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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HNu/b)-Rb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :$lx]  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, "hdc B 0  
e/'d0Gb-  
h/W@R_Y  
wz3BtCx  
  class filler :''^a  
  { ~m2tWi@  
public : "9:1>Gr{G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} # XE`8$  
} ; E=+v1\t)]  
a=>PGriL  
ZaBGkDX5  
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: 3iMh)YH5b  
sg RY`U.C  
6&5p3G{%0  
I4.^I/c(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x'tYf^Va28  
n$i}r\ so  
bX23F?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \#Ez["mD  
t:X\`.W  
]{;=<t6  
?{ns1nW:  
二. 战前分析 dOh`F~ Y)e  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 EW7heIT$  
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 tQ=M=BPZ  
;"l>HL:^  
t&MJSFkiA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z<T%:F  
  /* --------------------------------------------- */ {B8W>>E  
vector < int *> vp( 10 ); SO^:6GuJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N,6(|,m  
/* --------------------------------------------- */ $\h\, N$y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zcnp?%  
/* --------------------------------------------- */ [x Xa3W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ="hh=x.5J  
  /* --------------------------------------------- */ R`sU5:n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >jMq-#*4  
/* --------------------------------------------- */ i'aV=E5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aVcQ  
\W Kly  
Y).5(t7zaR  
{W*_^>;K  
看了之后,我们可以思考一些问题: H.cN(7LXm  
1._1, _2是什么? xO"fg9a  
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。 gI a/sD2m>  
2._1 = 1是在做什么? ?$ T! =e"  
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。 c~bi ~ f  
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。 tp"dho  
%QH "x`;  
qP@d)XRQ  
三. 动工 ^o^[p %  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IMjz#|c  
#Ux*":  
%5.aC|^}  
,5J-C!C  
template < typename T > rjqQWfShY  
class assignment p w(eWP  
  { r6k0=6i  
T value; xLhN3#^m  
public : S3EM6`q'  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4Rj;lAlwB  
template < typename T2 > s}yJkQb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #~<cp)!3  
} ; @=4K%SCw  
Q[?O+  
\l)<NZ\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ODa+s>a`^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [^sv.  
X-,scm  
3{OY&   
,Yx"3i,  
  class holder L7oLV?k  
  { |L|)r)t  
public : CGmObN8~'F  
template < typename T > M\\t)=q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 49. @Uzo  
  { 1haNca_6,  
  return assignment < T > (t); <5rs~  
} #m yiZL %  
} ; U^+xCX<  
wc@X:${  
 }NX9"}/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: P5 f p!YF  
/Xa_Xg7  
  static holder _1; ^Qrezl&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *j9{+yO{ZE  
FgA'X<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )c~1s  
而不用手动写一个函数对象。 /HCd52  
rw> X JE  
1HOYp*{#wP  
2E]SKpJ  
四. 问题分析 EAiE@r>4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 sbnNk(XINQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 l-|hvv5g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M-> /vi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ={_.}   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ND);7  
Np$peT[  
五. 问题1:一致性 ':al4m"  
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?| kT|{5Kn&s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x0aPY;,N0  
0a<:.}  
struct holder ?1%/G<  
  { 8z,i/:  
  // :5 XNV6^|  
  template < typename T > v4_p3&aj  
T &   operator ()( const T & r) const NR3]MGBKv  
  { 2BTFK"=U  
  return (T & )r; Vf?+->-?{  
} cspO5S>#  
} ; 8I=n9Uyz  
bpq2TgFj  
这样的话assignment也必须相应改动: o#(z*v@  
ki/xo^Y2<  
template < typename Left, typename Right > +)8,$1[p|  
class assignment jY^wqQls  
  { 88c-K{} 3  
Left l; 2 de[ yz  
Right r; F3k]*pk8w  
public : < H1+qN=]`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eK]g FXk  
template < typename T2 > &+t! LM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gcLwQ-  
} ; MDETAd  
\ ) H}  
同时,holder的operator=也需要改动: NpS*]vSO  
V?KACYd@O  
template < typename T > 8NY $Iw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9rhIDA(wc  
  { N^,@s"g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kz4d"bTb  
} Be?b| G!M  
{P'TtlEp  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tnx)_f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'k|?M  
v9Kx`{1L  
return l(rhs) = r; "YIrqk  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \;"$Z 9W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Bvbv~7g (  
'EsN{.l?  
template < typename Tp > n,KOQI;  
class constant_t F_8 < tA6  
  { .}KY*y  
  const Tp t; 8J60+2Wa  
public : #ma#oWqF}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +h!OdWD9  
template < typename T > jVh I`F{n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {/f\lS.5g  
  { V0'T)  
  return t; *Q= 3v  
} iTb k]$  
} ; wSrq?U5q  
}(}+I}&~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zj G>=2  
下面就可以修改holder的operator=了 We^! (G  
dV{N,;z  
template < typename T > M>Y ge~3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :H}a/ x*ur  
  { D9OI ",h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "wk~[>  
} u_0&`zq  
ppv/ A4Kv  
同时也要修改assignment的operator() Fi8'3/q-^  
`Qzga}`"]  
template < typename T2 > [Xy^M3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q~/TqG U  
现在代码看起来就很一致了。 $@8$_g|Wz  
ujF*'*@\  
六. 问题2:链式操作 l=jfgsjc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &?.k-:iN  
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。 E_VLI'Hn?  
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。 4J lB\8rc  
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。 l.tNq$3pS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yHvF"4]  
6>I{Ik@>  
template < typename T > 7_$Xt)Y{  
struct result_1 H^Th]-Zl  
  { n}8J-/(|+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E1,Sr?'  
} ; ~=W|I:@  
#N`~. 96  
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: zP\n<L5  
idL6*%M  
template < typename T > G]q1_q4P1?  
struct   ref XwlA W7lU=  
  { <OG rC .k}  
typedef T & reference; cE7xNZ;Bh  
} ; FB<#N+L\  
template < typename T > zB6u%uWR  
struct   ref < T &> }P[x Z_S1  
  { kNX"Vo]1  
typedef T & reference; :*GLLjS;  
} ; igNZe."V  
E;l|I A/7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [qhQj\cK  
~T<yp  
template < typename T > EC6&#)g;CO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kj(Ko{  
  { ,3^gB,ka  
  return l(t) = r(t); EYc, "'  
} "tu BfA+f  
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。 11Kbj`sRZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *&VH!K#@{  
u(ep$>[F#_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 chjXsq#Q^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -eKi}e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &Nx'Nq9y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 & i,on6  
最后的布局是: B7"/K]dR:  
                Add ?`+46U%  
              /   \ P.bBu  
            Divide   5 klC;fm2C  
            /   \ ["|' f  
          _1     3 #*^vd{fl  
似乎一切都解决了?不。 =3rPE"@,[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 oiP8~  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 VV/6~jy0  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: lSw9e<jYO  
q'kZ3 G   
template < typename Right > Rpit>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cr!6qv1  
Right & rt) const n-m+@jRz  
  { nZ?BC O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); { 3=\x  
} MB42 3{j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w*.q t<rH)  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Yk',a$.S  
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。 !,}W|(P)  
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。 Ux_tHyc/  
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。 :+;AXnDM~  
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? y74Ph:^ k  
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: b>|3?G  
e(/~;"r{  
template < class Action > }V.Wp6"S   
class picker : public Action ZA@QP1  
  { =j[zMO  
public : !a&@y#x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fm2,Mx6  
  // all the operator overloaded 5>.)7D%  
} ; [uxhdR`T  
DXPiC[g]  
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。 ,: X+NQ  
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: /{pVYY  
S4]}/Imn)  
template < typename Right > 9g3J{pKcZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YDBQ6X  
  { yYmV^7G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X+;F5b9z  
} xEBiBsk d  
6 W/S?F~{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @-dM'R6C  
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。 FoM4QO  
\tFg10  
template < typename T >   struct picker_maker mQt';|X@  
  { %1ofu,%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6x KbK1W  
} ; }>vf(9sF`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > et";*EZJX  
  { ,<$6-3sC-  
typedef picker < T > result; ;2"#X2B  
} ; l1^/Q~u  
t59" [kQ  
下面总的结构就有了: j.MpQ^eJ7  
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。 8%s ^>.rG  
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。 t ZUZNKODW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B<c7&!B  
至此链式操作完美实现。 $M\|zUQu.  
iTgGf  
j""I,$t  
七. 问题3 )5Yv7x(K  
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。 bX#IE[Yp}  
O/\L0\T  
template < typename T1, typename T2 > $3BCA)5:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R }M'D15  
  {  (A 2x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @xR7>-$0p  
} )e.Y"5My  
6zK8-V?9F  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *OU>s;"$  
zAEq)9Y"l'  
template < typename T1, typename T2 > SdhdXVZ  
struct result_2 9"_JiX~3  
  { Ws?BAfP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $,ev <4I&  
} ; ? lC. Pq  
A#~"Gp  
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? $Gb] K{e  
这个差事就留给了holder自己。 _+0l+a*D  
    |+Z, 7~!  
l c)*HYqU  
template < int Order > 6U;pYWht  
class holder; X1U7$/t  
template <> &fA`Od6l"  
class holder < 1 > Lv@JfN"O  
  { F/9]{H  
public : b_Ns Ch3@  
template < typename T > <apsG7(7  
  struct result_1 8 [i#x|`g  
  { A+%oE  
  typedef T & result; D+{h@^C9Z  
} ; ~[XDK`B  
template < typename T1, typename T2 > Ggy_ Ctu  
  struct result_2 v 1Yf:c  
  { cSCO7L2E18  
  typedef T1 & result; .58>KBj(  
} ; ,>CFw-Nxu  
template < typename T > 9 O| "Ws>{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \7Hzj0hSi  
  { ey<u  
  return (T & )r; v'*  
} m`C(y$8fU  
template < typename T1, typename T2 > V x1C4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j &)Xi^^  
  { [0CoQ5:d?&  
  return (T1 & )r1; b)@%gS\F  
} r$=MBeT  
} ; _F xq  
x.ZV<tDi7  
template <> j Efrxlj  
class holder < 2 > .!0),KmkK  
  { @K36?d]e  
public : a$Eqe_  
template < typename T > pH.wCD:1n  
  struct result_1 6}mbj=E`  
  { P8!Vcy938  
  typedef T & result; P(G$@},W  
} ; B9|!8V  
template < typename T1, typename T2 > L*bUjR,C  
  struct result_2 h!56?4,%Y  
  { Gxv@a   
  typedef T2 & result; F.c`0u;=  
} ; bTZ/$7pp9  
template < typename T > M $#zvcp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i+T#z  
  { #*q`/O5n  
  return (T & )r; P, !si#  
} I9N?zmH  
template < typename T1, typename T2 > $s.:wc^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _Hi;Y  
  { o%h"gbvMY!  
  return (T2 & )r2; N( E\  
} cv;&ff2%?  
} ; 4]nU%`Z1w  
<.( IJ  
Yo;/7gG>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t,= ta{ a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o!L1Qrh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `;WiTE)&)  
Zoj.F  
return l(i, j) = r(i, j); :gDIGBK,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0trVmWQ8  
w=d#y )1  
  return ( int & )i; 8lI#D)}  
  return ( int & )j; '#xxjhF^  
最后执行i = j; Rct|"k_"Ys  
可见,参数被正确的选择了。 r~F T,  
,WA7Kp9  
1"A1bK  
3sc5meSu'  
G40,KCa  
八. 中期总结 ;YNN)P%"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \c>9f"jS_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eS fT +UL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C$ oY,A,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l_iucN  
_1hc^j  
9>u2; 'Ls  
&#v^y 3r  
SSycQ4[{o  
} IFZ$Y  
九. 简化 xB3;%Lc  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >8Zz<S&z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 67%eAS  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Mcc774'*9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +mhYr]Z  
  +-*/&|^等 =$Sf]L  
2. 返回引用。 (f5!36mz  
  =,各种复合赋值等 J|_&3@r  
3. 返回固定类型。 ^M6v;8EU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) im9 B=D  
4. 原样返回。 /XS6X  
  operator, 'x<gC"0A  
5. 返回解引用的类型。 }M?GqA=  
  operator*(单目) \$ ^z.  
6. 返回地址。 \lCr~D5  
  operator&(单目) &}32X-~y  
7. 下表访问返回类型。 ^i_mGeu  
  operator[] l>h%J,W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c.6u)"@$  
  operator<<和operator>> rEfk5R  
Ks@S5:9sp  
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。 \D?6_ ,O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f}^}d"&F  
3!Zd]1$  
template < typename Left > ^~-i>gTD  
struct value_return &WN4/=QW-J  
  { bB3Mpaw@  
template < typename T > /@R|*7K;9  
  struct result_1 'Kxs>/y3  
  { <8Nh dCO6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }|H]>U&  
} ; (`GO@  
v3[Z ]+ ]  
template < typename T1, typename T2 > ,& =(DJ  
  struct result_2 M|?qSFv:  
  { (FbqKx'uq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8U0y86q>)E  
} ; AOWX=`J8V  
} ; d~C YZ  
R!W!8rr3  
gSEj/?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tvP_LNMF  
f"xi7vJv!f  
下面我们来剥离functor中的operator() jIK *psaV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YKf,vHau  
T({:Y. A;  
return l(t) op r(t) C>$5<bx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8NudY3cU!  
return op l(t) _ot4HmD  
return op l(t1, t2) "uN JQ0Y  
return l(t) op LT!B]y  
return l(t1, t2) op qWKpnofa  
return l(t)[r(t)] v~q2D"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {,*G }/9<  
;nji<  
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: D#x D-c  
单目: return f(l(t), r(t)); -Vn9YeH+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c?CwxI_b8  
双目: return f(l(t)); gZ   
return f(l(t1, t2)); oaHg6PT!  
下面就是f的实现,以operator/为例 @Rj&9/\L  
=DvFY]9{  
struct meta_divide dl'pl  
  { Me yQ`%  
template < typename T1, typename T2 > vi4u `  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2al%J%  
  { !Y!Cv %  
  return t1 / t2; n*CH,fih:  
} ylLQKdcL  
} ; 8/U=~*` _  
T.d+@ZV<#  
这个工作可以让宏来做: Q7&Yy25   
uaNJTob  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {\ P$5O{%  
template < typename T1, typename T2 > \ W)1)zOD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LH"MJWO J  
以后可以直接用 l?NRQTG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *I`Sc|A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /S$p_7N  
(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。。。) <(6@l@J|6  
699z@>$}  
Z8(1QU,~2  
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 W tnZF]1:u  
.UakO,"z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rhMsZ={M  
class unary_op : public Rettype IQMk:  
  { A@j;H|  
    Left l; Um)0jT  
public : N)lzX X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w}G2m)(  
6%JKY+n^  
template < typename T > @L { x;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M]!R}<]{  
      { as)2ny!u  
      return FuncType::execute(l(t)); {0q;:7Bt  
    }  8;4vr@EV  
p H5IBIf'  
    template < typename T1, typename T2 > S+R<wv ,6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vpFN{UfD  
      { -\6tVF11z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ow wH 45  
    } \bCm]w R  
} ; 'v* =}k  
'(5 &Sj/C  
z) yUBcq  
同样还可以申明一个binary_op A5!j rSyv  
p \; * :  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HD IB GG~  
class binary_op : public Rettype 8js5/G+  
  { Z=sy~6m+v  
    Left l; {lT9gJ+  
Right r; im>Sxu@  
public : ;tf1 #6{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gd]vrW'wj  
2*vOo^f  
template < typename T > XrYMv WT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xH; qJRHa  
      { C (vi ns  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A-~#ydv  
    } : &mYz(1q  
iJ~5A'?6  
    template < typename T1, typename T2 > [3nhf<O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S5@/;T  
      { 9qIUBHe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  $Tfq9  
    } ZwAX+0  
} ; yHurt>8b[  
y<m{eDV7  
S6B(g_D|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 df nmUE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hqnJ@N$yY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &32qv` V_  
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。 ;DL|%-%;$r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |VB}Kv  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 J#L-Slav%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6dV@.(][a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) xrA(#\}f$  
下面是修改过的unary_op  .LEQ r)  
Bz_['7D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1.o-2:]E  
class unary_op s{NEP/QQJ  
  { p)f OAr  
Left l; fPiq  
  _{8f^@I"+  
public : sRE$*^i  
];R5[%:5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;Z-Cn.  
z:^Kr"=n  
template < typename T > lN,b@;  
  struct result_1 K?BWl:^x  
  { >B>CV8p6w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RecA?-0  
} ; O4@Ki4f3A%  
{ Y|h;@j$  
template < typename T1, typename T2 > oB-&ma[ZS  
  struct result_2 pco~Z{n  
  { Xl#vVyO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1(gb-u0  
} ; Y:FV+ SI  
,cWO Ak  
template < typename T1, typename T2 > h.%VWsAO7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @\i6m]\X  
  { RI:x`do  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6]\F_Z41  
} nR6~oB{-  
.i"v([eQ  
template < typename T > % rdW:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ^OI  
  { -fj;9('YJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); CJJ 1aM  
} =9\=5_V  
 uw LT$  
} ; Y` LZ/Tgk  
~{n_rKYV  
%+w>`k3(N  
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 req=w;E:  
好啦,现在才真正完美了。 ?f1%)]>   
现在在picker里面就可以这么添加了: H#E   
6ApW+/  
template < typename Right > bS&'oWy*B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const doFp53NhV  
  { %Wom]/&,'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s2@N&7"u)  
} w(J-[t118  
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。 @!Il!+^3  
teUCK(;23  
Ar'}#6  
BgA\l+  
Bt Bo%t&  
十. bind )"m FlS<I  
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。 enF.}fo]  
先来分析一下一段例子 Z"lL=0rY/  
\C ZiU3  
B+jT|Y'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ynw^nmM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E,xCfS)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xii*"n~  
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。 Q~,E K  
我们来写个简单的。 ^Xt9AM]e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !.+iA=K{  
对于函数对象类的版本: !#rZ eDmw  
~`#.ZMO  
template < typename Func > )FMpfC>An  
struct functor_trait j~\\,fl=  
  { )P[B!  
typedef typename Func::result_type result_type; T)3#U8sT  
} ; MQQiQ 2  
对于无参数函数的版本: $B~a*zZ7  
CUnZ}@?d  
template < typename Ret > H5,{Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =V"ags   
  { L FHyiIO  
typedef Ret result_type; |O+R%'z'<  
} ; E5jK}1t4V  
对于单参数函数的版本: /Or76kE  
y@~.b^?_u  
template < typename Ret, typename V1 > `y;&M8.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z:+Xs!S  
  { \Wt&z,  
typedef Ret result_type; F` J(+  
} ; x4*8q/G=D  
对于双参数函数的版本: E-*udQ  
$B}(5D a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _L_SNjA_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oMLpl3pl  
  { 01H3@0Q6  
typedef Ret result_type; >/6v` 8F  
} ; /{>ds-;-  
等等。。。 ,PJl32  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5irewh'R  
>Eik>dQ a  
template < typename Func > HjGT{o  
struct func_return A7VF >{L./  
  { T>g1! -^  
template < typename T > %T}{rU~X  
  struct result_1  O5_[T43  
  { np=m ~k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ? @h  
} ; `gfK#0x#  
'(+l77G  
template < typename T1, typename T2 > </bWFW~x  
  struct result_2 ~ZG>n{Q   
  { K._1sOw'"Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,{J2i#g<  
} ; _=U XNr8S  
} ; EIEwrC  
{4}Sl^kn*  
V *S|Qy!p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @a%,0Wn  
LMsbTF@E  
template < typename Func, typename aPicker > GS8,mQ8l*l  
class binder_1 bCd! ap+#  
  { Qyt6+xL  
Func fn; 8uyVx9C0  
aPicker pk; u+(e,t  
public : 3i >$g3G  
],H%u2GE_  
template < typename T > J#Bz )WmR  
  struct result_1 GZI[qKDfB  
  { g0g/<Tv[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lCd^|E  
} ; oWs&W  
 vFl|  
template < typename T1, typename T2 > _32ltnBX  
  struct result_2 !Z%QD\knY  
  { A.35WGu&:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  gxU(&  
} ; (>WV)  
*eUL1m8Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rp=?4^(u  
%{zM> le9  
template < typename T > 8y|(]5 'r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tE>3.0U0Q  
  { Bw{@YDO{  
  return fn(pk(t)); iW* 0V3  
} FuEHO6nx  
template < typename T1, typename T2 > *aG0p&n}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KgAc0pz{7H  
  { AuO%F YKY  
  return fn(pk(t1, t2)); 07/5RFmJ  
} -BEPpwb<g  
} ; QfcW  
27u$VHwb  
 9FWn  
一目了然不是么? tG%R_$*  
最后实现bind ~Ja>x`5  
<9@VY  
1/HPcCsHb  
template < typename Func, typename aPicker > uA}asm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZJR{c5TE  
  { yMo@ka=v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b#82G`6r  
} N|[a<ut<  
v]!|\]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n>#h(  
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。 +|#:*GZ  
BOh&Db*  
十一. phoenix ^QYI`u`4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /JveN8L%  
Y J1P5u:  
for_each(v.begin(), v.end(), f3v/Y5)  
( _fMooI)U1  
do_ |d{(&s}  
[ ~PoGuj2wA  
  cout << _1 <<   " , " K.X% Q,XD  
] (\WePOy&  
.while_( -- _1), {/n$Y|TIQt  
cout << var( " \n " ) i>!f|<  
) R^PQ`$W 'R  
); NiyAAw  
\7og&j-h  
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: J4S2vBe16  
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 78 UT]<Q;K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J~c]9t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <D&75C#  
Q{$2D&  
(AwbZn*  
template < typename Cond, typename Actor > *&5G+d2  
class do_while !w C4ei`  
  { 8Oc*<^{#  
Cond cd; ](Sp0t  
Actor act; P!]DV$o  
public : F"0 tv$  
template < typename T > %mI`mpf  
  struct result_1 c)E'',-J_2  
  { j&44wuf  
  typedef int result_type; B\<zU  
} ; 9cj=CuE  
wHIS}OONz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u$a%{46  
]?<uf40Mm  
template < typename T > 34P? nW(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [q(7Jv  
  { $6Ty~.RP5H  
  do <m)@~s?D  
    { :!r_dmJ  
  act(t); PDGh\Y[AK,  
  } i 5_g z>  
  while (cd(t)); d[O.UzQ  
  return   0 ; =Wl CE_  
} 0} {QQB  
} ; H:~LL0Md%  
hPEK@  
$(_i>&d<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c\RDa|B,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 v$,9l+p/  
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。 5gEUE{S  
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。 !hJKI.XH  
下面就是产生这个functor的类: sS+9ly{9J  
Y<kvJb&1*  
v"bOv"!al  
template < typename Actor > Y@L`XNl  
class do_while_actor HPt"  
  { T> 1E  
Actor act; Yoaz|7LS  
public : KH[%HN5v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} { >4exyu6  
$/pd[H[{  
template < typename Cond > IS8ppu&E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fQe-v_K  
} ; <M 7WWtmx  
?= ulf GrY  
R%5\1!Fl=G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ' ;$2j~  
最后,是那个do_ vB#3jI  
Q+ uYr-  
&&>OhH`  
class do_while_invoker |EF*]qI  
  { ?)JW}3<.  
public : 2^Y1S?g.  
template < typename Actor > 'rz*mR8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #X|'RL($  
  { NShA-G N5  
  return do_while_actor < Actor > (act); %,)[%>#{  
} T>L6 X:d  
} do_; !O$EVl  
`cf&4Hn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  |\,e9U>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }rOO[,?Y  
最后来说说怎么处理break和continue k^ID  
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。 3+(Fq5I  
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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