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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GVhO}m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (&HAjB  
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, /`McKYIP  
FKRO0%M4}Z  
Y /$`vgqs  
KE!aa&g  
  class filler lO3W:,3_a  
  { W/q-^Zkt,9  
public : *5?a% p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (7/fsfsF  
} ; mO<sw  
8|*#r[x  
{5w'.Z]0v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (WZKqt)S"o  
0goKiPx  
/J!C2  
IA_>x9 (~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D#Fe\8!l  
GO0Spf_Gh  
AT Dm$ *  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U  ?'$E\  
/)fx(u#  
Rj6:.KEJ  
swNJ\m  
二. 战前分析 pie<jZt  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *qdf?' R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 O92a*)  
jm9J-%?  
o8B_;4uB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7xz~%xC.  
  /* --------------------------------------------- */ banie{ e  
vector < int *> vp( 10 ); lCT N dW+=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H^_]' ~.  
/* --------------------------------------------- */ rw_T&>!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E)z[@Np  
/* --------------------------------------------- */ JA0$Fz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =qPk'n9i8  
  /* --------------------------------------------- */ Q-;ltJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;ELQIHnD"  
/* --------------------------------------------- */ DwM4/m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B198_T!  
n.zVCKN H  
wUkLe-n,dE  
3?|gBiX  
看了之后,我们可以思考一些问题: gEC*JbA.3  
1._1, _2是什么? 2B&Yw  
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。 .s$#: ls?  
2._1 = 1是在做什么? ^,S\-Uy9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8qwc]f$.w  
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。 DC S$d1  
]}z;!D>  
a,X=!oJ  
三. 动工 lOp/kGmn+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E-h`lDoJ  
sX53(|?*  
hCRW0 I  
pl62mp!  
template < typename T > T{=.mW^ x  
class assignment tMGkm8y-A  
  { /E>z8 J$  
T value; ^pz3L'4n  
public : T8Sgu6:*R  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,])@?TJb@  
template < typename T2 > 48,Aq*JFw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SPKen}g  
} ; ^$3 ~;/|  
;:xOW$  
B@!a@0,,_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )Y':u_Lo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]P/eg$u'I  
bqY}t. Y&"  
0 [6llcuj  
xTQV?g J  
  class holder ,Ie~zZE&  
  { /Z<"6g?  
public : Dz, Fu:)  
template < typename T > rhFa rm4a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U!m-{7s$  
  { $$YLAgO4  
  return assignment < T > (t); 4/D ~H+k  
} G3QB Rh{  
} ; Q"c!%`\  
y@g{:/cmO  
g;en_~g3j  
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: uYjJDLYoHl  
kfb+OE:7  
  static holder _1; t!^FWr&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [;B_ENV  
9/C0DDb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e #l/jFJU  
而不用手动写一个函数对象。 rN? L8  
bu"Jb4_a>  
cn ,zUG!-h  
=DTn9}u  
四. 问题分析 r$ue1bH}|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 SxXh N  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X70vDoW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~h-G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =0xuH>WY}w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Avw"[~Xd  
9[5NnRv$P  
五. 问题1:一致性 .FK'T G  
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?| &B3Eq 1A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /:dVW" A|  
z.23i^Q  
struct holder xXO& -v{  
  { 8 g'9( )&  
  // $I_ 04k#t  
  template < typename T > R7T"fN  
T &   operator ()( const T & r) const %kD WUJZ  
  { AF D/ J  
  return (T & )r; 77/y{#Sk  
} FM9b0qE  
} ; W#'c6Hq2c  
7-Rn{"5  
这样的话assignment也必须相应改动: RhyI\(Z2q  
b0LjNO@<  
template < typename Left, typename Right > OB3AZH$  
class assignment L.(T"`-i  
  { ^8)&~q*  
Left l; |w[}\#2  
Right r; R@>R@V>c  
public : [a;lYsOsJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )Y~q6D K  
template < typename T2 > hXS'*vO"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bf3LNV|  
} ; "n '*_rh>+  
YU76(S9 0#  
同时,holder的operator=也需要改动: BieII$\P%P  
O60jC;{F  
template < typename T > IgEg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5WP[-J)  
  { DLyHC=%{+h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;~z>GJox  
} 8s8q`_.)(  
uW;Uq=UN  
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。 =B1t ?( "  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h0n0Dc{4  
k_V1x0sZ  
return l(rhs) = r; wd*T"V3  
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。 F-k1yZ?^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8!>uC&bE8  
DS>s_3V  
template < typename Tp > UE7 P =B  
class constant_t D]y6*Ha  
  { O~d!* A  
  const Tp t; psRm*,*O  
public : oD{V_/pdx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A#1aO  
template < typename T > $';'MoS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S,AZrgh,"X  
  { ] >ipC,v  
  return t; Djf2ir'  
} toTAWT D  
} ; pRc(>P3;  
!::k\}DS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mm#U a/~1u  
下面就可以修改holder的operator=了 e/;Ui  
M#S8x@U  
template < typename T > 3Un/-4uL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F]yclXf('  
  { c'`7p/l.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); | nry^zb  
} n4."}DO  
l$m^{6IYc  
同时也要修改assignment的operator() Zy*}C,Z  
3{MIBMA  
template < typename T2 > e@]cI/j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oE)c8rE  
现在代码看起来就很一致了。 oK5(,8 (4  
-<z'f){gb  
六. 问题2:链式操作 " "a+Nc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r@%32h  
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。 :Yz.Bfli  
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。 }T,E$vsx  
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。 p6=#LwL'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Arp4$h  
R<UjhCvx.  
template < typename T > aE{b65'Dt  
struct result_1 E=s`$ A  
  { iUI,r*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AU'{aC+p  
} ; njUM>E,'  
{z F  
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: 8-?n<h%8E  
dJ24J+9}]j  
template < typename T > ixKQh};5/  
struct   ref 4zf#zJw  
  { H8\{ GGg  
typedef T & reference; s vo^#V~h'  
} ; ;prp6(c  
template < typename T > Q ;k_q3  
struct   ref < T &> +#B%YK|LR  
  { =?*V3e3{  
typedef T & reference; 3J,/bgL5  
} ; &OzJ^G\o  
M$&>"%Oi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z%g<&Cq  
C i*TX  
template < typename T > ["L?t ^*G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !Aw.f!  
  { cuKgO{.GH  
  return l(t) = r(t); $^ >n@Q@&L  
} V|a 59 [y?  
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。 9h0|^ttF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 > %Y#(_~a  
T3?kabbF  
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 ;F0A\5I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .FMF0r>l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T@vVff  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1}ToR=  
最后的布局是: [e^i".  
                Add ;N1FP*  
              /   \ wy -!1wd  
            Divide   5 El+]}D"  
            /   \ @K+u+} R  
          _1     3 3K0J6/mc  
似乎一切都解决了?不。 fV5#k@,")  
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。 15s?QSKj  
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。 1gm{.*G  
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: _%L3?PpF"  
3=K-+dhk|t  
template < typename Right > Ys3C'Gc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G: &Q)_  
Right & rt) const l{pF^?K  
  { 4PF4#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <s{/ka3  
} K 6G n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fsmH];"GD  
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。 zO\"$8q*  
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。 X0P$r6 ;  
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。 PCIC*!{  
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。 ^a}{u$<  
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? v0xi(Wu  
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: 6R,;c7Izhd  
#UI`G3w<  
template < class Action > }}xR?+4A  
class picker : public Action cM"I3  
  { oz0-'_  
public : "yz@LV1  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  9q5[W=|  
  // all the operator overloaded .s9Iymz  
} ; SMy&K[hJ[  
LpiLk| 2i  
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。 AP~!YwLW  
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: pKJ[e@E^  
\C6m.%%={R  
template < typename Right > (J;?eeP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e,4G:V'NX  
  { F3f>pK5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xAO ]u[J  
} h7w<.zwu t  
Bl1I "B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]fc:CR  
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。 ?@,:\ ,G  
:Oj+Tc9A  
template < typename T >   struct picker_maker l00D|W_ 9  
  { lGz0K5P{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s1FBz)yCY=  
} ; D|BN_ai9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PDsLJ|:yL  
  { N1-LM9S  
typedef picker < T > result; A y`a>:p  
} ; <w A_2S Y  
d^Wh-U  
下面总的结构就有了: bpILiC  
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。 (Zn\S*_@/  
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。 . =5Jpo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iUKj:q:  
至此链式操作完美实现。 YsDl2P  
E}GSii%S  
/6fPC;l  
七. 问题3 CNz[@6-cYU  
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。 ;wF|.^_2  
3$b(iI< "  
template < typename T1, typename T2 > :tgTYIF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D0P% .r"v  
  { C G7 LF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ",+uvJT1O  
} utE:HD.PN  
5 6R,+sN  
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: EpfmH `  
GwycSb1  
template < typename T1, typename T2 > M}<=~/k`j  
struct result_2 !RD,:\5V  
  { D^~g q`/)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mc=*wr$  
} ; buFtLPe  
/%c^ i!=f"  
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? +NY4j-O  
这个差事就留给了holder自己。 `3KprpE8v  
    L_r & 'B  
CvJm7c  
template < int Order > xRUYJ=|oh  
class holder; @rMW_7[y  
template <> 9|`@czw  
class holder < 1 > SMFW]I2T/  
  { 5HN<*u%z  
public : a< EC]-nw  
template < typename T > F~AS(sk  
  struct result_1 X A|`wAGP  
  { s*f.` A*)  
  typedef T & result; ;cr6Xop#?  
} ; #77UKYj2L-  
template < typename T1, typename T2 > {+:XVT_+  
  struct result_2 &>{>k<z  
  { lo:~~l  
  typedef T1 & result; c5R{Sl  
} ; yh:,[<q  
template < typename T > VZoOdR:d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }v,THj  
  { bEKLameKv  
  return (T & )r; DO1{r/Ib.{  
} Oy&'zigJ  
template < typename T1, typename T2 > p#d UL9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W wha?W>  
  { R!,)?j;  
  return (T1 & )r1; t] wM_]+  
} @45H8|:k  
} ; Ji[g@#  
g-FZel   
template <> Ak Tw?v'  
class holder < 2 > H\mVK!](D  
  { %#9~V  
public : Yk Pt*?,P/  
template < typename T > GJs[m~`8#  
  struct result_1 c5e\ckqm^  
  { 6sl<Z=E#  
  typedef T & result; HW72 6K*  
} ; |vz;bJG  
template < typename T1, typename T2 > ssITe., ny  
  struct result_2 QJWES%m`  
  { Rk%M~D*-  
  typedef T2 & result; PAV2w_X~  
} ; ;|QR-m2/  
template < typename T > 03WRj+w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "NH+qQhs  
  { TSSt@xQ+  
  return (T & )r; ]a#]3(o]}  
} 9Fx z!-9m  
template < typename T1, typename T2 > O^weUpe\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *u'`XRJU/  
  { )]> '7] i  
  return (T2 & )r2; >5Oy^u6Ly  
} %@93^q[\2  
} ; I%>]!X  
H)T# R?  
BC{J3<0bf@  
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> >。 X]MM7hMuR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ({ kGK0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u6I0<i_KZ  
jQeE07g  
return l(i, j) = r(i, j); TL{pc=eBo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G!LNP&~  
a~>0JmM+N  
  return ( int & )i; iH}rI'U.  
  return ( int & )j; n;^k   
最后执行i = j; lEb R)B,  
可见,参数被正确的选择了。 mRnzP[7-\)  
k>;r9^D  
1fhK{9#  
YZ:'8<  
rn[}{1I33Q  
八. 中期总结 h8= MVh(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: ySK Yqt z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d>b,aj(  
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 =fOdp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FlA\Ad;v  
y#Za|nt  
[(P[qEY  
K6yFpVl  
h-+a;![  
-KJ!  
九. 简化 OK2/k_jXN'  
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。 (=tF2YBV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 > <  _Z  
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: I;.! hV>E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sEJ;t0.LX  
  +-*/&|^等 -anFt+f-  
2. 返回引用。 dYew 7  
  =,各种复合赋值等 ;0Ct\[eh  
3. 返回固定类型。 OG?j6q hpl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tqwk?[y}+l  
4. 原样返回。 IJBJebqL  
  operator, p<0kmA<B/  
5. 返回解引用的类型。 )>X|o$2  
  operator*(单目) . I&)MZ>n  
6. 返回地址。 &~JfDe9IS  
  operator&(单目) + yP[(b/  
7. 下表访问返回类型。 8&A|)ur4  
  operator[] 3|'#n[3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0jJ28.kOp  
  operator<<和operator>> (zw=qbS&  
"G-0iKW;  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 60~>f)vu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b^l -*4  
;$tv8%_L[  
template < typename Left > q~' K9  
struct value_return Jyz$&jqyr'  
  { EBDC'^  
template < typename T > $7gB&T.x  
  struct result_1 vLK\X$4  
  { ;]oXEq`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EO 9kE.g  
} ; HSr"M.k5  
kSDa\l!W]  
template < typename T1, typename T2 > Xm^h5jAr  
  struct result_2 _Dcc<-.  
  { xlPcg7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K.iH  
} ; Yr"!&\[oz  
} ; q{De&Bu  
&b@!DAwAJ  
9p\wTzA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1nlE3Y?AV  
sRe#{EuJ  
下面我们来剥离functor中的operator() ^~r&}l4c,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qJFgbq4-  
<GT>s  
return l(t) op r(t) @(,{_c]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F3Ak'h{Ay  
return op l(t) ^;CR0.4  
return op l(t1, t2) jY#(A23  
return l(t) op ]dGr1 ncu  
return l(t1, t2) op n2y/zP>TC  
return l(t)[r(t)] Z*vpQBbu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l`M5'r]l  
d[>N6?JA/  
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: +zVcOS*-  
单目: return f(l(t), r(t)); 2NA rE@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sQ>B_Y!  
双目: return f(l(t)); gGI#QPT`X  
return f(l(t1, t2)); RLu$$Eb  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z*)y.i`  
_sf#J|kQ  
struct meta_divide ~g K-5}%!  
  { Ot2zhR )  
template < typename T1, typename T2 > mOz&6T<|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p'%: M  
  { V$Xl^#tN  
  return t1 / t2; uku}Mr"p  
} lEyG9Xvi  
} ; y[^k*,= 9  
m_E[bDON  
这个工作可以让宏来做: _r<zSH%  
_,Rsl$Tk'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -e`oW.+  
template < typename T1, typename T2 > \ V$-~%7@>;9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1|l)gfcP  
以后可以直接用 VT5cxB<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <>T&ab@dE(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =;k+g?.@I  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ni"$[8U  
fOK+DT~  
9Ew:.&d  
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 Rekb?|{z  
/+x#V!zM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wzDk{4U  
class unary_op : public Rettype c+Q.?vJ  
  { Ha=_u+@  
    Left l; d Y:|Ef|v(  
public : y} $ P,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KTLbqSS\  
pT3X/ ra  
template < typename T > {w |dM#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &sZ9$s:(^  
      { zldfRo\wl  
      return FuncType::execute(l(t)); )y%jLiQv  
    } ,TKs/-_?  
tL={y*  
    template < typename T1, typename T2 > 't0+:o">:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s.R-<Y 3  
      { d%#!nq{vd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "'z,[v 50&  
    } Sc4obcw%  
} ; LC,*H0  
4GU/V\e|  
n) _dH/"  
同样还可以申明一个binary_op S' (cqO}=F  
Hhe{ +W@~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZR;8r Z](  
class binary_op : public Rettype jb|mip@` <  
  { ?Do^stq'4  
    Left l; hzT{3YtY2  
Right r; ,67"C2Y  
public : (~j,mk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mQd4#LJ_  
ibd$%;bX3  
template < typename T > P"(z jG9-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h`wMi}q'D  
      { m,W) N9 M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w(76H^e  
    } Q00R<hu@F  
Jv_.itc  
    template < typename T1, typename T2 > _ztZ> '  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const csH2_+uG  
      { GXDC@+$14  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hp bwZ  
    } S  ~@r  
} ; 7d&DrI@~  
'|vD/Qf=&  
w)+wj[6 E  
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 X+=-f^)&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,HFs.9#&B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D(y+1^>  
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。 Q~Ay8L+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j$3rJA%rN  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 FJP< bREQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2 ;JQX!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 8F#osN  
下面是修改过的unary_op Tbv/wJ  
?Bo?JMV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >Bc> IO  
class unary_op ""co6qo#>  
  { O0^?f/&k  
Left l; ;Vg^!]LL#  
  f}^I=pS&  
public : = 96G8hlT  
5L8&/EN9-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8wr8:( Y$  
cAD[3b[Gk  
template < typename T > D^Te%qnW  
  struct result_1 !; IJ   
  { {Fbg]'FQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cv}aS_`f  
} ; #~L!pKM  
-<_QF82  
template < typename T1, typename T2 > o]Gguw5W{  
  struct result_2 >R!"P[*  
  { 11@]d ]v ,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bmu6@jT  
} ; 4'',6KJ@  
e@E17l-  
template < typename T1, typename T2 > NmJ`?-Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U&X2cR &a  
  { bNGCOj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nZfs=@w:y  
} (89Ji'dc  
fAGctRGH  
template < typename T > ?~J i-{#X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \<~}o I  
  { B{C_hy-fw  
  return OpClass::execute(lt(t)); Us,)]W.S  
} 8V9 [a*9  
W^es;5  
} ; 9Hd;35 3Q  
UUeB;'E+  
!^e =P%S  
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 .h4\{|  
好啦,现在才真正完美了。  B/G-Yh$E  
现在在picker里面就可以这么添加了: Tk*w3c"$  
54{q.I@n  
template < typename Right > 03k?:D+5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w7FoL  
  { * RWm47  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )0k']g5  
} 87V1#U^  
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。 [84F0 9HU  
2C$R4:Ssw)  
er2cQS7R  
9@K.cdRjQ  
N>|XS ,  
十. bind a^t?vv  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 n_Onr0EvO  
先来分析一下一段例子 WA6!+Gy  
e$e#NoN  
5|I55CTx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ub_4yN;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2 rN ,D(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w8Vw1wW  
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。 l>6@:nq|R  
我们来写个简单的。 t\4[``t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LOvHkk@+  
对于函数对象类的版本: [8XLK4e  
-.IEgggf  
template < typename Func > F S"eM"z  
struct functor_trait :7g=b%;  
  { ka"337H  
typedef typename Func::result_type result_type; 47r&8C+&\  
} ; k |YWOy@D~  
对于无参数函数的版本: pI.+"Hz  
.]x2K-Sf  
template < typename Ret > wQ+8\ s=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (:pq77  
  { yxt[= C  
typedef Ret result_type; K_/zuTy  
} ; =1p8 i  
对于单参数函数的版本: (`BSVxJH  
r?/A?DMe  
template < typename Ret, typename V1 > FV39QG4b4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Wg`AZ=t  
  { $wB^R(f@  
typedef Ret result_type; D${={x  
} ; Hr<o!e{Y  
对于双参数函数的版本: %+)o'nf"U  
(1R?s>3o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .7NNT18  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #R0A= !  
  { BYrZEVM9  
typedef Ret result_type; V'Kgdj  
} ; mmXm\]r>4  
等等。。。 H*^\h?s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^Xb7[ +I6  
Y-mK+1 2  
template < typename Func > %V`F!D<D  
struct func_return %+>s#Q2d  
  { ~[WF_NU1y  
template < typename T > I){\0vb@  
  struct result_1 ^ KK_qC  
  { :~Q!SL N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h%; e0Xz|  
} ; g>rp@M  
6qWdd&1  
template < typename T1, typename T2 > eN? Y7  
  struct result_2 K,'*Dz  
  { `;|5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }v9\F-0>Q  
} ; "xmP6=1  
} ; .d;Iht,[  
%3q0(Xl  
im} ?rY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `p b5*h6r!  
%CwL:.|  
template < typename Func, typename aPicker > do*}syQ`O  
class binder_1 2kAx>R  
  { n79QJl/  
Func fn; 99$ 5`R;  
aPicker pk; H1GRMDNXOA  
public : Aa0b6?Jm  
fkSO( C)  
template < typename T > 8dD2  
  struct result_1 ;*ix~taL%  
  { b*a2,MiM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WwH+E]^e+  
} ; Uoya3#4 G  
|(m oWY=  
template < typename T1, typename T2 > 09A X-JP  
  struct result_2 %75xr9yOP  
  { NK|?y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `l2O?U-@  
} ; iGB_{F~t4}  
8}H1_y-g[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g  %K>  
/@AEJ][$  
template < typename T > 1im^17 X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D=:04V}2+  
  { *Av"JAX  
  return fn(pk(t)); m9U"[Huv1E  
} M"%Q&o/I  
template < typename T1, typename T2 > ~~/xR s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `1{N=!U(&  
  { nJPyM/p  
  return fn(pk(t1, t2)); UobyK3.%  
} e8YMX&0%  
} ; #%J5\+ua  
=rdY @  
7t,t`  
一目了然不是么? G'YH6x,  
最后实现bind w9 w%&{j  
\!]Ua.e<  
# :T-hRu  
template < typename Func, typename aPicker > ^(viM?*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \om%Q[F7a  
  { PtqJ*Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eZ"1gYqy  
} cRX~z  
uEc<}pV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P0 `Mdk371  
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。 '`1CBU$  
4v[~r1!V  
十一. phoenix Qt]Q: 9I[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ltjbxw"Qd  
R |KD&!~Z  
for_each(v.begin(), v.end(), j~j\\Y  
( ? FfC  
do_ ]Qm]I1P  
[ ie-vqLc  
  cout << _1 <<   " , " 5k|9gICyd*  
] 5U_H>oD  
.while_( -- _1), OFje+S  
cout << var( " \n " ) T{wuj[ Q#:  
) Y.^=]-n,  
); K'#E3={tt  
 |W<+U  
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: \QU^>2 3  
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 ktDC/8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +l=r#JF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G\NPV'  
tpuYiL  
|d6T/Uxo  
template < typename Cond, typename Actor > h$L"8#  
class do_while wgd/(8d  
  { ax 41N25  
Cond cd; %e&9.  
Actor act; O{ /q-~_  
public : cyJG8f  
template < typename T > NWxUn.Gy9  
  struct result_1 aZbw]0q@o  
  { ]~Y<o  
  typedef int result_type; ExRe:^yU\  
} ; 1yqJwy;X  
sUPz/Z.h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =_0UD{"_0  
~)(\6^&=|  
template < typename T > P'Q+GRpSw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7=(Hy\Q5xH  
  { F5o+kz$;  
  do LY-2sa#B$-  
    { %6_AM  
  act(t); zRPeNdX  
  } c&L"N!4z  
  while (cd(t)); 4V~?.  
  return   0 ; N]RZbzK_5G  
} %w7]@VZ  
} ; MX+ Z ?  
6]-SK$  
In[Cr/&/Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yV^s,P1  
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。 Zkf0p9h\  
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。 6S~sVUL9`  
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。 SB)5@ nmS  
下面就是产生这个functor的类: P\_`   
<jed!x  
]KJj6xn  
template < typename Actor > H8"@iE,  
class do_while_actor i E CrI3s  
  { Bp@v,)8*  
Actor act; 1T[et-  
public : -+O 9<3ly  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r7',3V  
6"}?.E$  
template < typename Cond > ?@V[#.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \G-KplKS  
} ; jRL<JZ1N  
2,*M|+W~  
4rrSb*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o*J3C>  
最后,是那个do_ Xn{1 FJX/  
9V5-%Iv  
ttu&@ =  
class do_while_invoker >;[*!<pfK5  
  { Phke`3tth  
public : @*sWu_ -Y%  
template < typename Actor > =%/)m:f!^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YIjTL!bA"  
  { nvPwngEQm  
  return do_while_actor < Actor > (act); q`r**N+zn  
} l'eyq}&  
} do_; !/wtYI-`  
mrw=T.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *M"}z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e2A-;4?_  
最后来说说怎么处理break和continue )Eo)t>  
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。 K>{T_){  
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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