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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QP6z?j.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 May&@x/oMS  
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, Aautih@LX  
gEZwW]r-  
NXzU0  
9 z5"y|$  
  class filler ,c4c@|Bh?  
  { "El^38Ho  
public : s<A*[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DE*MdfP0  
} ; *0%4l_i  
)n\*ht7  
SU?wFCGT%  
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: gw_|C|!P  
p= !#],[  
`9.dgV  
aB6Ye/Io  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1<xcMn0et  
[096CK  
]>tq|R78  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;yF[2P ;  
H4M{_2DO  
NH'1rt(w  
Eo%UuSi  
二. 战前分析 BG'6;64kx6  
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。 8AT;8I<K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 G/v|!}?wG  
ds- yif6   
SHMl%mw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _h0-  
  /* --------------------------------------------- */ c{1V.  
vector < int *> vp( 10 ); ZhH+D`9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mfXD1]<.  
/* --------------------------------------------- */ `.{U-U\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o_iEkn  
/* --------------------------------------------- */ pG/ NuImA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]]>nbgGn#  
  /* --------------------------------------------- */ H76E+AY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ecn}iN  
/* --------------------------------------------- */ :/+>e IE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2 9q?$V(  
>&bv\R/  
Rr%tbt.sE  
82lr4  
看了之后,我们可以思考一些问题: \X&]FZ(*  
1._1, _2是什么? <5dH *K  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x+4v s s  
2._1 = 1是在做什么? iJ}2"i7M  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (nGkZ}p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 F[5S(7M 7  
HtxLMzgz<<  
br b[})}  
三. 动工 g^1r0.Sp{8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j5kA^MTG  
YU&4yk lE  
Ig<}dM.Z[  
SU/G)&Mi  
template < typename T > Q~phGD3!~  
class assignment ] bIt@GB  
  { &]w#z=5SXi  
T value; DL,[k (  
public : l$F_"o?&S@  
assignment( const T & v) : value(v) {} l{8CISO*  
template < typename T2 > VSh!4z1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bZiyapM  
} ; +4Q[N;[+*  
qYx!jA]O  
B$ui:R/ t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pjACFVMFX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zt?h^zf}  
0A.PD rM:  
2xDQ :=ec  
J==}QEhQ{  
  class holder -TgUyv.  
  { ^\MhT)x  
public : Yt{ji  
template < typename T > T)8p:}P!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +kM\ D~D1  
  { {ih:FcI  
  return assignment < T > (t); ;d4 y{  
} 6z Ay)~  
} ; J;~E<_"Hn  
N r<9u$d9=  
OZ^h\m4  
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: V7:\q^$  
r&SO:#rOSM  
  static holder _1; !nwbj21%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SZ/(\kQ6  
%l,4=TQ[m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bhYU5I 9  
而不用手动写一个函数对象。 q3+I<qsAz  
glx2I_y  
F99A;M8(  
mbyih+amCr  
四. 问题分析 Hq?&Qo  
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。 yxvjg\!&  
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。 VgA48qZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0(8gQ 2n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QWw"K$l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;u,rtEMy;  
^#;RLSv   
五. 问题1:一致性 };rm3;~ eg  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3w6&&R9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X'@'/[?  
*Rq`*D>:U}  
struct holder 3T1P$E" m  
  { +C_*Vs@4  
  // RyuEHpN}  
  template < typename T > t@)my[!  
T &   operator ()( const T & r) const a%E8(ms37y  
  { M6_-f ;.  
  return (T & )r; 12lEs3  
} i j/o;_  
} ; Aq"PG}Ic  
yX'IZk#_L  
这样的话assignment也必须相应改动: j7}lF?cJ2  
i:d`{kJ|[  
template < typename Left, typename Right > @^!\d#/M  
class assignment \!<"7=(J{4  
  { b/nOdFO@  
Left l; Q2"WV  
Right r; gLD{1-v  
public : f*<ps o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !!WJn}  
template < typename T2 > K6hfauWd[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hO6RQ0Iv@  
} ; 0wFh%/:  
-L8Y J8J6  
同时,holder的operator=也需要改动: D#jX6  
?L\z}0#  
template < typename T > @Dj:4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c4 5?St  
  { 4UD' %}>y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .E$q&7@/j  
} 2h )8Fq_"  
6R2uWv  
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。 4%7s259%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4.Z(:g  
JT)k  
return l(rhs) = r; :!O><eQw  
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。 pds*2p)2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @6b[GekZ<  
t#5:\U5r.  
template < typename Tp > TEWAZVE*  
class constant_t Pbe7SRdr^  
  { <tuS,.  
  const Tp t; Dx3%K S  
public : JNBT^=x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &z>q#'X;.  
template < typename T > %ek"!A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h<Wg3o  
  { ,QvYTJ{  
  return t; F7T E|LZ  
} ]fE3s{y &-  
} ; KO&:06V{  
l.oBcg[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -B 9S}NPo  
下面就可以修改holder的operator=了 q- :4=vkn  
yW("G-Nm  
template < typename T > d}-'<Z#G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xNX'~B^4d  
  { j"hASBTgp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;SY.WfVA7  
} e+@xs n3  
9p`r7:  
同时也要修改assignment的operator() 3dG4pl~  
%[ Zz0|A  
template < typename T2 > lzDdD3Ouc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k[9A,N^lZB  
现在代码看起来就很一致了。 x=Mm6}/  
s;1e0n  
六. 问题2:链式操作 z0Xa_w=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |>2: eH  
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。 CH;;V3  
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。 _~A~+S}  
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。 DYRE1!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A1-qtAO]  
ZEGd4_ux  
template < typename T > 0 d4cE10  
struct result_1 85z;Zt0{  
  { Tpzw=bC^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rd%0\ B  
} ; KlU qoJ;"  
9j#@p   
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: A[H;WKn0  
`?uPn~,e8  
template < typename T > \r;F2C0*i  
struct   ref FH*RU1Z  
  { L~eAQR  
typedef T & reference; b Us|t  
} ; t5) J;0/  
template < typename T > TyOH`5 D  
struct   ref < T &> :woa&(wN;1  
  { <Wy>^<`  
typedef T & reference; *]x_,:R6Ow  
} ; D{C:d\ e)$  
GuO`jz F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f1Zt?=  
yd>}wHt  
template < typename T > ?/d!R]3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T"!EK&  
  { l!IGc:  
  return l(t) = r(t); 'ere!:GJD  
} O&'/J8  
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。 Q4wc-s4RN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KzVTkDn,  
/6U 4S>'(  
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 bx>i6 R2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HmV /> 9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \ e,?rH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -0 0}if7  
最后的布局是: !kXeO6X@m  
                Add I7mG/  
              /   \ <zfKC  
            Divide   5 F_ljx  
            /   \ L'9N9CR{i  
          _1     3 *IZf^-=Q  
似乎一切都解决了?不。 HarFE4V  
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。 (p |DcA]BX  
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。 h\y-L~2E  
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: ut5yf$%  
BXhWTGiG  
template < typename Right > VPd,]]S5(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n+oDC65[  
Right & rt) const <LA^%2jT  
  { M!{'ED  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >5Lexj  
} n )K6i7]xk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l2&hBacT  
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。 &qRJceT(  
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。 qI2'u%  
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。 "l,UOv c  
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。 =!,Gst_  
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? 9;KJr[FQV  
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: j|K.i/  
>;nS8{2o  
template < class Action > Coa-8j*R7  
class picker : public Action @J vZ[T/  
  { ~O4|KY  
public : ~L4eZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D;js.ZF  
  // all the operator overloaded Ze ? g  
} ; 0ar=cuDm  
eb!_ie"D  
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。 ^l!L)iw  
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: !k<:k "7  
]rW8y%yD  
template < typename Right > AS;.sjgk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /F~X,lm*~  
  { +R[4\ hC0Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oJY[{-qW  
} #@Y/{[s|@  
& _K*kI:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]d'^Xs  
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。 z\.1>/Z=  
nyhMnp#<  
template < typename T >   struct picker_maker z $6JpG  
  { "=|t~`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T[.[ g/`  
} ; QzthTX<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6/2v  
  { x / XkD]Hq  
typedef picker < T > result; \6 sQJq  
} ; slvq9,  
e.;M.8N#SQ  
下面总的结构就有了: )U(u>SV(\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 JJf<*j^G  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 L11L23:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UK3a{O[ 5  
至此链式操作完美实现。 77We;a  
UR3$B%i  
o3h-=t  
七. 问题3 kx{!b3"  
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。 D1X{:#|  
]\;xN~l  
template < typename T1, typename T2 > BaL]mIx  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A=`* r*  
  { QN G&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *fhX*e8y  
} kO ![X^V  
R&So4},B  
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: 3g'+0tEl  
G5c7:iGm/c  
template < typename T1, typename T2 > ~_PYNY`"  
struct result_2 Ew4 g'A:H  
  { x9V {R9_gf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ULl_\5s2  
} ; y1C/v:;  
SrZ50Se  
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? "# S>I8d  
这个差事就留给了holder自己。 g6euXI  
    v0 ];W|  
oI@ 9}*  
template < int Order > -:]@HD:  
class holder; -JTG?JOd]  
template <> frH)_YJ%  
class holder < 1 > xzikD,FV  
  { DuNcX$%%  
public : r95zP]T  
template < typename T > H;I~N*ltJ(  
  struct result_1 Z.Pi0c+  
  { V0NVGRQ  
  typedef T & result; Lt>7hBe"  
} ; u~'OcO  
template < typename T1, typename T2 > T]71lRY5  
  struct result_2 )zJ=PF  
  { gaeOgP.0  
  typedef T1 & result; J}@GKNm  
} ; rYGRz#:~+  
template < typename T > _T]>/}}p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~`Sle xK|}  
  { [ud|dwP"  
  return (T & )r; .,mPdVof  
} 4<}A]BQVkJ  
template < typename T1, typename T2 > j=j+Nf$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9#@Zz4Ww  
  { IVteF*8hU  
  return (T1 & )r1; ,F: =(21  
} (~#G'Hd  
} ; }1m_o@{3P  
7a<_BJXx  
template <> xNgt[fLpS  
class holder < 2 > n`<U"$*  
  { (,LL[&;:  
public : 'F5)ACA%  
template < typename T > :_H>SR:  
  struct result_1 Jsn <,4DO8  
  { ]kS7n @8  
  typedef T & result; q^Inb)FeN  
} ; ]{Ek[Av  
template < typename T1, typename T2 > xIgql}.  
  struct result_2 6V;:+"BkJ  
  { :6u~aT/  
  typedef T2 & result; kF-TG3  
} ; lzfDH =&  
template < typename T > ORH93`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZQ[~*)  
  { Wc;+2Hl[@  
  return (T & )r; Cef7+fa  
} $l"MXxx5I  
template < typename T1, typename T2 > vlQ0gsXK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^<;w+%[MT  
  { Wk[)+\WQ?  
  return (T2 & )r2; \n0gTwiO%  
} B01^oYM}  
} ; d_T<5Hin  
t w!.%_1^  
:t>Q:mX(N  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 MPvWCPB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fuyl/bx}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T.@sq  
qLRE}$P  
return l(i, j) = r(i, j); |nm2Uy/0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D rTM$)  
c[{UI  
  return ( int & )i; a: IwA9!L  
  return ( int & )j; ,n5a])Dg  
最后执行i = j; gj;@?o0  
可见,参数被正确的选择了。 wOcg4HlW  
)E`+BH  
oKiD8':  
P)IjL&[  
b~as64  
八. 中期总结 +H}e)1^ I  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8.2`~'V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %EoH4LzT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H),RA]S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f0FP9t3k  
!a[$)c  
w\DspF  
W.$6 pzB(  
ee<H@LeG  
J@<!q  
九. 简化 G>0)I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 f".q9{+p,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ue9h   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: u _X} -U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^j iE9k)  
  +-*/&|^等 8t\}c6/3"  
2. 返回引用。 Ky6+~>  
  =,各种复合赋值等 6eo4#/+%  
3. 返回固定类型。 H:Lt$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;^ov~PPl  
4. 原样返回。 >13/h]3  
  operator, l0#4Fma  
5. 返回解引用的类型。 Hf_'32e3<  
  operator*(单目) 0etwz3NuW  
6. 返回地址。 nNs .,J)  
  operator&(单目) [` 9^QEj  
7. 下表访问返回类型。 *;X-\6  
  operator[] `sxN!Jj?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Gl;f#}  
  operator<<和operator>> xFX&9^Uk  
\!4|tBKVY  
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。 ;q &0,B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /f]/8b g>  
K @C4*?P  
template < typename Left > U2UyN9:6F  
struct value_return :iEAUM  
  { 9'X@@6b*'  
template < typename T > _XWnS9  
  struct result_1 P4[]qbfd,  
  { @it/$>R^)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e&ts\0  
} ; +9_,w bF  
'$*[SauAG  
template < typename T1, typename T2 > V" }*"P-%  
  struct result_2 6lZGcRO  
  { WP!il(Gr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  z \^  
} ; Se/ss!If  
} ; N-Z^G<[q.  
%HVD^. V  
l# BZzJ?~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nj"m^PmWo3  
_[%n ~6  
下面我们来剥离functor中的operator() nUqL\(UuY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GjLW`>  
<b'1#Pd>0  
return l(t) op r(t) :ovt?q8">  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Kk>DYHZ6y  
return op l(t) sy=dY@W^  
return op l(t1, t2) ( mt*y]p?  
return l(t) op )WclV~  
return l(t1, t2) op i=V-@|Z  
return l(t)[r(t)] |C4o zl=O?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fq4lXlSB  
K?JV]^  
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: +9jivOmK  
单目: return f(l(t), r(t)); ;da4\bppt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S!<"Swf:  
双目: return f(l(t)); w O89&XZ<  
return f(l(t1, t2)); )tCx5 9  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,A?{~?u.  
.=CH!{j  
struct meta_divide :^5>wDu{  
  { b( 1 :w"wD  
template < typename T1, typename T2 > d96fjj~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $-e=tWkgv  
  { YLE/w@*  
  return t1 / t2; Zg2]GJP  
} +dJ&tuL:S  
} ; \ JG #m  
eZ A6D\  
这个工作可以让宏来做: q6Rw4  
d&?F#$>7|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \D ^7Z97  
template < typename T1, typename T2 > \ eq{ [?/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N|o> %)R  
以后可以直接用 ;)P5#S!n-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "5 y<G:$+~  
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 1NW>wo  
(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。。。) A^t"MYX@  
X4Lsvvz%@  
b70AJe=  
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 vLr&ay!w  
{x|MA(NO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =8@RKG`>;  
class unary_op : public Rettype ZDfS0]0F  
  { 0xLkyt0  
    Left l; d0Tg qO{  
public : ]M uF9={  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K1<k+t/V  
JLml#Pu4  
template < typename T > g4i #1V=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b13nE .  
      { KjC[q  
      return FuncType::execute(l(t)); ["<5?!bU  
    } 3eJ\aVI>pE  
oH=4m~'V  
    template < typename T1, typename T2 > $@68=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {rz>^  
      { t Z+0}d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mqubXS;J|P  
    } R&gWqt/  
} ;  ]LMiMj  
i:;$oT  
a!&bc8J7  
同样还可以申明一个binary_op ?~{r f:Y  
I{Rz,D uAL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w8O hJv  
class binary_op : public Rettype FX cc1X/  
  { O0-> sR  
    Left l; "--/v. Cs  
Right r; d4Ixuux<3  
public : S3nB:$_-;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]!q }|bP  
/\nJ  
template < typename T > 9GtLMpy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const makaI0M  
      { U-ERhm>uk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pz.Y=V\t  
    } coW)_~U|  
L(W%~UGN V  
    template < typename T1, typename T2 > }F~f&<GX6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i[mC3ghM6,  
      { !'+\]eA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <##|311o  
    } fi 5YMYd1  
} ; ux%&lff  
_xa}B,H  
2-QuT"Gkd  
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 {_rZRyr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'W}~)+zK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u}^a^B$  
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。 llHN2R%(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4 fZY8  
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。。。 K<D`(voL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lp?i_p/z  
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) 8.:B=A  
下面是修改过的unary_op !Jk(&.  
MiRibHXI,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fLLnf].O  
class unary_op y?[5jL|Ue  
  { pM1=U F  
Left l; od;Bb  
  h<+PP]l=  
public : -7&^jP\,  
?T tQZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dl7Riw-J  
Q]yV:7  
template < typename T > wgC??Be;ut  
  struct result_1 lpIteZw:  
  { )e @01l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z|V"8jE  
} ; C3&17O6  
"bv,I-\  
template < typename T1, typename T2 > x8\E~6`,  
  struct result_2 d/"gq}NT  
  { R>Z,TQU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SD)5?{6<  
} ; aS c#&{  
A@9U;8k  
template < typename T1, typename T2 > 6 ,7/8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?j &V:kF  
  { 8<wtf]x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z'7 c^c7_  
} W@R$' r,@O  
c#]'#+aH  
template < typename T > O|A~dj `  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h;cB_6vt  
  { G1`mn$`kq  
  return OpClass::execute(lt(t)); x@{G(W:W  
} 'w>uFg1.  
DLwC5Iir  
} ; <~IH`  
0X ] ekq  
?^+#pcX]t|  
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 4d{"S02h  
好啦,现在才真正完美了。 r[C3u[  
现在在picker里面就可以这么添加了: D#vn {^c8O  
tJ(c<:zD  
template < typename Right > @d8&3@{R^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -D.B J(  
  { gb!@OZ c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f;@ b a[  
} u|_I Twk  
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。 SX1Fyy6 w  
d/ 'A\"o+  
D=5t=4^H(  
7Va#{Y;Zy  
n?<# {$  
十. bind 6xDl=*&%  
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。 EOd.Tyb!/  
先来分析一下一段例子 *IMF4 x5M  
>oM9~7f  
a"v"n$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y]~+`9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |!jYv'%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HJ2]Nz:   
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。 'O\d<F.c$2  
我们来写个简单的。 H{Y5YTg]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mVc'%cPaw  
对于函数对象类的版本: {2'74  
} kh/mq  
template < typename Func > +O.&64(  
struct functor_trait Egjk^:@  
  { iOX4Kl  
typedef typename Func::result_type result_type; :F KYYH\  
} ; thlpj*|  
对于无参数函数的版本: teQaHe#  
.g(\B  
template < typename Ret > Pq[0vZ_}dN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NIWI6qCw  
  { ]ut-wqb{p  
typedef Ret result_type; o3\SO  
} ; u~naVX\3b  
对于单参数函数的版本: 84hi, S5P  
>[E|p6jgT  
template < typename Ret, typename V1 > M2zos(8g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "c! oOaA  
  { kMJQeo79  
typedef Ret result_type; 3[|:sa8?s  
} ; 5tgILxSK  
对于双参数函数的版本: (DEL xE  
Pi"tQyw39$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \@ WsF$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NbQMWU~7  
  { -Fok %iQ'5  
typedef Ret result_type; , $D&WH  
} ; BRSgB-Rr7  
等等。。。 XEgx#F ;F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1O'*X  
*$4A|EA V  
template < typename Func > k_En_\c?p2  
struct func_return >H=Q$gI  
  { `DWi4y7  
template < typename T > 5 vu_D^Q  
  struct result_1 [#P`_hx  
  { =?`y(k4a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cc2oFn  
} ; H>X\C;X[  
Jegx[*O>b  
template < typename T1, typename T2 > yG4LQE  
  struct result_2 +qSr=Y:+  
  { #0YzPMV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ck/_UY|  
} ; D<D k1  
} ; nM(=bEX  
cV=_G E  
'7O{*=`oj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v,!Y=8~9  
s:m<(8WRw  
template < typename Func, typename aPicker > tsSS31cv  
class binder_1 eN2k8=  
  { 5>4A}hSe  
Func fn; 3 q.[-.q  
aPicker pk; 2XecP'+m  
public : <p L;-  
J.1ln = Y  
template < typename T > u=v%7c2Mx}  
  struct result_1 H>X>5_{}  
  { Z.Y;[Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {KpH|i  
} ; utm+\/  
J:mu%N`  
template < typename T1, typename T2 > (fk, 80  
  struct result_2 2 Zjb/  
  { ,T21z}r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !ovZ>,1  
} ; !EmR(x  
\dxW44sM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pD}VB6=  
.5[LQR  
template < typename T > Oz9Mqcx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lA Ck$E  
  { x}8T[  
  return fn(pk(t)); sKG~<8M}  
} i37a}.;  
template < typename T1, typename T2 > ]stLC; nI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g`5`KU|  
  { Uc4 L|:  
  return fn(pk(t1, t2)); GZhfA ;O,  
} @IyH(J],h  
} ; }^ Ua  
<{z3p:\  
L ugk`NUvF  
一目了然不是么? Eztz ~oFo  
最后实现bind E_gDwWot  
M;TfD  
"JUQ)> !?  
template < typename Func, typename aPicker > ]x(2}h^ S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z:Zn.e*$b  
  { */Ry6Yu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :Z]+Z_9p  
} LOb'<R\p  
U37?P7i's  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hC 4X Y  
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。 tU2to V  
8|-mzb&  
十一. phoenix ,, H$>r_;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: luz%FY:  
[|;Zxb:  
for_each(v.begin(), v.end(), ':R3._tw\  
( k\thEEVP0*  
do_ 7Ae,|k  
[ g$-D?~(Z  
  cout << _1 <<   " , " =*>4Gh i  
] F6GZZKj  
.while_( -- _1), m[Ac'la  
cout << var( " \n " ) !wb~A0m  
) \`%Y-!H+v  
); QVRokI`BF  
Gv+Tg/  
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: ?VN]0{JSp  
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 (#l_YI -  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T# _n-b>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DGfQo5#  
,ZP3F+XKb  
O\8|niW|  
template < typename Cond, typename Actor > F?,&y)ri  
class do_while U!I_i*:U  
  { {LJ6't 8y:  
Cond cd; \gzwsT2&  
Actor act; Rd1ku=  
public : hy&Hl  
template < typename T > z9kX`M+  
  struct result_1 pA,EUh| H  
  { uj1E* 98m  
  typedef int result_type; e}4^N1'd/  
} ; .5CELtR  
#M9D" <pn}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #m$%S%s  
W*DIW;8p  
template < typename T > ZM^;%(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  T[[  
  { 8OtUY}R  
  do tfKeo|DM"  
    { a*8.^SdzR  
  act(t); ;@Hi*d[  
  } e%c5 OZ3~  
  while (cd(t)); K#sb"x`  
  return   0 ; ]XafFr6pe  
} 0V,MDX}#_  
} ; HXV73rDA  
Di"9 M(6vf  
(cA|N0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L(n~@ gq  
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。 Jx>B %vZ\  
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。 <^'+ ]?  
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。 -GWzMBS S  
下面就是产生这个functor的类: dQ|Ht[ s=  
@N_H]6z4  
yz$1qEII`q  
template < typename Actor > HN~4-6[q  
class do_while_actor Aag)c~D  
  { 2hC$"Dfp  
Actor act; ,p`b Wm  
public : 3jeV4|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v4##(~Tu  
n_&)VF#n(  
template < typename Cond > %s :  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A-Pwi.$  
} ; 2 Yd~v|  
qVe6RpS  
4NR5?s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5a|m}2IX  
最后,是那个do_ 8lGgp&ey  
(Dh;=xG  
k8wi-z[dV  
class do_while_invoker W (c\$2`  
  { ts\>_/  
public : S,9WMti4x  
template < typename Actor > 14YV#o:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -x\l<\*  
  { [*ovYpj^  
  return do_while_actor < Actor > (act); V//q$/&8(  
} j~f 7WJ  
} do_; `"mK\M  
SWO!E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Afhx`J1KO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :XZom+>2n  
最后来说说怎么处理break和continue {#M{~  
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。 >37}JUG  
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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