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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l no vykR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `r5 $LaD  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Eh-n  
9_\'LJ  
AC O)Dt(Y  
ze_{=Cv&Y  
  class filler ,D\GGRw  
  { ve ~05mg  
public : ] 2DH;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mcz+ P |  
} ; HL/bS/KX  
WwC 5!kZ  
+\li*G]:J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \BWyk A>  
<<D$+@wxm  
h8\  T  
yCJFo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v7%X@j]ji  
kOvDl!^  
$?,a[79  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V{|}}b?w?  
Rwr 2gMt7  
}SIGPVM  
*. 3N=EO  
二. 战前分析 ?ER-25S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g}p;\o   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >5R <;#8  
[^8n0{JiN  
BmHwu{n'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r>jC_7  
  /* --------------------------------------------- */ zEZLKWm9-  
vector < int *> vp( 10 ); y9#$O(G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iHf-{[[Z  
/* --------------------------------------------- */ }F+zs*S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xEuN   
/* --------------------------------------------- */ x8;`i$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9N%JP+<89  
  /* --------------------------------------------- */ !v]b(z`Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ExHKw~y9  
/* --------------------------------------------- */ /ywD{*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9WJz~SP+vR  
zI~owK)%Z  
RE.r4uOJg  
56 l@a{  
看了之后,我们可以思考一些问题: H3{GmV8  
1._1, _2是什么?  FgL,k  
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。 e!fqXVEVR  
2._1 = 1是在做什么? DF6c|  
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。 UD~p'^.m_  
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。 6Es? MW=  
 p!Eft/A(  
|*RYq2y  
三. 动工 kY]W Qu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jL)WPq!m+  
Og;-B0,A  
O4<g%.HC6  
iqnJ~g  
template < typename T > 2iu_pjj  
class assignment ,]}?.g  
  { M4ozTp<$O  
T value; lyCW=nc  
public : pf4 ^Bk}e  
assignment( const T & v) : value(v) {} {{C`mgC  
template < typename T2 > 7VK}Dy/Vvn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bslrqUk_`=  
} ; k`".  
"uLjIIl  
C0=9K@FCb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C@N1ljXJT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #S%Q*k<hw  
Y-ux7F{=z  
6.t',LTB  
PL{Q!QJK'  
  class holder iVB^,KQ@  
  { W&h[p_0  
public : D 71;&G]0  
template < typename T > 7=@jARW&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `P Xz  
  { ~}Z\:#U  
  return assignment < T > (t); *M7E#bQ5B  
} p8wyEHB  
} ; FZB~|3eq{  
W"L&fV+3  
4YZS"K'E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7\o!HMfK  
T+LJ* I4  
  static holder _1; \qi|Js*{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VC5_v62&.  
8#R?]Uwq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eUS   
而不用手动写一个函数对象。 dQezd-y*  
=Nz0.:  
h5 Vv:C  
>k']T/%  
四. 问题分析 +@X5!S6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 vUC!fIG  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9Qj2W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u% 2<\:~j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mq/zTm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y0v]N  
o6"*4P|  
五. 问题1:一致性 -6Tk<W  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lA>\Ko  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Dj-s5pAW  
i5hD#  
struct holder 3E} An%  
  { 9?+9UlJ7K  
  // QzGV.Mt2  
  template < typename T > NGjdG=,  
T &   operator ()( const T & r) const Bz8 &R|~>"  
  { JU0]Wq<^[  
  return (T & )r; T+"f]v  
} 8YY|;\F)J~  
} ; :lcea6iO  
(.K\Jg'Y6j  
这样的话assignment也必须相应改动: (k-YI{D3  
~#M d"3  
template < typename Left, typename Right > &UAe!{E0  
class assignment vnX  
  { h -_&MD/J  
Left l; 9 -h.|T2il  
Right r; Y5A~E#zw  
public : .R 44$F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f F?6j   
template < typename T2 > Ru%|}sfd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "5DJu ~  
} ; 4h 5_M8I  
_|c&@M  
同时,holder的operator=也需要改动: {sN"( H4$  
lH BI  
template < typename T > \Z5 +$Ij  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sB}]yw  
  { ka7uK][  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u7]<=*V]  
} #*IVlchA"B  
,^T]UHRO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q/_#k/R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N} />rD  
pD`/_-=^h  
return l(rhs) = r; euRss#;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 k M*T$JqN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1 0N,?a  
"h$R ]~eG  
template < typename Tp > UKB_Yy^Y  
class constant_t &/F_*=VE  
  { E1q%gi4Q%  
  const Tp t; Z}Cqd?_')  
public : 744=3v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2RNrIU I2  
template < typename T > IlZu~B9c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nsJ:Osq|  
  { f'/ KMe%<  
  return t; AqYxWk3>  
} tW6#e(^l6  
} ; ~ l )t|'6  
'"O&J}s;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XI}I.M  
下面就可以修改holder的operator=了 0<P(M:a  
Lo3-X  
template < typename T > 8]*Q79  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O k(47nC  
  { 3ut_Bt\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PZ]5Hf1"  
} t[O+B 6  
LD.Ck6@  
同时也要修改assignment的operator() V9jFjc?  
&+;uZ-x  
template < typename T2 > h;Mu[`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y^eX@dE FR  
现在代码看起来就很一致了。 Q]i[.ME  
BR3mAF  
六. 问题2:链式操作 kkfCAM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NhlJ3/J j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 pI^=B-7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hmzair3X  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q x.jCy@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -- S"w@  
Qv!rUiXq  
template < typename T > NKh,z& _5-  
struct result_1 Q<'@V@H  
  { !u0U5>ccw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3;D?|E]1  
} ; r%[1$mTOR  
N[ Q#R~Hn<  
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: <j"O%y.  
onh?/3l  
template < typename T > g^n;IE$B  
struct   ref @ V5S4E  
  { 3:O+GQ*  
typedef T & reference; yTj p-  
} ; 8!6<p[_  
template < typename T > scmto cm  
struct   ref < T &> hLn&5jYHvt  
  { 5F03y`@ u  
typedef T & reference; )+k[uokj  
} ; o@@_J@}#  
5~-}}F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jqqaw  
X@eg<]'m  
template < typename T > !xJFr6G~8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >+f'!*%7He  
  { gpsrw>nw  
  return l(t) = r(t); &}O8w77  
} 2}|vWKej{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 iUpSN0XkMM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X`tOO  
i 63?"  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ;]"n?uo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?^eJ:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @u<0_r t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +:b(%|  
最后的布局是: I(y`)$}  
                Add &F9OZMK=  
              /   \ {MA@ A5  
            Divide   5 (c 1u{  
            /   \ ]&/0  
          _1     3 J1& A,Gb  
似乎一切都解决了?不。 Y9/{0TArG  
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。 #fJwC7  4  
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。 MQjG<O\  
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: n JW_a&'  
TR+Q4Y:  
template < typename Right > % d4+Ctrp-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 55(J&q  
Right & rt) const tc!!W9{69  
  { 1+VY><=n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [`cdlx?Eh  
} aGdpec v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M P_A<F  
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。 C8! 8u?k  
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。 Q>##hG:m  
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。 p3{x<AO/  
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。 @G7w(>_T3  
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? ^n6)YX  
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: 4o)(d=q  
j\%?<2dj=  
template < class Action > ab8oMi`z  
class picker : public Action 0EcC  
  { u4`mQ6  
public : myEGibhK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Fc34Y0_A  
  // all the operator overloaded {d&X/tT  
} ; \9[NH/.Z{  
|) x'  
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。 s ZlJ/_g  
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: =$&7IQ?  
r\4*\  
template < typename Right > 6M O|s1zk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^.ZSpc}<  
  { U)O?| VN^o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0BbiQXU  
} 6\NX 5Gh  
34/]m/2NZK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;:#?~%7>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 .( TQ5/ ~  
X|lElN  
template < typename T >   struct picker_maker yv6Zo0s<J  
  { z 'vdC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Wto@u4  
} ; ,(;p(#F>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i?1js! 8  
  { k;"R y8[k  
typedef picker < T > result; kR`6s  
} ; ! 0>!tW  
lOWB^uS%  
下面总的结构就有了: &;r'{$  
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。 CPF>^Mp#  
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。 i/C -{+}U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X\c1q4oB[  
至此链式操作完美实现。 K4h-4Qbn  
Y:tW]   
:>AW@SoTp  
七. 问题3 %~~z96(  
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。 h;4y=UU  
Q%X:5G?  
template < typename T1, typename T2 > &F<J#cfe8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <ZHY3  
  { .dg 4gr\D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mCC:}n"#  
} ecSdU>  
A/Fs?m{7U  
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: k vue@  
FJn~ =hA  
template < typename T1, typename T2 > /q*Qx )y+1  
struct result_2 Y7b,td1  
  { F=*BvI "+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i SAidK,  
} ; P&-D0T_  
W=;(t  
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? NXWIE4T>*^  
这个差事就留给了holder自己。 v4,syd*3|V  
    )=,9`+Zta  
*'`3]!A  
template < int Order > 3 4A&LBwC  
class holder; Rrs`h `'-  
template <> +*:x#$phx  
class holder < 1 > !7,K9/"  
  { L[QI 5N  
public : 2'O!~8U  
template < typename T > 9rf|r 3  
  struct result_1 l;][Q]Z@V  
  { 3' :[i2[  
  typedef T & result; MSYLkQ}_b  
} ; v&CO#vK5.  
template < typename T1, typename T2 > f-f\}G&G  
  struct result_2 jQK2<-HZ3  
  { NkjQyMF  
  typedef T1 & result; &:cTo(C'  
} ; ;hfG$ {l;  
template < typename T > fB @pwmu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [}xIg8  
  { 4~pO>6P   
  return (T & )r; w4< u@L  
} ezq q@t9  
template < typename T1, typename T2 > Bc9|rlV,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UNZVu~WnF  
  { ]K0,nj*\c  
  return (T1 & )r1; s$nfY.C  
} m(7_ZiL=  
} ; Q&U= jX  
\<MTY:  
template <> +IOKE\,Y  
class holder < 2 > ywsz"/=@  
  { ['N#aDh.?  
public : XGrxzO|{  
template < typename T > {*=5qV}  
  struct result_1 ZsK'</7  
  {  V\7u  
  typedef T & result; bl=*3qB  
} ; t;a}p_>  
template < typename T1, typename T2 > zKAyfn.A  
  struct result_2 <812V8<!  
  { B8#f^}8  
  typedef T2 & result; ])ZJ1QL1  
} ; 4#Nd;gM2  
template < typename T > UNH}*]u4`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pcxl2I  
  { r'JK$9  
  return (T & )r; f.xSr!  
} W,oV$ s^  
template < typename T1, typename T2 > 1MzB?[gx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LF,c-Cv!jL  
  { Z(`K6`KM  
  return (T2 & )r2; 1nM?>j%k  
} "@'9+$i6  
} ; GH)+yD[o  
"@<g'T0  
1XKIK(l  
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> >。 nv|y@! (  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5<ya;iK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6 VJj(9%  
BO cEL%+  
return l(i, j) = r(i, j); AE@Rn(1.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ita!07  
L$07u{Q  
  return ( int & )i; XXdMppoR  
  return ( int & )j; Tf]VcEF  
最后执行i = j; B!C32~[  
可见,参数被正确的选择了。 v?'k)B  
sy#j+gZ   
KE1@z]  
'`VO@a  
FQ&VM6_  
八. 中期总结 Yy;1N{dbT  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: x~,?Zj)n?C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x-k /rZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %[F;TZt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !LSWg:Ev+  
:<G+)hIK  
*wl_8Sis}  
<^$b1<@  
9 CSz<[  
"tbBbEj?d  
九. 简化 ?O]gFn  
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。 &%51jM<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6h"? 3w  
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: ,=yIfbFQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8#3cmpx4  
  +-*/&|^等 6EGEwx  
2. 返回引用。 h.%Qn vL  
  =,各种复合赋值等 c=mFYsSv  
3. 返回固定类型。 D#(L@ {vC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h v+i{Z9!]  
4. 原样返回。 Gs?sO?j  
  operator, C'"6@-~  
5. 返回解引用的类型。 J8[Xl.  
  operator*(单目) Z.19v>-c  
6. 返回地址。 4ov~y1Da)  
  operator&(单目) N1+]3kt ~  
7. 下表访问返回类型。 wn.0U  
  operator[] pfIvBU?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4}b:..Ku  
  operator<<和operator>> <AXYqH7%A  
.h } D%Qa  
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。 }6(:OB?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TMs\#  
hYx^D>}]  
template < typename Left > T{Q&}`D)r  
struct value_return m)2U-3*iX  
  { qd;f]ndo  
template < typename T > :"^$7  
  struct result_1 Yf9L~K  
  { rGO 3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^u<+tV   
} ; Mqy`j9FbL  
smNr%}_g  
template < typename T1, typename T2 > r +fzmb  
  struct result_2 {hR23eE)#  
  { 1Sr}2@>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W6>uLMUa  
} ; y2>] gX5  
} ; U3QnWPt}>  
yLX\pkAt4  
C$; ~=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n40Z  
&0TheY;srf  
下面我们来剥离functor中的operator() i vk|-C'\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bL%)k61G_v  
/J:j'6  
return l(t) op r(t) YKk%;U*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) HB^azHr  
return op l(t) i=UJ*c  
return op l(t1, t2) gsH_pG-jU  
return l(t) op wOP}SMn  
return l(t1, t2) op pcG q  
return l(t)[r(t)] ??;[`_h{bz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h:wD &Fh8  
8'$n|<1X  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4RNzh``u  
单目: return f(l(t), r(t)); `pr,lL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YVi]f2F%  
双目: return f(l(t)); &iivSc;#  
return f(l(t1, t2)); V7<} ;Lzm  
下面就是f的实现,以operator/为例 *,u{~(thR  
B'yrXa|P  
struct meta_divide i|e-N?l  
  { N 2\,6<  
template < typename T1, typename T2 > 4k 8 @u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Vow+,,oh  
  { o/#e y  
  return t1 / t2; [o6d]i!  
} .'M]cN~  
} ; xb\lbS{ f  
~?FKww|_*J  
这个工作可以让宏来做: coBxZyM 1}  
;S/fe(C   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d>f5T l\E  
template < typename T1, typename T2 > \ uWSG+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QQcJUOxT9  
以后可以直接用 4U3T..wA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3mWN?fC  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 G9jtL$}E<  
(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。。。) >*&[bW'}?  
*KNR",.  
PeOgXg)L`z  
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 % rkUy?=vu  
3JwmLGj}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iPao54Z  
class unary_op : public Rettype 6xwC1V?:0t  
  { Z=ho7i  
    Left l; Mppb34y  
public : xJ4T7 )*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <5 okwcJ^  
"qF8'58  
template < typename T > !|SawT5t   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1cPi>?R:  
      { `eA0Z:`g!  
      return FuncType::execute(l(t)); lw7wvZD  
    } |oX l+&u  
3oj30L.  
    template < typename T1, typename T2 > &" =inkh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]C_6I\Z#=W  
      { F$.M2*9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6;ICX2Wq'  
    } `*! .B  
} ; fV3J:^)F  
3N?uY2  
w\a\I  
同样还可以申明一个binary_op w$1.h'2  
x\)-4w<P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5ES$qYN  
class binary_op : public Rettype qr :[y  
  { % 30&6"  
    Left l; *<J**FhcMu  
Right r; XMpPG~XdN  
public : $L(,q!DvH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F<o J  
WFTTBUoH  
template < typename T > g8^$,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g=b 'T-  
      { VPK)HzPG,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (xMAo;s_  
    } S-My6'ar  
a93Aj  
    template < typename T1, typename T2 > LFtnSB8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5'6Oan7dL:  
      { " @.hz@>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;R}:2  
    } B \BP:;"  
} ; .7{,u1N'  
/:l>yKI+~  
J-b Z`)[Q  
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 TEv3;Z*N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wTqgH@rGtR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @r=O~x  
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。 ?z p$Wz;k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FK>8(M/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 h ~v8Q_6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XNsMXeO]&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) pFhznH{0  
下面是修改过的unary_op G8 H=xr#  
bDRl}^aO6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eWE7>kwh  
class unary_op "p0e6Z=  
  { 5!-'~W  
Left l; L `3x0u2  
  B/AS|i] sM  
public : p{NVJ^! +  
m>DBO|`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]9F$/M#  
LS <\%A}  
template < typename T > \9jEpE^Ju(  
  struct result_1 TZ3"u@ 06  
  { 3P N<J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /{|JQ'gqX  
} ; L3pNna  
<>%2HRn<u  
template < typename T1, typename T2 > yp9vgUs  
  struct result_2 gd#+N]C_  
  { ~nDbWv"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?)X 0l  
} ; B OKY X  
#%5[8~&  
template < typename T1, typename T2 > %OE (?~dq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fAYp\ k  
  { .Yg7V'R1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (.^KuXd  
} ~+ [T{{  
*5m4 j=-  
template < typename T > 4z6kFQgu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :< X&y  
  { l  d  
  return OpClass::execute(lt(t)); +7E&IK  
} E7 mB=bt>=  
Tg/?v3M88  
} ; !A":L0[7n  
4f SG c8  
s`#g<_{X  
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 l_$ le  
好啦,现在才真正完美了。 ((Uw[8#2 `  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;2N: =Rv  
'nJ,mZx  
template < typename Right > n~_;tO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b@X+vW{S  
  { ;x,yGb`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0fE?(0pBj  
} xlIVLv6dO  
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。 "* 8>` 6E  
C :r3z50  
$&Lw 2 c0  
_kEU=)Xe  
Bi-x gq'z  
十. bind Xx,Rah)X3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,4mb05w;d  
先来分析一下一段例子 o#uhPUZ  
/JjSx/  
br;~}GR_h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cB0"vbdO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6qR5A+|;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =I8^E\O("  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lK Ry4~O  
我们来写个简单的。 VV-%AS6;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r;~7$B)  
对于函数对象类的版本: ?G>E[!8ev  
HuLvMYF  
template < typename Func > 0u}+n+\g  
struct functor_trait }Jo}K) >!  
  { ^V0I!&7lx  
typedef typename Func::result_type result_type; yYH>~,  
} ; n,#o6ali>  
对于无参数函数的版本: L'HO"EZFj  
p'4ZcCW?f  
template < typename Ret > "Wg5eML 0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @rE+H 5  
  { "G!,gtA~  
typedef Ret result_type; L-`?=- 9`  
} ; wBCBZs$H  
对于单参数函数的版本: Um!LF"Z  
0`4Fa^o]h  
template < typename Ret, typename V1 > )1/J5DI @8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PG{"GiZz=  
  { ~? n)/i("  
typedef Ret result_type; xzw2~(lo  
} ; a;f A0_  
对于双参数函数的版本: $Yj4&Two<  
PTpGZ2FZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wV q4DE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x75 3o\u!  
  { 5Z_aN|Xn  
typedef Ret result_type; }F-,PSH Ml  
} ; b\vL^\bX8  
等等。。。 yK>s]65&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [Qn=y/._r  
F\%PB p  
template < typename Func > 08z?i  
struct func_return i9^m;Y)^I  
  { 2NF#mWZ(s  
template < typename T > Y'?{yx{  
  struct result_1 MC_i"P6a  
  { Vr KFpFd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s;,ulME  
} ; CTZ#QiNP  
g7r0U6Y  
template < typename T1, typename T2 > ^}4ysw  
  struct result_2 oF.H?lG7`  
  { y^:6D(SR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J5zu}U?  
} ; M5{vYk>,1Q  
} ; `l-R?C?*!  
^ 20x\K  
m8 Ti{w(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 * oru;=D@8  
9=G dj!L  
template < typename Func, typename aPicker > (h27SLYm  
class binder_1 pJ_>^i=  
  { sx][X itR+  
Func fn; +zzS  
aPicker pk; C44*qiG.  
public : vW03nt86  
oT^r  
template < typename T > }>m3V2>[  
  struct result_1 y0 qq7Dmu  
  { Ffr6P }I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qR8 BS4q_p  
} ; !gG\jC~n  
 DZ&AwF  
template < typename T1, typename T2 > fc9gi4y9  
  struct result_2 l( ?Yx  
  { !@@rO--&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kA(q-Re$B*  
} ; ppPzI,  
0 = - D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (1}"I RX.  
*,oZ]!   
template < typename T > nuX W/7M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K7 $Vl"l  
  { !Mk:rO-L  
  return fn(pk(t)); f>C|qDmT  
} o!M*cyq  
template < typename T1, typename T2 > Z|a\rNv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -~ ycr[}x  
  { 8v']>5S]#  
  return fn(pk(t1, t2)); YK|Y^TU^  
} kEs=N(  
} ; . G ~,h  
N0G-/  
=v]eQIp  
一目了然不是么? d<l-Ldle  
最后实现bind 9=Rj9%  
cP MUu9du  
AAt<{  
template < typename Func, typename aPicker > zVs|go>F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $[P>nRhW  
  { O@bDMg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )04lf*ti  
} @7 *Ag~MRb  
a4M`Bk;mb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :}18G}B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^6 sT$set  
J8yi#A>+  
十一. phoenix Zm@ O[:~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #Rdq^TGMi;  
!S',V&Yb  
for_each(v.begin(), v.end(), v#`Wf}G  
( `-N&cc  
do_ <WGl4#(k  
[ A fctycQ-  
  cout << _1 <<   " , " :B'}#;8_  
] & xqr&(o  
.while_( -- _1), %.R_[.W  
cout << var( " \n " ) :=tPC A=  
) @.X}S "yr  
); $V)LGu2( m  
5!*5mtI  
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: Mr(~ *  
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 "ppT<8Qi'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K/u`W z~A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^"%SHs  
w%k)J{\  
tH"SOGfSt  
template < typename Cond, typename Actor > Sn/~R|3XA7  
class do_while ${ ~UA 6  
  { v;;X2 a1k  
Cond cd; _rqOzE)  
Actor act; >M^ 1m(  
public : 0 n,5"B  
template < typename T > Sh]x`3 ).  
  struct result_1 morI'6N  
  { WJU` g  
  typedef int result_type; :u{0M&  
} ; Hk\+;'PrN  
Rhx7eU#&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B<[;rk  
Prhq ~oI4  
template < typename T > ,/W< E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $YSD%/c  
  { -H`G6oMOO  
  do %i%Xi+{3  
    { VSZ6;&2^  
  act(t); "`"j2{9|e!  
  } 4 _N)1u !  
  while (cd(t)); Whd4-pR8  
  return   0 ; q'hV 'U  
} /@RnCjc'  
} ; oJ8_hk<Va8  
,mYoxEB kl  
e|Sg?ocR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d0 V>;Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9'toj%XQ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ip4NkUI3T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bOck^1Hky  
下面就是产生这个functor的类: [l#WS  
YF>t{|  
`6mHt6"h  
template < typename Actor > r$v?[x>+K  
class do_while_actor <YeF?$S}  
  { ;@d %<yMf@  
Actor act; 6@XutciK  
public : HqXo;`Yy}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Rc6 )v  
M+hc,;6  
template < typename Cond > b=|&0B$E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ix"c<1 I  
} ; ~2H7_+.#  
0='DDy  
Bd NuhV`0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a ^)Mx9  
最后,是那个do_ uCu,'F,6Y  
k@8#Byl|  
Gr6ma*)y~t  
class do_while_invoker +cV!=gDT  
  { }qD.Ek  
public : @6j*XF  
template < typename Actor > R NA03  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4|$D.`Wu  
  { `90v~O F  
  return do_while_actor < Actor > (act); m@O\Bi}=}  
} b<F 4_WF  
} do_; KV5lpN PC  
QhGg^h%6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j&Hn`G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H~ZSw7!M8  
最后来说说怎么处理break和continue -ufmpq.  
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。 42wcpSp  
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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