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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lO+<T[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S[TJ{ L(  
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, @;-6qZ  
(N etn&  
%7_c|G1  
F^],p|4f  
  class filler CKAs3",  
  { Kp|#04]  
public : S+i .@N.^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pvz*(u  
} ; yrDWIU(8;6  
-V'`;zE6  
m-SP#?3  
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: "hRY+{m  
DIk\=[{2q  
NZ\aK}?~!  
5X7kZ!r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O1o.^i$-M  
8tc9H}>  
h=q%h8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dh7PpuN{  
!U,^+"l'GP  
0I.9m[<Fc  
3X+uJb2  
二. 战前分析 !Q,A#N(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0d-w<lg9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 b}G4eXkuj  
a<.7q1F  
>.D0McQg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (3RU|4Ks  
  /* --------------------------------------------- */ <JA`e+Bi  
vector < int *> vp( 10 ); dYg}qad5:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L`i#yXR  
/* --------------------------------------------- */ +s6 wF{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )P^5L<q>|  
/* --------------------------------------------- */ (8!#<$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iL-I#"qT,  
  /* --------------------------------------------- */ ub "(,k P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s$Il;  
/* --------------------------------------------- */ {__Z\D2I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1}E`K#  
x8a?I T.  
\WM*2&  
(D'Z4Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: wz*QB6QtU  
1._1, _2是什么? 2a;vLc4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +$)C KC  
2._1 = 1是在做什么? B| IQ/g?  
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。 e75 k-  
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。 (89NK]2x  
o7feH 6Sh  
(}Ql#q K  
三. 动工 #vy:aq<bjE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "y>\ mC  
(/&IBd-  
JM{S49Lx  
*G^n<p$"  
template < typename T > #@,39!;,:O  
class assignment 8Ek<J+& |I  
  { #e.2m5T  
T value; Na^1dn  
public : ;Ef:mr"Nu  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2,nKbE9*  
template < typename T2 > :&= TE2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L~1u?-zu  
} ; >4a@rT/  
.>0e?A4,5?  
"(}xIsy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y2V9!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $]CZ]EWts  
Vw*;xek?  
ce{GpmW  
/&=E=S6  
  class holder h<.G^c)  
  { 6Q,-ZM=Z_p  
public : #Zpp*S55  
template < typename T > 8<$6ufvOv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j380=? 7  
  { Q p7|p  
  return assignment < T > (t); cL&V2I5O  
} Q5e ,[1  
} ; %t0Fx  
omM*h{z$$  
buo_H@@p{s  
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: rt%.IQdY  
*b?C%a9  
  static holder _1; 8uoFV=bj\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p ez^]I  
%3'4QmpR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C #ng`7 q  
而不用手动写一个函数对象。 9Ot;R?>(  
U">D_ 8  
GzK{. xf  
aG?ko*A;  
四. 问题分析 8WU UE=p  
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。 [~ bfM6Jw  
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。 )t{oyBT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P}o:WI4.cB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GZ\;M6{oh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2O {@W +Mt  
@FL?,_,Y{  
五. 问题1:一致性 %4U;Rdq&Ud  
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?| vm)&WEL!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?eT^gWX  
]#N2:ych  
struct holder )((Jnm D  
  { 2%N$Y]  
  // #NVtZs!V/  
  template < typename T > U9IP`)z_5t  
T &   operator ()( const T & r) const k,M%/AXd  
  { 693J?Yah[  
  return (T & )r; cu|gM[  
} $rDeI-)S  
} ; D%umL/[]  
rX6"w31  
这样的话assignment也必须相应改动: ^~(vP:  
K1Nhz'^=D  
template < typename Left, typename Right > &R/)#NAp  
class assignment w4pU^&O  
  { \`o+Le+%  
Left l; & |u  
Right r; 7]Y Le+Ds  
public : } ab@Nd$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PygT_-3z{  
template < typename T2 > y]9 3z!#Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jcQ{,9 H`l  
} ; l2>G +t(,  
^8aj\xe(  
同时,holder的operator=也需要改动: u&`7 C  
_n_lO8mK  
template < typename T > 7f#[+i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0\%/:2   
  { 6}  !n0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aT[Z#Zd, N  
} =?T\zLN=  
?"PUw3V3lB  
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。 8 s!0Z1Roc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "aK3 ylz;  
DDn@M|*$  
return l(rhs) = r; j$^3  
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+xiov-r?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a ^<W ?Z  
Gvv~P3Dm  
template < typename Tp > i4 KW  
class constant_t 7 2ux3D  
  { p>=YPi/d  
  const Tp t; ?8. $A2(Xw  
public : j[gX"PdQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lDO9GNz$  
template < typename T > 4&)*PKq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]uX'[Z}t  
  { *}Zd QJL  
  return t; cBM A.'uIL  
} ),0_ C\  
} ; z`((l#(  
eIK8J,-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :L&Bbw(  
下面就可以修改holder的operator=了 xn1  
uQWJ7Xm  
template < typename T > `C`CU?D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oEU %"  
  { EsXCi2]1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D4<nS<8  
} Bp 6jF2  
v9INZ1# v  
同时也要修改assignment的operator() x)l}d3   
g}0}$WgH:  
template < typename T2 > !!4_x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dON 4r2-yC  
现在代码看起来就很一致了。 bgGd  
CE-ySIa  
六. 问题2:链式操作 br+{23&1R#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 < i"U%Ds(  
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。 4.7OX&L'G  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w-};\]I  
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。 YvE$fX=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2Ch!LS:+  
: m$cnq~h  
template < typename T > X|t?{.p  
struct result_1 h<\o[n7j  
  { 7g_:Gv~v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?JDZDPVJ)  
} ; !YSAQi;I  
aM5zYj`pW  
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: ~PP*k QZlJ  
mb~w .~%  
template < typename T > 048BQ  
struct   ref v5i[jM8  
  { P!:Y<p{=>  
typedef T & reference; `%p}.X  
} ; _H>ABo  
template < typename T > } WY7!Y  
struct   ref < T &> #K'3` dpL  
  { c 6@!?8J  
typedef T & reference; 2<)63[YO  
} ; Fh9`8  
~Y@(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e4u$+  
qCOv4b`  
template < typename T > &e@2zfl7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mza1Q~<  
  { r<cyxR~  
  return l(t) = r(t); Lw\ANku  
} J/8aDr (+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -MOPm]iA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rBa <s  
Q7UFF  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ."l@aE=|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dbSIC[q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [[P?T^KT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yZ)GP!cM4c  
最后的布局是: E9HA8  
                Add P\KP)bkC  
              /   \ j!GJ$yd=-6  
            Divide   5 (h7 rW3  
            /   \ HiCNs;t  
          _1     3 0vNEl3f'O  
似乎一切都解决了?不。 96T.xT>&  
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。 @|(mR-Jj  
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。 wQWokpP;T7  
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: 4_3Jpz*  
> xkl7D  
template < typename Right > ^%-$8sV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5t#+UR  
Right & rt) const su/l'p'  
  { )Y}t~ Zfx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SLpB$puS  
} $r*7)/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LOpn PH`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qEPvV  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yjvzA|(YC  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6 /gh_'&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 p#hs8xz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? DxR__  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: &H$ 3`"p5u  
^qs=fF  
template < class Action > )a.Y$![  
class picker : public Action E ;65kZ  
  { y[Zl,v7  
public : :&}(?=<R}L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7S LJLn3d  
  // all the operator overloaded Ac'[(  
} ; I8@NQ=UV0  
&1YqPk  
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。 *Uie{^p?  
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: <:0649ZB  
U:m[* }+<  
template < typename Right > fs+l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wV-1B\m  
  { ;E>5<[aa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wx n D3  
} Wk"4mq  
/"+YE&>\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '; ,DgR;'  
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。 ne] |\]  
}GJIM|7^  
template < typename T >   struct picker_maker h 1G`z  
  { $'*@g1v Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eyf\j,xP&  
} ; iM+K&\{_h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fu'iG7U M  
  { A9\m .3jo  
typedef picker < T > result; Y,?s-AB  
} ; ,S E5W2a]  
]\w0u7}  
下面总的结构就有了: z OD5a=[1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 X> :@`}bq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 p0~=   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9YRoWb{y  
至此链式操作完美实现。 CwZ+P n0  
2%U)y;$m2  
/fbI4&SB!  
七. 问题3 $7eO33Bm  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 azR<Y_tw  
u[9i>7}9  
template < typename T1, typename T2 > md:$O C3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y~EKMowI&e  
  { RB.&,1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3 XdN \xc  
} @-nCK Yj  
Yh)yp?  
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: S/G6NBnbS  
&cztUM(  
template < typename T1, typename T2 > ,}2yxo;i  
struct result_2 QEK,mc3  
  { OY7\*wc:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q+f]E&':  
} ; [T#5$J  
rTYDa3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? R}njFQvS)  
这个差事就留给了holder自己。 QLrFAV  
    O^ZOc0<  
4of3#M  
template < int Order > xO)vn\uJ  
class holder; c;c'E&9P]  
template <> R+k-mbvnt  
class holder < 1 >  /B)ZB})z  
  { H6(kxpOI\  
public : s8Kf$E^?e.  
template < typename T > 'b#RfF,7H}  
  struct result_1 7|LJwXQ-  
  { _yY(&(]#  
  typedef T & result; XlIRedZ{  
} ; p>4$&-  
template < typename T1, typename T2 > P.Pw .[:3  
  struct result_2 ~6m-2-14q  
  { uqwB`<>KJ  
  typedef T1 & result; zJJ KLr;  
} ; P5/K?I~/So  
template < typename T > Bf!i(gM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s$`g%H>  
  { &}wr N(?w  
  return (T & )r; \~!9T5/*  
} Z*S 9pkWcF  
template < typename T1, typename T2 > Q<W9<&VZe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jv1igA21_h  
  { ?Q1(L$-=  
  return (T1 & )r1; g.OBh_j-v  
} &EKP93  
} ; WF\ hXO  
+shT}$cb1  
template <> ;@p2s'(  
class holder < 2 > `3+yu' Q'  
  { G0Zq:kJ  
public : #k2&2W=x  
template < typename T > a$ a+3}\  
  struct result_1 )R$+dPu>  
  { 7uG@ hL36  
  typedef T & result; _"n1"%Ns  
} ; fTiqY72h  
template < typename T1, typename T2 > 2GOQ|Z  
  struct result_2 &09z`* ,  
  { }@MOkj  
  typedef T2 & result; >!O3 jb k  
} ; Nf8."EDUW  
template < typename T > -5,QrMM<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @w&VI6  
  { p48M7OV  
  return (T & )r; 0STtwfTr:  
} XH4!|wz  
template < typename T1, typename T2 > `&$"oW{HW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )1ia;6}  
  { 7[5g_D t  
  return (T2 & )r2; Gxu   
} 2|]$hjs  
} ; Qr]xj7\@i  
Q4e*Z9YJ  
H&jK|]UXoO  
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> >。 Sx)b~*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $3>k/*=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,JIjAm*2  
}[ LME Z  
return l(i, j) = r(i, j); tWR>I$O8F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >Ia{ZbQV  
H~%HTl  
  return ( int & )i; &ywAzGV{s  
  return ( int & )j; Nq'Cuwsp  
最后执行i = j; DQO~<E6c  
可见,参数被正确的选择了。 )W9W8>Cc5_  
@Ee{ GH^-  
H59}d oKH  
@igGfYy  
YT\x'`>Q  
八. 中期总结 pQ%~u3  
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: }~pT saw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7=C$*)x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *i zPLM}+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *sK")Q4N  
kKr|PFz  
I>ks H  
V`xZ4 i%L  
^@?-YWt   
n'R9SnW  
九. 简化 >qh8em  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 am,UUJ+h>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rFJ(t7\9h  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7U68|\fI!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Nd!0\ "AE  
  +-*/&|^等 4_qd5K+n"  
2. 返回引用。 ; (I(TG  
  =,各种复合赋值等 `^HAWo;J  
3. 返回固定类型。 55xa Z#|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4i0~t~vDpr  
4. 原样返回。 ,'[L6=#  
  operator, lZoy(kdc  
5. 返回解引用的类型。 \.h!'nfF  
  operator*(单目) Xv ;} !z  
6. 返回地址。 sYnf #'  
  operator&(单目) j3{8]D  
7. 下表访问返回类型。 cU <T;1VQ  
  operator[] 0'u2xe  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?K, xxH  
  operator<<和operator>> pvCn+y/U;  
! bbVa/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xo{3r\u?}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: USF&;M3  
*Y !'3|T  
template < typename Left > ;M{@|z[Nv  
struct value_return j2O?]M  
  {  d(PS  
template < typename T > !Ra.DSL  
  struct result_1 EfA*w/y  
  { dx['7l;I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y4* }E  
} ; 0}:- t^P  
;Zfglid  
template < typename T1, typename T2 > 57r?`'#*  
  struct result_2 bxX[$q  
  { &w\E*$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I2G4j/c=z  
} ; ^8dd  
} ; !Ld0c4  
Hc.r/  
pzcV[E1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L ;5R*)t  
q{D_p[q  
下面我们来剥离functor中的operator() b0W~*s [4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )Los\6PRn  
r|!w,>.  
return l(t) op r(t) CZ2&9Vb9I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S!!i  
return op l(t) EHpIbj;n  
return op l(t1, t2) qMy>: ,)Z  
return l(t) op vbT"}+^Sh  
return l(t1, t2) op -*q:B[d  
return l(t)[r(t)] AIZs^ `_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q}ebw  
ul0]\(sS:  
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: MbY?4i00%h  
单目: return f(l(t), r(t)); A gKG>%0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JMp>)*YS  
双目: return f(l(t)); ]|NwC <  
return f(l(t1, t2)); ho*44=j  
下面就是f的实现,以operator/为例 TI '(  
;-SFK+)R"  
struct meta_divide vrVb/hhG  
  { U~{fbS3,  
template < typename T1, typename T2 > ut26sg{s(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gao8!OaQ  
  { q2Xm~uN`)  
  return t1 / t2; ]fc9m~0N,\  
} #1-y[w/  
} ; Q'?{_  
[UO?L2$&  
这个工作可以让宏来做: aH@Ux?-}  
1&{]jG{#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;3ZHm*xJx  
template < typename T1, typename T2 > \ Y{c_5YYf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zY?GO"U"  
以后可以直接用 W)WL1@!Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6=ukR=]v  
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 y$6m|5  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -]8cw#y 0A  
3;fuz Kk@b  
`fw:   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 )b<-=VR  
z [xi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MQD%m ;[s  
class unary_op : public Rettype i3C5"\y  
  { "Mt4~vy  
    Left l; X\X* -.]{  
public : GLI 5AbQK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7;cb^fi/  
3yNILj  
template < typename T > #$!(8>YJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kpc3l[.A  
      { "`pI! nj  
      return FuncType::execute(l(t)); Vc}#Ok  
    } wc #+ Yh6  
hh\\api  
    template < typename T1, typename T2 > hoy+J/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CV/ei,=9  
      { ex_Zw+n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F8e]sa$K\  
    } t__UqCq~h  
} ; nCMv&{~  
A`E7V}~  
qU!*QZ^y&  
同样还可以申明一个binary_op -{z.8p}IW  
(1.E9+MquU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2&*r1NXBE  
class binary_op : public Rettype |\g=ua+h  
  { 4] c.mDo[T  
    Left l; =-#>NlB$w  
Right r; D{h sa  
public : o *5<Cxg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QR'yZ45n4  
!<!5;f8  
template < typename T > < C54cO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  QW  
      { ;{Cr+lqTJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r:h\{ DVf  
    } OnO56,+S^  
Q;p?.GI?-  
    template < typename T1, typename T2 > oqzx}?0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p4m9@ \gn  
      { anwMG0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .+1.??8:+  
    } sflH{!;p  
} ; 0fgt2gA33  
[%U(l<  
21Z}Zj  
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 HWe?vz$4"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !acm@"Ea  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BR1oE3in  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R~40,$e{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O 0Fw!IQk  
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。。。 W5a)`%H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xf1@mi[a  
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) rUC@Bf  
下面是修改过的unary_op FI @!7@  
YGy.39@31  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7P}&<;5zD  
class unary_op * b+ef  
  { Kk?P89=*  
Left l; ia.95H;  
  63b?-.!b  
public : vby[# S|  
%E q} H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c"X`OB  
^l\U6$3  
template < typename T > &WW|! 6  
  struct result_1 I;dc[m  
  { cx?XJ)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'gYUyl  
} ; |2mm@):  
3OUZR5_$  
template < typename T1, typename T2 > xL,;(F\^  
  struct result_2 n[Jpy[4g  
  { ,DrE4")4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C(i1Vx<-  
} ; O][R "5d  
=]r<xON%S  
template < typename T1, typename T2 > STMc@MeZU_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yLfb'Ba  
  { --SlxV/x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bYT,f.,5{  
} }K\] M@  
UR')) 1n  
template < typename T > S]^`Qy)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s53 Pw>f  
  { >"qnuv G  
  return OpClass::execute(lt(t)); \$o5$/oU(  
} SH# -3&$[  
=n_r\z  
} ; <uUHr,#  
@di mZsi1  
. IBy'  
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 Ii"h:GY;\  
好啦,现在才真正完美了。 +an.z3?w  
现在在picker里面就可以这么添加了: BM+v,hGY  
Q[t|+RNKv2  
template < typename Right > Bny3j~*U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZTV|rzE   
  { m Cvgs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @ToY,@]e  
} $q`650&S*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 E"p;  
M*|,05>  
)H&rr(  
'0z-duu  
P !:LAb(  
十. bind  Dh=?Hzw  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 m44Ab6gpsb  
先来分析一下一段例子 @1_M's;  
~Rx:X4|H  
s!* m^zx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |l)z^V!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'l,ym~R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B5'-v%YO+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 v8Ga@*  
我们来写个简单的。 ,tt]C~\u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jqULg iC  
对于函数对象类的版本: ttlFb]zZh  
n&V\s0  
template < typename Func > L+s3@ C;b  
struct functor_trait &s.S) 'l4l  
  { NRU&GCVwu  
typedef typename Func::result_type result_type; 1"pvrX}  
} ; -%8*>%  
对于无参数函数的版本: ^m ^4LDt  
9V5}%4k%+  
template < typename Ret > K0hmRR=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WP/?(%#Y  
  { oWg"f*  
typedef Ret result_type; #bN'N@|  
} ; '!8'Xo@Go3  
对于单参数函数的版本: @LQe[`  
!zc?o?~z  
template < typename Ret, typename V1 > ~I'1\1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > < {1'cx  
  { 9F[k;Uw  
typedef Ret result_type; ^Ec);Z  
} ; _.b^4^[  
对于双参数函数的版本: t= =+SHGP  
`cee tr=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D?yiK=:08`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X=QaTV  
  { q~QB?+ x&  
typedef Ret result_type; xaQO=[  
} ; 0E[&:6#Y  
等等。。。 3aL8GMiu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8|FHr,  
/CR Z  
template < typename Func > QrmiQ]d*p  
struct func_return =Kf]ZKj)  
  { OjVI4@E;Xe  
template < typename T > @3T)J,f  
  struct result_1 NGsG4y^g?z  
  { ;Mzy>*#$Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tGq0f"}'J  
} ; W!@*3U]2R  
h+,Eu7\88  
template < typename T1, typename T2 > %kB84dE  
  struct result_2 }@R*U0*E  
  { .d}7c!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (MfPu8j  
} ; Qq,w6ekr  
} ; kkvG=  
[FhFeW>  
a!iG;:K   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ){~]-VK  
%d3KE|&u  
template < typename Func, typename aPicker > )zU bMzF  
class binder_1 IEbk_-h[  
  { B !>hHQ2  
Func fn; ?<mxv"  
aPicker pk; }q-*Ls~  
public : =8Bq2.nlR  
Sz z:$!t  
template < typename T > <$H-/~Y  
  struct result_1 X,+M?  
  { G)|s(C!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?<3wks|C  
} ; ) ?L  
H Pvs~`>V  
template < typename T1, typename T2 > ;gE]*Y.Z.p  
  struct result_2 ak_&\'P  
  { S.^/Cl;aj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; El9D1],  
} ;  ' ];|  
_VvXE572  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0m`{m'B4n  
@fjVCc;  
template < typename T > ^p@ #  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B<et&r;  
  { $7\!  
  return fn(pk(t)); g#??Mz   
} .=I:cniw\r  
template < typename T1, typename T2 > }{3XbvC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zndv!z  
  { g`NJ `  
  return fn(pk(t1, t2)); Ms * `w5n  
} !:zWhu,  
} ; 2|n)ZP2cp  
p`oSI}ZwB  
r]6X  
一目了然不是么? ;";#{B:  
最后实现bind ^nPk;%`0  
?G|*=-8  
v;=| -y  
template < typename Func, typename aPicker > ho J{C 0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @'D ,T^I  
  { -D?-ctFYj^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u)NmjW  
} :h(r2?=7  
=zetZJg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0vi)m 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。 =Su~i Oa  
n#\ t_/\  
十一. phoenix N51g<K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VH>?%aL  
[H-r0Ah  
for_each(v.begin(), v.end(), G/y@`A)  
( bOvMXj/HV=  
do_ @U)k~z2Hk  
[ jE.yT(+lW  
  cout << _1 <<   " , " q>n0'`q   
] EKr#i}(x<  
.while_( -- _1), :<"b"{X"  
cout << var( " \n " ) *'BA# /@  
) \H6[6*JuB  
); CLn}BxgD  
K0YUN^St  
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: px7<;(I  
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 4fuK pLA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7UVhyrl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #<4/ *< 5  
GM{J3O=  
FxK2 1  
template < typename Cond, typename Actor > S8S<>W  
class do_while  ,xhB  
  { O)Wc\-  
Cond cd; AhNy+p{  
Actor act; C=y[WsT  
public : X~#jx(0_  
template < typename T > EId_1F;V^  
  struct result_1 |1rKGDc  
  { q%rfKHMA50  
  typedef int result_type; XH"-sZt  
} ; M8,_E\*  
0r|mg::'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Da@H^  
"&Y5Nh  
template < typename T > :t'*fHi~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4ne95_i  
  { $@ R[$/  
  do ,'FdUq)i  
    { Z2.S:y.  
  act(t); @y+Hb@ >.  
  } qh]ILE87(  
  while (cd(t)); uFXu9f+  
  return   0 ; v})-:  
} /-mo8]J#2~  
} ; E+tV7xa~  
F~C9,`#Wf@  
S,'y L7s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =Y-ZI  
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。 N8-!}\,  
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。 bq}hj Cy  
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。 ^kF-mM=  
下面就是产生这个functor的类: 'x{E#4A  
*pZhwO !D  
kv)IG$S 0  
template < typename Actor > <z2*T \B!8  
class do_while_actor # $dk  
  { ivi,/~L  
Actor act; X / {;  
public : LYV\|a{Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6Z,j^: B  
ry Kc7<  
template < typename Cond > a-9Y &#U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  > h>  
} ; *fIb|r  
*It`<F|  
R{X@@t9@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u*:;O\6l  
最后,是那个do_ XXe?@w2{  
2y"|l  
BPH-g\q  
class do_while_invoker r^2>60q'  
  { qa!3lb_'M  
public : VuiK5?m  
template < typename Actor > `62iW3y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~|>q)4is6a  
  { !-OPzfHrI  
  return do_while_actor < Actor > (act); #+ <"`}]N  
} kM>Bk \  
} do_; {)c2#h  
42If/N?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c[n4{q1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7E}.P1  
最后来说说怎么处理break和continue %`F &,!d  
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。 N-~Uu6zr  
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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