  
b1Bu5%bt,:  
KLK '_)|CT  
九. 简化 m_{OCHS+  
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。 P{v>o,a.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;`Eie2y{M  
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: c |OIUc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |d\ rCq >  
  +-*/&|^等 l ps 6lnh  
2. 返回引用。 {Hxvt~P  
  =,各种复合赋值等 O&YX V  
3. 返回固定类型。 HQlhT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9t:P1  
4. 原样返回。 a=}JW]  
  operator, G66A]FIg  
5. 返回解引用的类型。 8@S7_x  
  operator*(单目) F[uy'~;@  
6. 返回地址。 |y=;#A  
  operator&(单目) 9Ps[i)-  
7. 下表访问返回类型。 ihivJ Z  
  operator[] *<?or"P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $ K1 /^  
  operator<<和operator>> {a -bew  
lIPy)25~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D.elE:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `vs= CYs  
Blv!%es  
template < typename Left > Z |wM  
struct value_return SJ$N]<d  
  { (GB2("p`  
template < typename T > h&d%#6mB  
  struct result_1 <>\s#Jf/  
  { PF5;2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pJ kaP  
} ; &iCE/  
vM@2C'  
template < typename T1, typename T2 > U%oh ?g  
  struct result_2 l1BbL5#1Q>  
  { ]4f;%pE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <j"}EEb^  
} ; m:|jv|f  
} ; Esh3 cn4  
NMq#D$T  
<%WN<T{q|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8l,`~jvU!*  
h#a;(F4_7  
下面我们来剥离functor中的operator() pUtd_8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *PQu9>1w  
v,z s dr"d  
return l(t) op r(t) %Ci`O hT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z^?1MJ:`  
return op l(t) U(#)[S,  
return op l(t1, t2) eHr|U$Rpo  
return l(t) op r~ gjn`W  
return l(t1, t2) op R'bmE:nL  
return l(t)[r(t)] I L dRN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5c50F{  
`@+}zE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: jM`)N d  
单目: return f(l(t), r(t)); P&PPX#%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {;.q?mj  
双目: return f(l(t)); ).aQ}G wx^  
return f(l(t1, t2)); h_Ky2IB$  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]iu}5]?)  
+oKp>-  
struct meta_divide Fe8JsB-  
  { EX^}#|e*h  
template < typename T1, typename T2 > ];BGJ5^j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 01v7_*'R  
  { >s#[dr\ww  
  return t1 / t2; Da_8Q(XFe  
} m# #( uSh  
} ; 0ox 8_l  
;{1J{-EA  
这个工作可以让宏来做: jtqH3xfy  
e1Kxqw7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9[qEJ$--  
template < typename T1, typename T2 > \ gp07I{0~m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w`Q"mx*  
以后可以直接用 0Y rdu,c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9=,^^,q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !e~Yp0gX#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) K:PzR,nn  
scmn-4j'{  
}$DLa#\-  
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 hjCFN1 #Sa  
3V")~ m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fQ>=\*b9x^  
class unary_op : public Rettype (_&W@:"z  
  { }1]E=!?)&  
    Left l; :eaqUW!Y  
public : 3w&fN3 1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -TnvX(ok4  
Fua:& 77  
template < typename T > VAkZ@ u3'~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u`E24~  
      { YTBZklM  
      return FuncType::execute(l(t)); q^{Z"ifL  
    } k2>gnk0  
z;Pr] *F  
    template < typename T1, typename T2 > ]RYk Y7>`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nya-Io.  
      { X4<!E#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !3~VoNh,  
    } bu`8QQ"C  
} ; Z4S0{:XY  
eIVCg-l}  
X8!=Xjl)  
同样还可以申明一个binary_op @NBWNgBv  
*2MM   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C+ {du^c$  
class binary_op : public Rettype *We.?"X'].  
  { ?O1:-vpZ  
    Left l; f"XFf@!  
Right r; k< b`v&G  
public : u15-|i{y7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oicett=5  
P3[+c4  
template < typename T > C N9lK29F)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m9*Lo[EXO  
      { \EH:FM}l,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u3{gX{so  
    } Y-(),k_Q:  
HV:mS*e  
    template < typename T1, typename T2 > cv fh:~L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tT7< V{i4  
      { Zf~ [4Eeb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z`gdE0@;d3  
    } QusEWq)}<  
} ; StUiL>9T#  
k;V4%O  
@\gTi;u/x  
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 /EY ^ui  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XOl]s?6H$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ; n2|pC^  
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。 YT;b$>1v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /a7tg+:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,e"A9ik#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .y7&!a35  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w, 0tY=h6  
下面是修改过的unary_op )"7hyW5  
KZ ezA4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VdpkE0  
class unary_op GD1=Fb"&)  
  { K GlO;Q~7  
Left l; 6T6 S9A*nT  
  hjiU{@q  
public : oOk.Fq  
B`Q.<Lqu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .8is! TT  
O[RmQ8ll  
template < typename T > _]E ~ci}  
  struct result_1 # k+Gg w  
  { VQHJ O I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vv(!Ki}  
} ; s{q)m@  
{ .KCK_ d  
template < typename T1, typename T2 > *[*E|by  
  struct result_2 4!lbwqo  
  { qB3{65  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y:!MWZ  
} ; x&3!z[m@@  
{]ZZ]  
template < typename T1, typename T2 > `n8) o%E9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8$avPD3jx  
  { *AXu_^^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a/+tsbw  
} k4_Fn61J/  
"s$v?voo  
template < typename T > 1Giy|;2/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L K9vvQz  
  { yWIM,2x}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8WWRKP1V  
} g~d}?B\<@  
Egt;Bj#%  
} ; x8p#WB  
|u)?h] >  
&Pt|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Ty%4#9``0  
好啦,现在才真正完美了。 (]0$^!YK  
现在在picker里面就可以这么添加了: R!xs;|]  
)!MeSWGq  
template < typename Right > '<f4POy!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  TyMR m  
  { DLE|ctzj[7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Kp"mV=RG2T  
} zMX7 #,  
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。 !TY4C`/  
\s;]Tg  
y]=v+Q*+  
~az 6n)  
(c(c MC'  
十. bind ?PWD[mQE\  
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。 9>psQ0IRvr  
先来分析一下一段例子 MoA2Cp;8X  
GFvZdP`s4  
, j ,[4^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >H@ dgb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }M f}gCEW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I"3Qdi  
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。 U;Hu:q*  
我们来写个简单的。 H;s0|KRgJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uc%75TJ@  
对于函数对象类的版本: -;T>4B=  
2uw%0r3Vi6  
template < typename Func > V~5vVY_HG&  
struct functor_trait ))!Z2PfD  
  { %Ua*}C   
typedef typename Func::result_type result_type; D`e!CprF  
} ; >8SX,  
对于无参数函数的版本: N##T1 Qm)  
=KNg "|  
template < typename Ret > ksY^w+>(!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -w 2!k  
  { ezlp~z"_k  
typedef Ret result_type; -!">SY\  
} ; MLmc]nL=  
对于单参数函数的版本: }*$-rieg  
".v9#|  
template < typename Ret, typename V1 > xN2M| E]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5gI@~h S  
  { xpFu$2T6P.  
typedef Ret result_type; e}/c`7M  
} ; UuT>qWxQ8  
对于双参数函数的版本: ZERUvk  
({![  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X =S;8=N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gq[}/E0e  
  { Rjo6Pd{d<  
typedef Ret result_type; Du$kDCU  
} ; \ ;Hj,z\  
等等。。。 :<ujk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \UJ:PW$7  
o&*1Mx<+  
template < typename Func > N&S :=x:$S  
struct func_return 3w {4G<I  
  { 0Qw?.#[9  
template < typename T > =DE5 Wq19  
  struct result_1 8[f]9P/i  
  { xQ1&j,R]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @)VJ,Ql$Y  
} ; O:r<es1  
CJjma=XH  
template < typename T1, typename T2 > / c/!13|  
  struct result_2 MnKEZ: 2  
  { \R&`bAdk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K]@6&H-b|  
} ; 2|EH Ny!  
} ; ,Q(n(m'  
nT|fDD|  
(' `) m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E3,Z(dpX!  
w \0=L=J  
template < typename Func, typename aPicker > 9]|[z{v'>l  
class binder_1 HtY\!_Ea  
  { bvEk.~tC'  
Func fn; *KxV;H8/  
aPicker pk; }E8 Y,;fTD  
public : PhKJ#D Rbr  
tDEpR  
template < typename T > %~Nf,  
  struct result_1 IIop"6Ko  
  { W@"M/<r@/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yuFuYo&[?v  
} ; ?ZlwRjB\  
o1zc`Ibd  
template < typename T1, typename T2 > K* [cJcY+  
  struct result_2 6gakopZO  
  { 'y-IE#!5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H W.S~eLw*  
} ; qK|r+}g|&  
A!iH g__/t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gADt%K2 #Z  
$6fHY\i#R  
template < typename T > s}|IRDpp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .&r] ?O  
  { n0Ze9W+<  
  return fn(pk(t)); e"^1- U\  
} MB^ b)\X  
template < typename T1, typename T2 > $Ae/NwIlc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kh<v2  
  { tm+}@CM^.  
  return fn(pk(t1, t2)); !n uXK  
} Q:_pW<^  
} ; RG*Nw6A  
s%4)}w;z  
.fo.mC@a  
一目了然不是么? YqNhD6  
最后实现bind /8W}o/,s5  
dP)8T  
pVbX#3  
template < typename Func, typename aPicker > h3@mN\=h'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A|RAMO@le  
  { 4 Iy\   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  J|6aa  
} 6_zL#7E'  
`;cKN)Xk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A*\4C3a'%  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 '^Sa|WXq  
oVC~RKA*  
十一. phoenix b;soMilz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K3 ]hUe#  
,8$;|#d  
for_each(v.begin(), v.end(), I &{dan2  
( u{6*}6@fi  
do_ 5^* d4[&+  
[ X/gh>MJJ<  
  cout << _1 <<   " , " ",Q\A I  
] !EpP-bq'*  
.while_( -- _1), Grjm9tbX}  
cout << var( " \n " ) CUxSmN2[  
) 7;|6g8=  
); #XJYkaL  
!xe<@$  
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: C=PBF\RkKu  
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 ;2dhue  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MIt\[EB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,dh*GJ{5  
PjsQ+5[>  
_V8pDcY  
template < typename Cond, typename Actor > 1Ll@ ocE  
class do_while 9^ mrsj  
  { u{>5  
Cond cd; ,T&B.'cq  
Actor act; ?]3`WJOj  
public : ,qvz:a  
template < typename T > IK %j+UB  
  struct result_1 H%faRUonz  
  { uv_*E`pN~  
  typedef int result_type; ~f%gW  
} ; ^lf;Lc  
cHJ &a`;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M5%u>$2  
M6 0(yTm  
template < typename T > :_Ng`b/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7sLs+ |<"  
  { 7qzI]  
  do PkG+`N  
    { \f{C2d/6j  
  act(t); W*U\79H  
  } AeUwih. 4  
  while (cd(t)); FirmzB Il5  
  return   0 ; O 6A:0yM4  
} 2!" N9Adt  
} ; >mt<`s  
eU{=x$o6S  
KtV_DjH:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3s>& h-E  
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。 r."Dc  
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。 ~@sx}u  
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。 +Do7rl  
下面就是产生这个functor的类: 26\1tOj Np  
z ^a,7}4  
Y%wF;I1x  
template < typename Actor > Uyi_B.:`  
class do_while_actor =cRJtn  
  { tb@/E  
Actor act; KZDB\T  
public : TR: D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  "&C'K  
4H1s"mP<  
template < typename Cond > .6.oqb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DUW;G9LP$-  
} ; u4.-AY {  
%C)U F  
|5![k<o#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g7d)YUc  
最后,是那个do_ Wigm`A=,r  
/- kMzL  
X8*q[@$  
class do_while_invoker y'E)iI*  
  { fNB*o={r|  
public : k92189B9j/  
template < typename Actor > # <&=ZLN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \ =83#*KK  
  { =2`s Uw}  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0]NsT0M  
} UGR5ILf  
} do_; b/S4b  
^M?uv{354  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KN+*_L-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TXy*-<#vR  
最后来说说怎么处理break和continue 5(DCq(\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。 R8HA X  
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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