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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z9I ?j1K|!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .t%` "C  
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, -~=:tn)0  
FPuF1@K  
YjeHNPf  
EDGAaN*Q  
  class filler m-|~tve  
  { cD4H@!=a  
public : dO[pm0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [JX=<a)U  
} ;  .Aa(  
/{\mV(F(  
l*4_  
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: -*"Q-GO  
[yfi:|n1  
F,$ypGr  
0VlB7oF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P'CDV3+  
JdA3O{mT)  
e^Lt{/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `n`aA)|<  
ef(OhIX  
-MH~1Tw6Z  
JNgl  
二. 战前分析 rXg#_c5j  
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。 b+ v!3|  
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 J*'#! xIa  
"( P-VX  
D4CiB"g3*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x4bj?=+  
  /* --------------------------------------------- */ 7<3eB)S  
vector < int *> vp( 10 ); UZRCJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C{Er%  
/* --------------------------------------------- */ O'<cEv'B*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g_t1(g*s  
/* --------------------------------------------- */ {nlqQ.jO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x*z$4)RP  
  /* --------------------------------------------- */ 92K#xM/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); El`f>o+EJ  
/* --------------------------------------------- */ aY@st]p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lip1wR7  
$P%b?Y/  
f^[:w1X$sM  
VWR6/,N^_  
看了之后,我们可以思考一些问题: h\qM5Qx+Q  
1._1, _2是什么? T*sB Wn'am  
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。 )\r;|DN  
2._1 = 1是在做什么? d|(@#*{T]  
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。 -& \?Q_6  
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。 a8!/V@a  
N=P+b%%:Z  
F`\7&'I  
三. 动工 ZI'Mr:z4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: an9k2 F.)  
~kAen  
\a6knd  
{Deg1V!x>  
template < typename T > .V:H~  
class assignment $x %VUms  
  { XQ]5W(EP  
T value; LxC"j1wfl  
public : !F&Ss|(}  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ohmi(s   
template < typename T2 > 6~j.S "  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 27!9LU  
} ; #=B~} _  
&7\q1X&Rr  
>B9|;,a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :. ja~Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w;p!~o &  
0au\X$)Q  
cp7Rpqg  
GGR hM1II  
  class holder Nn;p1n dN  
  { ' cx&:s  
public : g5*Zg_G/  
template < typename T > M4:}`p=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T]tG,W1>i  
  { {|~22UkF[V  
  return assignment < T > (t); hVAP )"5  
} ekj@;6 d]  
} ; J0vCi}L  
~ST7@-D0  
>b.wk3g@>  
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: 6mi: %)"  
c_xo6+:l  
  static holder _1; 1$g]&'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K;wd2/jmJ  
ZzuEw   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bQ" w%!  
而不用手动写一个函数对象。 MQv2C@K9F  
D<2|&xaR  
:>K=kZ=k  
i$A0_ZJKjZ  
四. 问题分析 ? }2]G'7?  
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。 KF"&9nB  
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。 K 9X0/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V@xlm h,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Nuw_,-h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y4 Y;xK"  
:u7y k@  
五. 问题1:一致性 uZ-yu|1  
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?| 6-@ X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y!6,ty'  
9Xg+$/  
struct holder m};Qng]  
  { 'o#ve72z1  
  // D#T1~r4  
  template < typename T > d+Vx:`tT  
T &   operator ()( const T & r) const vbeYe2;(  
  { _O-ZII~  
  return (T & )r; uV:;q>XM'%  
} hYS*J908  
} ; oD]riA>jC  
]KS|r+  
这样的话assignment也必须相应改动: i$Q$y hT{  
2U-F}Z  
template < typename Left, typename Right > Qifjv0&;u  
class assignment G6N$^HkW?  
  { ,h'q}5  
Left l; etEm#3  
Right r; =?} t7}#  
public : :n:Gr?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <MlRy%3Z  
template < typename T2 > |d* K'+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '= _}&  
} ; j7vp@l6`L  
L+}q !'8S  
同时,holder的operator=也需要改动: ptS1d$  
.cTK\  
template < typename T > wj fk >  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jrMY]Ea2`  
  { r?s,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8\BCC1K  
} `3Gjj&c  
%d5;JEgA:g  
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。 LeA=*+zP[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cC.=,n  
LCrE1Q%VP  
return l(rhs) = r; vxxa,KR/y  
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。 y;+5cn C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: = dyApR:'  
Xj/U~  
template < typename Tp > +`_I !  
class constant_t f&w8o5=|I  
  { w7H.&7rF  
  const Tp t; ZI  q!ee  
public : kMGK 8y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &95iGL28Q  
template < typename T > nwk66o:|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >9o(84AxIH  
  { /qW5M4.w  
  return t; 17Q1Xa  
} :>U2yI  
} ; %z6.}4h  
'1lr "}"Q+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5 } 9}4e  
下面就可以修改holder的operator=了 L~yu  
G:f\wK[  
template < typename T > "#H@d+u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J`T1 88  
  { "5]Fl8c?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _`>F>aP  
} D}SYv})Ti  
EK^B=)q6:W  
同时也要修改assignment的operator() ;- D1n  
bwjjwu&  
template < typename T2 > 3@ a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JJHr<|K  
现在代码看起来就很一致了。 6~KtT{MYQ  
c?qg i"kS  
六. 问题2:链式操作 M <oy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )P:r;a'  
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。 B!|<<;Da6  
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。 ~+1t3M e  
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。 m>C}T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8SvPDGu `]  
_zG9.?'b3  
template < typename T > $MF U9<O  
struct result_1 )$#]h]ac  
  { HH>"J /;c,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cTO\Vhg  
} ; 8Wn;U!qT  
wN[mU  
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: ;2||g8'  
-c-#1_X5  
template < typename T > C WJGr:}&  
struct   ref {Mc^[}9  
  { Vy;f4;I{  
typedef T & reference; j?&Rf,,%  
} ; NZ(c>r6  
template < typename T > MS~c  $  
struct   ref < T &> C9-IJj  
  { \{F{yq(  
typedef T & reference; nezdk=8J/  
} ; cd8~y  
Tu Q@b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N=J$+  
xjHOrr OQ  
template < typename T > ~7$E\w6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SST1vzm!  
  { /5^"n4/M  
  return l(t) = r(t); k}-@N;zq  
} <eU28M?\  
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。 c+PT"/3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >#}MDwKZD  
6fvzTd},  
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 >hcA:\UPk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ITj0u&H:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c[:OK9TH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SG1o< #>  
最后的布局是: $dAQ'\f7  
                Add t.sbfLu  
              /   \ O$}p}%%y7  
            Divide   5 v\Zni4  
            /   \ tGGv 2TCEy  
          _1     3 T+z]ztO  
似乎一切都解决了?不。 pK=$)<I"6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 90)0\i+P  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w ^ v*1KA&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2Yd0:$a  
t+'|&b][Qi  
template < typename Right > c@RMy$RTF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $x,?+N  
Right & rt) const i>!7/o  
  { acuch  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (pBOv:6  
} i"=6n>\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mQmn&:R  
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。 cE}R7,y  
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。 H"|xG;cf  
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。 YQ}xr^VA  
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[BF4h{E  
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? v?zA86d_  
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: ^06f\7A  
IYm~pXg^0  
template < class Action > lWS @<j  
class picker : public Action BIf E+L(  
  { s`* 'JM<  
public : [%(}e1T(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uU v yZ  
  // all the operator overloaded 5t]}(.0+  
} ; *"V5j#F_  
wD|,G!8E2  
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。  Ad)Po  
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: y:Xs/RS  
_{CMWo"l  
template < typename Right > (vm &&a@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cjzhuH/y  
  { Xg:w;#r,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /C(lQs*l  
} F&US-ce:M  
f}q4~NPn-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y+f@8]  
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。 &6fNPD(|  
m(QGP\Ya  
template < typename T >   struct picker_maker [(v?Z`cX\  
  { ;cQhs7m(9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Le3H!9lbc  
} ; s(*L V2fa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }ge~Nu>w  
  { Wz)O,X^  
typedef picker < T > result; )i8Hdtn  
} ; cW B>  
K#bdb  
下面总的结构就有了: }gL:"C"~  
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。 n< UuVu  
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。 4Q2=\-KFj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PI{;3X}9$,  
至此链式操作完美实现。 3nb&Z_/e  
yl|?+  
y,{=*2Yt  
七. 问题3 Jy&O4g/'5  
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。 ?E1<>4S8  
OiI[w8  
template < typename T1, typename T2 > M B]8iy8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #+)AIf  
  { V~j:!=b%v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }SL&Y`Y]  
} H#pl&/+  
#CKPNk c  
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: NQQ+l0txI  
[ kI|Thx  
template < typename T1, typename T2 > Tb~|p_;o  
struct result_2 gO>XNXN{  
  { W\mj?R   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RLBeti>  
} ; NfG<!  
8<BYAHY^  
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? p;;4b@  
这个差事就留给了holder自己。 >eX&HSoy  
    GM&< ?K1  
\ G}02h  
template < int Order > j\W"P_dpd  
class holder; ZL!,s#  
template <> #2*l"3.$.R  
class holder < 1 > ZAe'lgS  
  { X.~z:W+  
public : ze* =7  
template < typename T > b1rW0}A  
  struct result_1 tC;L A 4  
  { O~3<P3W  
  typedef T & result; <sU?q<MC  
} ; BE,XiH;  
template < typename T1, typename T2 > ?`9XFE~a!  
  struct result_2 Y"Y%JJ.J  
  { yV{&x  
  typedef T1 & result; G]Rb{v,r  
} ; ' i- 6JG%  
template < typename T > Hzm<KQ g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @Z0?1+k  
  { Q7<%_a  
  return (T & )r; ;E,^bt<U  
} G$#Q:]N  
template < typename T1, typename T2 > 2x PkQOj3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w'Y(doY ,  
  { K1`Z}k_p.  
  return (T1 & )r1; Ynn:,  
} --S1p0  
} ; z1dSZ0NoA  
e}@VR<h  
template <> pe}mA}9U  
class holder < 2 > YUGE>"{  
  { fU/&e^, 's  
public : n $Nw/Vm  
template < typename T > r"E%U:y3P  
  struct result_1 VT>TmfN(I  
  { ]~a;tF>Fw  
  typedef T & result; &%@e6..Ex  
} ; rV{:'"=y-  
template < typename T1, typename T2 > l=|>9,La  
  struct result_2 }%8 :8_Ke  
  { @= E~`  
  typedef T2 & result; E[$"~|7|$  
} ; @`Fv}RY{  
template < typename T > '=s{9lxn^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^)J2tpr;]=  
  { d_v]mfUF  
  return (T & )r; ko-3`hX`  
} [j3-a4W u  
template < typename T1, typename T2 > $,Eb(j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e0s*  
  { ! qVuhad.  
  return (T2 & )r2; _ MsO2A  
} <x!q! ;  
} ; (-}:'5|Yj  
GG0H3MSc  
'iY~F0U  
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> >。 Zr(4Q9fDo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (M0"I1g|w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i2+r#Hw#5R  
;C ^!T  
return l(i, j) = r(i, j); .j et0w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $ol]G`+  
_+sb~  
  return ( int & )i; %wFz4 :  
  return ( int & )j; }n Ea9h  
最后执行i = j; MQc<AfW3/  
可见,参数被正确的选择了。 XC(:O(jdA2  
64LX[8Ax#  
%IA1Y>`  
}4uHT.)  
v 9,<2  
八. 中期总结 [ Xa,|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %fT%,( w}t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -R]Iu\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vU,V[1^a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &6feR#~A  
bUzo>fm_  
,59G6o  
`w6*(t:T  
58SqB  
qix$ }(P  
九. 简化 bmOK 8  
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。 _2-fH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OXxgnn>W'  
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: @Ojbu@A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t!8(IR  
  +-*/&|^等 +TZVx(Z&A  
2. 返回引用。 Af" p:;^z  
  =,各种复合赋值等 v~*Co}0OB  
3. 返回固定类型。 ~xa yGk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1^ijKn@6  
4. 原样返回。 a Xn:hn~O  
  operator, AqA.,;G  
5. 返回解引用的类型。 >]L\Bw  
  operator*(单目) ~GLWhe-  
6. 返回地址。 LULRi#n  
  operator&(单目) (+CNs  
7. 下表访问返回类型。 +F?}<P_v  
  operator[] UVd ^tg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -k?K|w*X  
  operator<<和operator>> n2(`O^yd7C  
KqL+R$??"(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ynZp|'b?<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bhl9:`s  
"X(9.6$_  
template < typename Left > 34 '[O  
struct value_return LE|DMz|J  
  { oO3X>y{gN  
template < typename T > aBd>.]l?  
  struct result_1 Z,~PW#8<&  
  { b}3t8?wG&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e#AmtheZR  
} ; dHkI9;  
0;L.h|R T(  
template < typename T1, typename T2 > vn+~P9SHQ  
  struct result_2 Kr'Yz!  
  { 7Y%Si5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &R))c|>OT&  
} ; -l~+cI\2  
} ; NI:3hfs  
V}MRdt7  
T8BewO=}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /,yRn31[  
U+Vb#U7;  
下面我们来剥离functor中的operator() M1q_gHA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =3Ohy,5L  
`< 82"cAT{  
return l(t) op r(t) #= T^XHjQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;LC?3.  
return op l(t) YmwXA e:  
return op l(t1, t2) '-BD.^!!  
return l(t) op gle<{ `   
return l(t1, t2) op k#n%at.g  
return l(t)[r(t)] YCq:]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Yw6uh4  
h-]c   
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: HPX JRQBE  
单目: return f(l(t), r(t)); A!v:W6yiz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e!ql8wbp  
双目: return f(l(t)); < w;49 0g  
return f(l(t1, t2)); o;u~Yg  
下面就是f的实现,以operator/为例 $>zqCi2tB<  
PDS?>Jg(  
struct meta_divide KJv[z   
  { B2Kh~Xd  
template < typename T1, typename T2 >  Cwl:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \ cdns;  
  { _`. Q7  
  return t1 / t2; h!7Lvh`o  
} A: O"N  
} ; eVzZfB-=4}  
_h I81Lzq  
这个工作可以让宏来做: G1Vn[[%k  
=z4J[8bb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,hWuAu6.L  
template < typename T1, typename T2 > \ !xU[BCbfYV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VHG}'r9KC%  
以后可以直接用 }1 j'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *6G@8TIh  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 RWFvf   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }tQ^ch;Q  
QabLMq@n`  
Z^J 7r&\V  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 BZ(DP_}&D  
pq:[`   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q\}Ck+d` a  
class unary_op : public Rettype R+El/ya:6  
  { ByacSN  
    Left l; qC B{dp/  
public : lx7]rkWo|a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R\-]$\1D  
*-S?bv,T'  
template < typename T > 03.\!rZZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $}fY B/  
      { mNsd&Rk'  
      return FuncType::execute(l(t)); j9X|c7|  
    } {B4.G8%Z  
i0Rj;E=:]  
    template < typename T1, typename T2 > &UNQ4-s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,b:~Vpb1I  
      { bq9/ d4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4(,M&NC  
    } lq mr`\@)  
} ; 'hFL`F*  
 ?<T=g  
=2YXh,i  
同样还可以申明一个binary_op :? s{@7  
Y ` Z,52  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8T[<&<^-  
class binary_op : public Rettype q7I!wD9Cff  
  { 7GCxd#DJ  
    Left l; yb>R(y  
Right r; ]<K"`q2  
public : ~[f`oC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Er - rm  
7* [  
template < typename T > N( f0,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const //RD$e?h~  
      { t*)!BZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y.-Kqa~  
    } c|K:oi,z  
2%*\XPt)  
    template < typename T1, typename T2 > 2XEE/]^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E^0a; |B[  
      { =\mJ5v"hA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TM|PwY  
    } ?<S fhjU  
} ; QMy1!:Z&!  
[7NO !^  
$<"I*l@  
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 $/$Hi U`.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6J">@+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F%.UpV,  
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。 64vj6 &L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ktu~%)k%  
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。。。 nPDoK!r'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @ 2On`~C`  
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) VGc.yM)& j  
下面是修改过的unary_op +(W7hK4ip  
; rNX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c|Z6p{)V  
class unary_op GB;_!69I  
  { p=^6V"'  
Left l; t,Q"Pt?  
  g1:%986jv  
public : H7k@Br  
3w"_Onwk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L$rr:^J  
RS@[ +!:t  
template < typename T > g)!q4 -q  
  struct result_1 2dK:VC4U  
  { Cs\jPh;"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dpX Fx"4A  
} ; ru~!;xT  
bAy\Sr #/  
template < typename T1, typename T2 > H/Rzs$pnv  
  struct result_2  z:   
  { OmK4 \_.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D6"d\F m<  
} ;  ;]bW  
'&2-{Y [!  
template < typename T1, typename T2 > 27}7 n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z~}9^(qc  
  { ~N7;. 3 7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $~VIx% h  
} TuaP  
z`NJelcuz\  
template < typename T > Z3=N= xY]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V-E 77u6{0  
  { S <-5<Pg  
  return OpClass::execute(lt(t)); NjPQT9&3h  
} AX Q.E$1g  
I*$-[3/  
} ; d+6q% U  
PHUeN]s#  
Mz86bb^J  
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 WF_QhKW|k  
好啦,现在才真正完美了。 a5/Dz&>j6  
现在在picker里面就可以这么添加了: =-&h@mB;G  
l|iOdKr h  
template < typename Right > >_G'o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2E`mbT,v&  
  { mNEh\4ai  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /k(wb4Hv  
} nLC5FA7<  
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。 c=QN!n:  
-@Urq>^v T  
Qpj[]c5  
ReL+V  
B6KG\,'|  
十. bind YW&`PJ9o  
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。 p L^3*B.Nr  
先来分析一下一段例子 SoHaGQox  
k*!iUz{]  
+@H{H2J4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M{jq6c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `%EcQ}Nr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *-uzsq.W  
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。 5uOz#hN  
我们来写个简单的。 mdo$d-d&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4sW~7:vU  
对于函数对象类的版本: cMoJHC,!  
-t>"s'kv  
template < typename Func > m(^N8k1K;  
struct functor_trait Plhakngj  
  { @K}h4Yok  
typedef typename Func::result_type result_type; ^zS;/%  
} ; Bu+?N%CBi  
对于无参数函数的版本: ;*ULrX4[  
)C mHC3  
template < typename Ret > MZB}O" r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {`T^&b k  
  { ,nGQVb   
typedef Ret result_type; TtKKU4yp  
} ; ez)Ks`  
对于单参数函数的版本: RCxwiZaf33  
E H%hL5(  
template < typename Ret, typename V1 > td23Z1Elk#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KmM:V2@A$  
  { %tZrP$DQ  
typedef Ret result_type; X#K;(.},h  
} ; 45$aq~%as  
对于双参数函数的版本: q)KOI` A  
{MTtj4$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (d (>0YMv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eT]*c?"  
  { ry@p  
typedef Ret result_type; ^tI&5S]nE  
} ; jUgx ;=  
等等。。。 A wk1d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ; sqxFF@  
zK{}   
template < typename Func > ?r5a*  
struct func_return r .6?|  
  { ,?Zy4-  
template < typename T > 53pT{2]zAi  
  struct result_1 0IA' 5)  
  { Q<ia  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E*fa&G~s )  
} ; Kp1 F"!  
q^n LC6q  
template < typename T1, typename T2 > ;Ru[^p.{  
  struct result_2 Q&_#R(3j;  
  { >l/pwb@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a/3'!}&e  
} ; t~nW&]E  
} ; %+;l|Z{Uf  
5,V*aP  
"r3h+(5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3bjCa\ "  
E AKW^'D  
template < typename Func, typename aPicker > C3~~h|:  
class binder_1 "a33m:]J  
  { YI> xxWA  
Func fn; LU`)  
aPicker pk; LP'q$iB!  
public : ^N 4Y*NtV7  
g)D@4RM  
template < typename T > [z+YX s!N  
  struct result_1 ^tWSu?9  
  { Wg,@S*x(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d6 -q"  
} ; Q2* 8c$  
pSIXv%1J  
template < typename T1, typename T2 > Wa.!eAe}  
  struct result_2 E|SmvIV-  
  { %g3QE:(2@q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]KXyi;n2  
} ; ~ Fl\c-  
\u(Gj]B#"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NWQ7%~#k*  
T4gfQ6#  
template < typename T > 8}4.x3uw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jVN=_Y}\  
  { d(R8^v/L  
  return fn(pk(t)); -vk/z+-^!  
} ,# .12Q!  
template < typename T1, typename T2 > JP {`^c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jUR* |  
  { $ndBT+ i  
  return fn(pk(t1, t2)); ]Y76~!N  
} z7)$m0',?  
} ; :?m"kh ~  
~i'!;'-_}  
b&1hj[`)  
一目了然不是么? U2vb&Qu/  
最后实现bind fb^R3wd$ff  
nA.U'=`  
4e; le&  
template < typename Func, typename aPicker > _%B,^0;C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3DB= Xh  
  { ) hoVB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W_Y56@7e  
} $vYy19z  
a>,_o(]cW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >uQjygjj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *ezft&{)`  
{)!ua7GF0H  
十一. phoenix 9L4;#cy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {.o4U0+  
A=e1uBGA  
for_each(v.begin(), v.end(), 0]]OE+9<c  
( vk(I7  
do_ xy$aFPH!-  
[ T?.l_"%%d  
  cout << _1 <<   " , " D+jvF  
] :P+7ti@  
.while_( -- _1), f4NN?"W)  
cout << var( " \n " ) vS3Y9|-:  
) V$Oj@vI  
); U7f o4y1}  
_+7P"B|\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: mL'A$BR`  
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 Dvl\o;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Nt?=0X|M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r;H#cMj  
`022gHYv  
_,UYbD\[J}  
template < typename Cond, typename Actor > 6U%d3"T  
class do_while 1<lf o^B  
  { CD^@*jH9"  
Cond cd; '@\[U0?@K  
Actor act; $M4_"!  
public : 2_?VR~mA#  
template < typename T > }XpZgd$  
  struct result_1 Xq ew~R^MP  
  { jO*H8 XO  
  typedef int result_type; Qx!Bf_,J  
} ; Y(EF )::  
FJ?]|S.?,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <veypLi"R  
HTMo.hr  
template < typename T > \Ov~ t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c5O8,sT  
  { 'X/:TOk{W  
  do bmKvvq  
    { k][{4~z  
  act(t); 0D  `9  
  } 4Sdj#w  
  while (cd(t)); pjSM7PhQ  
  return   0 ; ?G]yU  
} #,})N*7  
} ; gQY`qz  
_ |HA\!  
$`0,N_C<}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M;KeY[u  
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。 u3 &# UN  
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。 =_Z.x&fi  
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。 j"zW0g!S  
下面就是产生这个functor的类: $~ d6KFT  
wXBd"]G)C  
CR#-!_=4  
template < typename Actor > Z7e"4w A  
class do_while_actor AAB_Ytf  
  { ,MHF  
Actor act; o`'4EVw*  
public : I\j-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UalwK  
"EWq{l_I5$  
template < typename Cond > ;9J6)zg !n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 61HJ%  
} ; 5,|{|/  
H,j_2JOY=  
]f wW dtz1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n}4q2x"  
最后,是那个do_ ^hT2 ed +  
g0;6}n  
j^f54Ky.  
class do_while_invoker Gs04)KJm<  
  { $h=v ;1"  
public : vJx( lU`Y  
template < typename Actor > (gcy3BX;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nI+.De~  
  { @|'9nPern  
  return do_while_actor < Actor > (act); L` rrT   
} EgzdRB\Cf  
} do_; {sq:vu@NC  
V;~\+@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Lo}/k}3Sx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _Ii=3Qsf  
最后来说说怎么处理break和continue lC d\nE8G  
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。 a^O>i#i  
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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