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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &MpLm&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d7kE}{,  
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, c \??kQH  
yc*cT%?g  
9CS" s_  
*B3f ry  
  class filler ?c?@j}=?yY  
  { qR.FjQOvn  
public : ^P9mJ:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k\O<pG[U  
} ; l?)>"^  
Wq3PN^  
h^(U:M=A  
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: T)e2IXGN  
>l 0aME@-0  
(/uN+   
H}r]j\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h> bjG  
2;sTSGDG  
d[?RL&hJO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4vL\t uoz  
O + aK#eF  
qVh?%c1.Y  
1#N`elm  
二. 战前分析 7D<Aa?cv_l  
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。 "=Z=SJ1D  
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 h~Ir= JV  
|$/#,Dv7  
g R!hN.I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :WWHEZK  
  /* --------------------------------------------- */ oqvu8"  
vector < int *> vp( 10 ); 93n%:?l"<W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B-LV/WJ_  
/* --------------------------------------------- */ UhJS=YvT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lai@,_<GV  
/* --------------------------------------------- */ eM!Oc$C8[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ly(iq  
  /* --------------------------------------------- */ (^~a1@f,J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N|mggz  
/* --------------------------------------------- */ Q.$/I+&j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jkl dr@t  
_8$xsj4_  
A@~9r9Uf  
pzRVX8  
看了之后,我们可以思考一些问题: IsT}T}p,t  
1._1, _2是什么? Uhvy 2}w  
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。 YN)qMI_ `A  
2._1 = 1是在做什么? >0SG]er@  
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。 |34k;l]E  
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。 2. nT k   
|m\7/&@<  
" :e <a?  
三. 动工 w)<.v+u.Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =,*/Ph&  
15_"U+O(/  
@B0fRG y  
@8\0@[]  
template < typename T > v3[ZPc;;  
class assignment Ew]&~:$Ki  
  { LntRLB'  
T value; +mG"m hF  
public : T=w0T-[f  
assignment( const T & v) : value(v) {} j 7);N  
template < typename T2 > [|$C2Dhw=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DPY+{5q2  
} ; r!w4Br0  
PM@_ZJ 'x  
lrPIXIM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NfQ QJ@*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6-$95.Y2  
s-6$C  
X%I@4 B7Ts  
-c8h!.Q$  
  class holder  uWMSn   
  { .HTRvE`X  
public : k_1;YO BF  
template < typename T > BV<_1 WT}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Foj|1zJS_  
  { CNV^,`FX  
  return assignment < T > (t);  {y{O ze  
} b!-=L&V  
} ; xGOmvn^lQ  
v#9i|  
A~{vja0?  
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: w[vccARQ  
k0FAI0~(  
  static holder _1; E}zGY2Xx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I7h v'3u  
pQZ`dS\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ENA"T-p  
而不用手动写一个函数对象。 w}/+3z  
p1GP@m,^n0  
2I suBX\[  
?1|\(W#  
四. 问题分析 g9Dynm5  
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。 q(EN]W],  
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。 Ta3* G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3 q8S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^Et^,I:`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L09r|g4Z  
N:KM8PZ&~  
五. 问题1:一致性 hw`pi6  
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?| w$]wd`N}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A]%*ye"NT  
PXl%"O%d  
struct holder 1D1kjM^Bo  
  { ?]*"S{Cqv  
  // lt'N{LFvc  
  template < typename T > ) C\/(  
T &   operator ()( const T & r) const )`<&~>qp  
  { `p)U6J  
  return (T & )r; 25 U+L  
} =^zGn+@z  
} ; T#e|{ZCbq  
N3Q .4? z9  
这样的话assignment也必须相应改动: Z>/ *q2  
CZ^ ,bad  
template < typename Left, typename Right > ]"O* &  
class assignment ~md06"AYJ  
  { Ke[`zui@?  
Left l; h0x'QiCc  
Right r; Jz0AYiCq  
public : _/ 5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3k8nWT:wT  
template < typename T2 > < h|&7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %"#ydOy  
} ; {a2Gb  
3*?W2;Zw$  
同时,holder的operator=也需要改动: Gf!c  
?hrz@k|  
template < typename T > }YiFiGf,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _9=cxwi<w  
  { !u:;Ew  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '19?  
} Tqs|2at<t  
J}bLp Z  
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。 i}f"'KW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O#{`Fj`  
GAs.?JHd  
return l(rhs) = r; svt3gkR0  
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。 [tC=P&<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2h@&yW2j  
ww+,GnV  
template < typename Tp > M`9|8f,!a  
class constant_t |<8Fa%!HHc  
  { VV[Fb9W ;  
  const Tp t; *6}'bdQbNP  
public : fG8^|:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ss+  
template < typename T > t,A=B(W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t3v_o4`&  
  { s`yg?CR`,  
  return t; N]ebKe  
} WXf[W  
} ; LF{8hC[  
4kK_S.&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  zDxJK  
下面就可以修改holder的operator=了 ,CBE&g  
J{5p4bkb  
template < typename T > 0\k {v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Lv)1 )'v0  
  { yYTOp^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $&jVEMia  
} =<TJ[,h et  
k O.iJcZg  
同时也要修改assignment的operator() f"4w@X2F  
m3(p7Z^Bq  
template < typename T2 > NE &{_i!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #7YJ87<E  
现在代码看起来就很一致了。 gTLBR  
o>]z~^c  
六. 问题2:链式操作 !@arPN$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tu ;Pm4q7  
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。 <a+ @4d;  
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。 B <G,{k  
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。 w)R5@ @C*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s._,IW;   
g">^#^hBE  
template < typename T > {=,I>w]T|W  
struct result_1 S`TQWWQo;  
  { y M-k]_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >oi?aD%  
} ; G2sj<F=AV  
9.9B#?  
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: Le/}xST@  
%z~kHL  
template < typename T > \zDs3Hp  
struct   ref 5Z:qU{[  
  { 0xeY0!ux  
typedef T & reference; d*U<Ww^q  
} ; Ue>{n{H"y  
template < typename T > #D ]CuSi  
struct   ref < T &> 6y^GMlsI  
  { {lppv(U  
typedef T & reference; U+[ "b-c  
} ; m !i`|]m  
lO0}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5x,/p  
hL}ZPHA  
template < typename T > 5e?<x>e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tCw B 7 c-  
  { 7y.iXe!P  
  return l(t) = r(t); ao|n<*}  
} e3[Q6d&|  
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。 `z7,HJ.0c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _lm^v%J$  
~Jj~W+h  
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 Tgbq4xR(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L gy^^.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {r5OtYmpR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )dJx82" l  
最后的布局是: cVr+Wp7K#|  
                Add bUYjmb2g)  
              /   \ <:8Ew  
            Divide   5 % w  
            /   \ > +00[T  
          _1     3 _]eyt_  
似乎一切都解决了?不。 qmvQd8|XR  
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。 N\rL ~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。 MGr e_=Dm_  
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: y3PrLBTz  
{9^p3Q+:P  
template < typename Right > q)AX*T+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0y+i?y 9  
Right & rt) const A<(DYd1H  
  { &H+n0v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9^nRwo  
} (qz)3Fa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7QoMroR  
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。 \F""G,AWq{  
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。 K5jeazasp  
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。 8yH)9#>  
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。 3iL\<^d*ht  
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? }u{gQlV  
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: k*Aee7  
$2-_j)+  
template < class Action > S.<4t*,  
class picker : public Action wTG(U3{3K  
  { O}}rosA  
public : <z>oY2%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XGjFb4Tw7  
  // all the operator overloaded QBN\wL8g  
} ; v53|)]V  
~03MH'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 F!*GrQms  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?zbWz=nq  
wkV'']= Xg  
template < typename Right > BL"7_phM,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ed2A\S6tl  
  { uv^x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HIC!:|  
} |k,-]c;6  
)+w1nw|m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Bvh{|tP4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1i'y0]f  
1uB$@a\  
template < typename T >   struct picker_maker k,f/9e+#  
  { 1EWZA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }d;6.~Gw  
} ; Xkg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ["4Tn0g ;  
  { l"jYY3N|h  
typedef picker < T > result; O}p<"3Ub  
} ; (Nv -wU  
f*9O39&|  
下面总的结构就有了: 7q 5 *grm  
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。 Z&P\}mm   
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。 mVh;=>8K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BBv+*jj  
至此链式操作完美实现。 "^a"`?J  
~!cxRd5;F  
vAqj4:j  
七. 问题3 bMNr +N  
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。 }&= =;7,O  
\j3dB tc  
template < typename T1, typename T2 > ?,8+1"|$A]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ju .pQ=PSX  
  { rPqM&&+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a(D=ZKbVU  
} $$"G1<EZ  
+%u3% }  
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: =9,^Tu|  
FouN}X6  
template < typename T1, typename T2 > het<#3Bo  
struct result_2 N-Z=p)]  
  { _{gqi$Mi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2gMG7%d  
} ; AQT_s9"0  
-5ZmIlL.S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  KLE)+|  
这个差事就留给了holder自己。 \iP@|ay9  
    Ym! e}`A\F  
Eh|,[ D!E  
template < int Order > BenyA:W"  
class holder; XoL DqN!  
template <> I~@8SSO,vH  
class holder < 1 > tMp! MQ  
  { Pnm$g; `P  
public : 1?1Bz?EKF*  
template < typename T > 8N?D1; F;  
  struct result_1 0y?;o*&U\  
  { pRL:,q\  
  typedef T & result; |D%mWQng  
} ; W I MBw mg  
template < typename T1, typename T2 > bv b \G  
  struct result_2 z ynu0X  
  { AX<f$%iqD  
  typedef T1 & result; Y0A(- "  
} ; ;FRUB@:  
template < typename T > _vDmiIn6K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1EEcNtpub]  
  { NRx I?v  
  return (T & )r; -)VjjKz]8  
} Lhe&  
template < typename T1, typename T2 > tp>YsQy]8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;l ZKgi8`  
  { Fb =uN   
  return (T1 & )r1; |?8nO.C~V  
} 1gbFl/i6T  
} ; &b}g.)RI  
!2l2;?jM  
template <> T,1qR: 58  
class holder < 2 > +>K&zS  
  { /lu|FWbEw  
public : %Uz\P|6PO  
template < typename T > b/]4#?g  
  struct result_1 jy?*`q1]  
  { 'wG1un;t  
  typedef T & result; wlaPE8Gc  
} ; 6[c|14l  
template < typename T1, typename T2 > !$oa6*<1  
  struct result_2 ^jwzCo-  
  { t'@mUX:-A  
  typedef T2 & result; J ~3m7  
} ; t^FE]$,  
template < typename T > fx[&"$X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]\ _tO  
  { ce}A!v  
  return (T & )r; }6/M5zF3  
} H>+])~#  
template < typename T1, typename T2 > fe98 Y-e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HbsNF~;  
  { F}ATY!  
  return (T2 & )r2; )`f-qTe  
} ~ILv*v@m  
} ; >19s:+  
\\#D!q*  
5P"R'/[PA_  
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> >。 kaB|+U9^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n9}BT^4 v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 85q/|9D  
YRX^fZ-b  
return l(i, j) = r(i, j); ,v>;/qm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %\HPYnIe  
Pd"c*n&9  
  return ( int & )i; a'?;;ZC-  
  return ( int & )j; a(]&H "  
最后执行i = j; 9$ ;5J  
可见,参数被正确的选择了。 pF-_yyQ  
sIg TSdk  
]B=*p0~j^n  
T :X*  
O& Sk}^  
八. 中期总结 $jE<n/8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v#%rjml[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 otR7E+*3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |<,qnf | -  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZZI} Ot{  
+u0of^}=  
r+E!V'{C  
|xFA}  
~rdS#f&R2  
7cGOJA5&  
九. 简化 Qr$ 7 U6p  
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。 1bCE~,tD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !6=;dX  
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: &|GH@^)@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M=pQx$%a  
  +-*/&|^等 uhfK\.3  
2. 返回引用。 @gK`RmhGE5  
  =,各种复合赋值等 jc9C|r  
3. 返回固定类型。 >*ls} q^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w+ !c9  
4. 原样返回。 1Ys=KA-!_x  
  operator, yV:8>9wE8  
5. 返回解引用的类型。 92<+ug=  
  operator*(单目) =+MF@ 4  
6. 返回地址。 -^CW}IM{ I  
  operator&(单目) w!6{{m  
7. 下表访问返回类型。 E0+L?(;  
  operator[] pxTtV g.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RxYENG]/6  
  operator<<和operator>> }'eef"DJ9  
a~0 ~Y y  
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。 FXJ0 G>F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %u66H2  
uD=Kar  
template < typename Left > M> WWP3  
struct value_return ) Y)_T&O  
  { q=5aHH% |  
template < typename T > +\Jo^\  
  struct result_1 it\$Pih]  
  { O~V^]   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; > UZ-['H  
} ; k}fC58q  
Tty'ysH  
template < typename T1, typename T2 > yO)xN=o^\  
  struct result_2 }? / Blr  
  { lz#.f,h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7gf(5p5ZV  
} ; q=88*Y  
} ; (x2?{\?  
q x)\{By  
PzSL E>Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q/]~`S  
lu"0\}7X  
下面我们来剥离functor中的operator() $TXiWW+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8)9-*Bzj   
Eu(Qe ST\  
return l(t) op r(t) INbV6jZL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D}y W:Pi'  
return op l(t) ZDmL?mC  
return op l(t1, t2) y7F |v8bq  
return l(t) op 90W= v*  
return l(t1, t2) op }[JB%  
return l(t)[r(t)] D8L5t<^1R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ' 9f0UtT|[  
>va_,Y}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =fRS UtX  
单目: return f(l(t), r(t)); ,:(s=J N+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C;m"W5+  
双目: return f(l(t)); H^n@9U;[K  
return f(l(t1, t2)); h^=;\ng1l  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ak@!F6~  
zJw5+ +  
struct meta_divide pmB {b  
  { rk1,LsZVS  
template < typename T1, typename T2 > #E!^oZm<Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #b[bgxm  
  { ,.9lz  
  return t1 / t2; VNWB$mM.2  
} NRtH?&7  
} ; r=n{3o+  
1 7 KQ  
这个工作可以让宏来做: 7o+L  
3XQa%|N(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b V  EJ  
template < typename T1, typename T2 > \ %RV81H9B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >b2!&dm  
以后可以直接用 L/:l>Ko>7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gP QOv  
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 o664b$5nsI  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :%sBY0 yF  
h}SZ+G/L  
jXA/G%:[  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;"Gy5  
O ixqou  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {4 Yx h8  
class unary_op : public Rettype Bz }nP9  
  { G7&TMg7i  
    Left l; DK?aFSf\  
public : (o|bst][S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `(HD'fud3  
9Q,>I6`l  
template < typename T > } KyoMs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P'8RaO&d  
      { A^z{n/DiL  
      return FuncType::execute(l(t)); P  y v>  
    } v>`Fo[c  
4O-LLH  
    template < typename T1, typename T2 > [Kc?<3W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l0,VN,$Yl  
      { L@H^?1*L?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o+.L@3RT4  
    } {FFdMdxy-  
} ; bSw^a{~)  
ir}z^+  
[>v1JN  
同样还可以申明一个binary_op Cqnuf5e>L  
aH. "| *.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VrRF2(Kn?  
class binary_op : public Rettype zF`a:dD$d  
  { n{TWdC  
    Left l; o~XK*f=(  
Right r; A*DN/lG  
public : D-{*3?x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gPCf+>X{  
aC}\`.Kb  
template < typename T > j r) M],  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bss2<mqlH  
      { 2|bt"y-5r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kfnh1|D=aY  
    } Qq:}Z7 H  
Q$5 t~*$`  
    template < typename T1, typename T2 > 4\-11!'08  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m'}`+#C%)  
      { m:)&:Y0 (a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W|8VE,"7  
    } Q8`V0E\~  
} ; 7vZO;FGtG  
Dazm8_x  
[E p'm  
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 rEWJ3*Hb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "yQBHYP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [mv? \HDa~  
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。 9 3)fC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^Saf z8-3o  
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。。。 *4 LS``  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K[iAN;QCe%  
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) GPLop/6   
下面是修改过的unary_op |j0_^:2r=  
Q*<KX2O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A2gFY}  
class unary_op $CMye; yL  
  { =7}1NeC`  
Left l; iHNQxLkk{:  
  cVx SO`jZw  
public : d;dT4vx$[M  
eQuw uT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %mss{p!d6  
j.]]VA  
template < typename T > P0m9($JBD  
  struct result_1 $!wU [/k  
  { W<)nC_$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2z !05]B%  
} ; L~PiDQr?r  
{g nl6+j  
template < typename T1, typename T2 > QP\:wi  
  struct result_2 #$W5)6ch  
  { 1"CWEL`i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @@*x/"GJG  
} ; E\D,=|Mul  
Zo2+{a  
template < typename T1, typename T2 > H4`>B>\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *~P| ? D'  
  { ~OX\R"aZBW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p+~Imf-Jk  
} ,Gv}N&  
nZi&`HjQ  
template < typename T > aR3jeB,=x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MuWZf2C  
  { S6M7^_B4F  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^&&Wv'7XQ  
} I<RARB-j  
T&[6  
} ; Y}BP ]#1  
xKE=$SV(  
!B Pm{_C  
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 :2xGfy??  
好啦,现在才真正完美了。 KC}G_"f.$  
现在在picker里面就可以这么添加了: gnZ#86sO  
J=Kv-@I>E  
template < typename Right > Mw,]Pt6~i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Fq~Zr;A  
  { M 0}r)@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]d(Z%  
} Vq0X:<9  
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。 F_:W u,dUZ  
90uXJyW;d  
qnyacI  
nmn/4>  
 GpTZp#~;  
十. bind !EKt$8W  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9~=zD9,|iA  
先来分析一下一段例子 \2+ngq)  
CRCy)AS,t  
uq[5 om"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .Bkfe{^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l4$ sku-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Eg1TF oIWl  
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。 ??e|ec2%  
我们来写个简单的。 x7 e0&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F^{31iU~CX  
对于函数对象类的版本: zf)*W#+  
4r_*: $g  
template < typename Func > '2Zs15)V  
struct functor_trait nW]CA~  
  { 8Ys)qx>7'  
typedef typename Func::result_type result_type; }.D18bE(  
} ; V?yQm4  
对于无参数函数的版本: MPnMLUB$\  
#@-dT,t  
template < typename Ret > $W}:,]hoj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JcYY*p  
  { #QsJr_=  
typedef Ret result_type; xKBi".wA  
} ; JtSwbdN  
对于单参数函数的版本: = LIb0TZ2  
v(Kj6'  
template < typename Ret, typename V1 > fcp_<2KH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ylos6]zS8  
  { *MfH\X379  
typedef Ret result_type; ;yqHt!N  
} ; n}Eu^^d  
对于双参数函数的版本: #\N8E-d  
WYRC_U7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @?J7=}bzz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &Oz  
  { jQ7;-9/~N  
typedef Ret result_type; Iu0GOy*[  
} ; IHCxM|/k(M  
等等。。。 vK/`or3U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m["e7>9G  
n|WSnm,W  
template < typename Func > a5m[ N'kah  
struct func_return Ha]vG@?+  
  { #k/T\PQ0s  
template < typename T > wbr$w>n  
  struct result_1 V%;dTCq  
  { R f)|p;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5`&@3 m9/  
} ; 4`o0?_.'  
vq9O|E3  
template < typename T1, typename T2 > IDpLf*vSG  
  struct result_2 @ g`|ob]9  
  { )(.g~Q:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8cvSA&l(D  
} ; 0iC5,  
} ; 1,zc8>M  
-#;ZZ \fdj  
%L)QTv/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WoN JF6=?  
JXww_e[  
template < typename Func, typename aPicker > %@ >^JTkY8  
class binder_1 pUmT?N!  
  { h5@7@w%  
Func fn; +>eX1WoTy  
aPicker pk; T>*G1-J#  
public : )gU:Up24|"  
[vuikJP>1k  
template < typename T > im+g |9@%  
  struct result_1 H_S"4ISS_  
  { 8z|]{XW{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DfGq m-c  
} ; )#4(4 @R h  
Nk%$;Si  
template < typename T1, typename T2 > XmwR^  
  struct result_2 =^Ws/k  
  { #~m^RoE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -sf[o"T,j  
} ; Jk`l{N  
"g"%7jK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /_expSPHl  
v`'Iew }  
template < typename T > h(~of (  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ettBque  
  { U4Y)Jk  
  return fn(pk(t)); %< ;u JP K  
} dKXzFyW  
template < typename T1, typename T2 > J?t(TW6E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Iq19IbR8  
  { F3q<j$y  
  return fn(pk(t1, t2)); fpZHE=}r  
} v^t oe  
} ; RxV " ,  
w .M  
i*4v!(E  
一目了然不是么? e50xcf1u  
最后实现bind 8eh3K8tL#  
yO\bVu5V  
#jxPh!%9  
template < typename Func, typename aPicker > p}I\H ^"8+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D'D IC  
  {  -y_q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6r%i=z  
} 3*7klu  
e8_EB/)_Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M $EHx[*5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 HpeU'0u0VK  
E)p[^1WC  
十一. phoenix ^xgPL'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BlT)hG(M>  
 cFjD*r-  
for_each(v.begin(), v.end(), zw5Ol%JF  
( A'u]z\&%c  
do_ -m=!SQ >9  
[ aAd1[?&  
  cout << _1 <<   " , " m>w{vqPwJ  
] Gf~^Xv!T  
.while_( -- _1), o?= &kx  
cout << var( " \n " ) Jfv'M<I  
) qM Qu!%o  
); "~Kph0-  
>wYmx4W>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !iX/Ni:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \|]+sQWQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tk 5 p@l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u,=?|M\  
hDoFF8)c  
gCL}Ba  
template < typename Cond, typename Actor > 4`V&Yqwl  
class do_while wYS r.T8Q  
  { BG 4TUt  
Cond cd; l\m7~  
Actor act; YiL^KK  
public : Kj?hcG l[  
template < typename T > D~Q -:G$x  
  struct result_1 dgByl-8Q  
  { 8{&.[S C7  
  typedef int result_type; %l%2 hvGZ  
} ; ?d3<GhzlR3  
w&hCt c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [%Z{Mp'g  
?aB%h |VA  
template < typename T > }KftV nD?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SFEDR?s   
  { (A?w|/bZd  
  do 0}:Wh&g  
    { k0b6X5  
  act(t); O ~[[JAi[  
  } _3g!_  
  while (cd(t)); "-IF_Hid  
  return   0 ; .%0a  
} olHmRJ  
} ; NQOf\.#g  
j(pe6  
 Lo)T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h]Gvt 5  
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。 0uGTc[^^M  
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。 cp`ZeLz2^  
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。 BuitM|k'  
下面就是产生这个functor的类: y<BG-  
Xoq -  
;<F^&/a|yQ  
template < typename Actor > \ZSqZDq  
class do_while_actor LS-_GslE7\  
  { F+D e"^As  
Actor act; e!k4Ij-]  
public : YQ1rS X3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %r(qQM.Pl  
SapVS*yx@  
template < typename Cond > Cs vwc%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X7?14W  
} ; -2C^M> HZ  
r"VNq&v]9  
}_+):<Db  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @RdNAP_6  
最后,是那个do_ DoN]v  
#,"[sag  
u0ZMrIJ  
class do_while_invoker =""5 c  
  { je>mAQKi\  
public : G}]'}FUp  
template < typename Actor > [xdVuL;N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +mO/9m  
  { M@pF[J/  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4jVd  
} 3]&le[.  
} do_; `0 W+(9}  
$9 G".T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d]?fL&jr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >v1.Gm  
最后来说说怎么处理break和continue M pz9}[`3g  
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。 ZpwFC7LW  
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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