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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,Z @I" &H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iDcTO}  
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, \)5mO 8w  
<pV8 +V)  
$VQ;y|K+[  
DTH}=r-  
  class filler LpY{<:y  
  { ^~N:lW#=  
public : tm/ >H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AmC9qk8Q  
} ; [R1|=kGU  
vv&< 7[  
2H w7V3q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A{4,ih"5  
}j2;B 8j  
>d`GNE  
t]0DT_iE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E} ]=<8V  
#/ePpSyD  
c*B< - l<5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mS[``$Z\!  
#lMcAYH,  
;`^_9 K  
x2t&Wpvt  
二. 战前分析 sN8pwRjb  
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。 ##BbR  
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 D N)o|p  
Xg]Cq"RJC  
F?tWx+N<{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aV7VbC  
  /* --------------------------------------------- */ 9[JUJ,#X'0  
vector < int *> vp( 10 ); ;=$;h6W0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); st* sv}  
/* --------------------------------------------- */ (/nnN4\=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 59{X;  
/* --------------------------------------------- */ kh# QT_y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iJE:>qOTD5  
  /* --------------------------------------------- */ { i6L/U.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); } r(b:}DN  
/* --------------------------------------------- */ ;^bfLSWm{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [ KgO:},c  
Z[w}PN,xV  
d)V8FX,t  
uWKmINjv'  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;<m*ASM.3  
1._1, _2是什么? i$%Bo/Y   
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。 W/\VpD) ?;  
2._1 = 1是在做什么? Z8Ig,  
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。 -5  
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。 ~5N oR  
y akRKiz\  
pt"9zkPj  
三. 动工 T0dD:sN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~n@rX=Y)]0  
z H-a%$5  
'WhJ}Uo\  
$365VTh"  
template < typename T > al}J^MJ  
class assignment L!*+: L DL  
  { ?Xvy0/s5  
T value; #S9J9k  
public : {|>Wwa2e  
assignment( const T & v) : value(v) {} XQn1B3k+  
template < typename T2 > N,K/Ya)1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wH!$TAZ:Yw  
} ; j24 3oD  
&kzysv-_  
66F?exr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5b/ ~]v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -t S\  
]w>o=<?b  
]i(/T$?~  
4@{?4k-cq  
  class holder _b%)  
  { W;=Ae~  
public : /;(ji?wN  
template < typename T > nl 'MWP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v.<mrI#?  
  { hT1JEu  
  return assignment < T > (t); 'I/_vqp@  
} [5~mP`He  
} ; ";=!PL  
DqQ p47kp  
|?VJf3 A  
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: -GFZFi  
;<Z6Y3>I8  
  static holder _1; H}kSXKO8!8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MuOKauYa  
nyi!D   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tXtNK2-1  
而不用手动写一个函数对象。 8O]`3oa>  
z mip  
4zS0kk;+  
=[]6NjKS,  
四. 问题分析 $O*@Jg=  
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。 cg3}33Z;6  
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。 $2h%IK>#G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E>]K#H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]Ac}+?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l~;>KjZg  
vb]kh _  
五. 问题1:一致性 uEJ8Lmi  
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?| xA(z/%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lh'S_p8g  
y8s!sO  
struct holder _xv3UzD  
  { M]r?m@)  
  // =w+8q1!o  
  template < typename T > :K^J bQ  
T &   operator ()( const T & r) const V2}\]x'1  
  { PhC3F4  
  return (T & )r; h*l$!nEN  
} =XR6rR8  
} ; \wA:58 -j  
0pMN@Cz6  
这样的话assignment也必须相应改动: '+_>PBOc  
K2 M=)B  
template < typename Left, typename Right > $!>.h*np  
class assignment 3U>-~-DS  
  { ??p%_{QY~b  
Left l; ?yS1|CF%&y  
Right r; Zw9;g+9  
public : =|P &G~]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b`-|7<s  
template < typename T2 > i$E [@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @/<UhnI  
} ; * HKu%g  
 %nY\"  
同时,holder的operator=也需要改动: Pt"H_SW~k  
'M>m$cCMZ  
template < typename T > _aPAn|.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =lJ ?yuc  
  { "wOfs$w%s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4`#Q  
} uem-fTG  
).5 X  
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。 7tcadXk0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -Ty~lZ)TDT  
!} TsFa  
return l(rhs) = r; kh0cJE\_^  
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。 4uIYX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2; ^ME\  
g&FTX>wX  
template < typename Tp > Z#d#n!Lz  
class constant_t v~Q'm1!O4\  
  { oa:YAq T  
  const Tp t; /J#(8p  
public : \A[l(aB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xrkl)7;  
template < typename T > E7A!,A&>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m]2xOR_  
  { GkJcd;  
  return t; 3^y(@XFt  
} z l r !   
} ; k3#'g'>yh  
0ae8Xm3J@R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q>%n&;:  
下面就可以修改holder的operator=了 p +i 1sY  
W91yj:  
template < typename T > 5X!-Hj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kMQ /9~  
  { rz"$zc.)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5YD~l(,S1]  
} +Dy^4p?o  
iT-coI  
同时也要修改assignment的operator() *V6| FU  
o&q>[c  
template < typename T2 > E]`7_dG+T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }sXTZX  
现在代码看起来就很一致了。 +x"uP  
QadguV6|  
六. 问题2:链式操作 -G,}f\Cg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lxhb)]c ^>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [%.v;+L  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3gi)QCsk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 E^i]eK*"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &$ h~Q  
x z _sejKB  
template < typename T > hN-@_XSw<I  
struct result_1 hk~/W}sI  
  { =5+*TL`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qNEp3WY:  
} ; "bo0O7InOV  
TQ4@|S:OF  
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: {6'X z  
L|'^P3#7`  
template < typename T > >pU9}2fpT  
struct   ref I/dy^5@F  
  { !ZBtXt#P  
typedef T & reference; @[n#-!i  
} ; rpT.n-H>%A  
template < typename T > W'[V$*  
struct   ref < T &> 'h*jL@%TT  
  { p>B2bv+L  
typedef T & reference; 8 t5kou]h  
} ; 11=$] K>  
Cu[-<>my  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g":[rXvId  
l[}4 X/  
template < typename T > c2npma]DZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tq3_az ~1  
  { ;m(iKwDt  
  return l(t) = r(t); C ^Y\?2h1  
} 8-2 `S*  
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。 4_R|3L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /'/I^ab  
5>x_G#W  
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 YFO{i-*q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YT\@fgBt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g$nS6w|5H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5'lPXKn+L  
最后的布局是: #4^d#Gj  
                Add B 71/nt9  
              /   \ @]@|H?  
            Divide   5 _wq?Pa<)e  
            /   \ " 9Gn/-V>  
          _1     3 <S@jf4  
似乎一切都解决了?不。 :?t~|7O:  
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。 2c9?,Le/;  
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。 ]b4WfIu  
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: cl4E6\?z  
(eN7s_  
template < typename Right > j6rNt|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '0+*  
Right & rt) const 0t <nH%N}^  
  { $83B10OQ&L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '/W$9jm  
} 8|a./%gixs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3A7774n=P  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 C 0w+ j  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 TQa}Ps  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 3nxG>D7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 v4P"|vZ$&  
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? #.Rn6|V/4  
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: XjX  
/)P}[Q4  
template < class Action > /(N/DMl[  
class picker : public Action isQ(O  
  { 'YL[s  
public : Zj`WRH4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :KLXrr  
  // all the operator overloaded uw)7N(os\`  
} ; ym%UuC3^w  
Ni,nQ;9  
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。 %q{q.(M#  
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: d1 j9{  
2QfN.<[-  
template < typename Right > drq3=2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]R__$fl`8  
  { kx"1 0Vw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &.?XntI9O  
} m~=~DMj  
$<}c[Nm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #~u0R>=  
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。 LFp "Waiv  
ks '>?Dw  
template < typename T >   struct picker_maker o96C^y{~S  
  { xs$$fPAQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; n<I{x^!  
} ; rwm^{Qa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IPiV_c-l  
  { sibYJKOy  
typedef picker < T > result; ]-fkmnmWX  
} ; %,$n^{v  
Fnw:alWr  
下面总的结构就有了: Ha'[uEDb  
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。 yIMqQSt79z  
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。 .HqFdsm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2eT?qCxqc  
至此链式操作完美实现。 dUI5,3*  
'D\Q$q  
)Fw/Cu  
七. 问题3 _X6'u J  
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。 &p0e)o~Ux  
K =g</@L6R  
template < typename T1, typename T2 > t}EM X9SQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qe~x?FO_>  
  { wp[Ug2;G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $pGT1oF[E  
} f:T?oR>2  
% RSZ.  
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: <n"BPXF~  
D #ddx  
template < typename T1, typename T2 > QLA.;`HIE  
struct result_2 bz>X~   
  { cr7MvXF-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $vO&C6m$  
} ; P]E-Wp'p  
j0jl$^  
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? q'2vE;z Kb  
这个差事就留给了holder自己。 EE/mxN(<  
    3a/n/_D  
Y.tx$%  
template < int Order > 4w4B\Na>l  
class holder; [}RoZB&I  
template <> `?Rq44=  
class holder < 1 > U$rMZk  
  { .R9Z$Kbq  
public : e|~MJu+1  
template < typename T > XR5KJl  
  struct result_1 Xlo7enzY  
  { wb-yAQ8  
  typedef T & result; 7*/{m K)  
} ; 5=dL`  
template < typename T1, typename T2 > I<SgKva;c  
  struct result_2 {|;a?] ?  
  { K|& f5w  
  typedef T1 & result; zmMc*|  
} ; /r}L_wI  
template < typename T > q2GW3t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D7Q+w  
  { En5oi  
  return (T & )r; [3%mNNk  
} _;<!8e$C  
template < typename T1, typename T2 > z\YIwrq3*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +^)v"@,VP  
  { /@os*c|je  
  return (T1 & )r1; +SJ.BmT  
} {K(mfTqm  
} ; ,pNx(a  
5pO|^G j1  
template <> X1L@ G  
class holder < 2 > S{Y zHK  
  { u8e_Lqx?  
public : jm_-f  
template < typename T > )P$(]{  
  struct result_1 yNTd_XPL  
  { U=>S|>daR  
  typedef T & result; k[=qx{Osx%  
} ; 0lw>mxN  
template < typename T1, typename T2 > s -i|P  
  struct result_2 0mw1CUx9K  
  { V"FQVtTx7  
  typedef T2 & result; gcLz}84  
} ; 4s\spvJ  
template < typename T > yDWIflP0;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]B8 A  
  { 0.aXg"  
  return (T & )r; ]rcF/uQJ<n  
} 0=d2_YzSf  
template < typename T1, typename T2 > "S#F I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^?z%f_ri  
  { xNz(LZ.c  
  return (T2 & )r2; #-hO\ QdC  
}  *kr/,_K  
} ; >rG>Bz^Pu  
Io6/Fv>!  
f| RmAP;X,  
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> >。 *Cy54Z#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +A9~h/"kt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $ /VQsb  
 %Bq~b$  
return l(i, j) = r(i, j); Bx\&7|,x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _Hb;)9y  
:1v,QEb\  
  return ( int & )i; [^H2'&]  
  return ( int & )j; xn8K OwX%  
最后执行i = j; jU,Xlgz(A  
可见,参数被正确的选择了。 qT O6I5u  
Z\0Rw>#  
3;nOm =I  
Bous d  
i1iP'`r  
八. 中期总结 -@To<<`n  
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: *4,Q9K_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +`y(S}Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +9)Jtm oL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]5!3|UYS  
OG\i?N  
)0{`}7X  
QV4|f[Ki%  
.6?"<zdPU  
igO>)XbsM  
九. 简化 MDMd$] CW  
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。 Lx"GBEkt7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q*!R4yE;C  
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: 'H1~Zhv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "CJVtO  
  +-*/&|^等 j50vPV8m  
2. 返回引用。 ;m/e|_4;y  
  =,各种复合赋值等 nF3}wCe)  
3. 返回固定类型。 &|>@K#V8-;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,0l Od<  
4. 原样返回。 H R>Y?B{  
  operator, p8Vqy-:  
5. 返回解引用的类型。 OvfluFu7  
  operator*(单目) >7U/TVd&  
6. 返回地址。 1HJ: ?]  
  operator&(单目) 3bEcKA_z(  
7. 下表访问返回类型。 y]9R#\P/  
  operator[] \i.]-k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >CB-a :  
  operator<<和operator>> obb%@S`  
'Waa zk[@O  
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。 K;K0D@>]HR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X+vKY  
I8H3*DE  
template < typename Left > ^z,3#gK  
struct value_return uU  d"l,V  
  { dwj?;  
template < typename T > |k a _Zy  
  struct result_1 [lmF2  
  { p_$^keOL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]uXJjS f  
} ; 0B6!$) *-i  
ZR>BK,  
template < typename T1, typename T2 > V"Q\7,_k.  
  struct result_2 ?_Qe45 @  
  { /A_:`MAZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h*w9{[L  
} ; 1;B~n5C.   
} ; *P mZqe  
fRp]  
\"P{8<h.3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [6GYYu\  
>hunV'vu'  
下面我们来剥离functor中的operator() +Z`=iia>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y6(PG:L  
{!,K[QwcI  
return l(t) op r(t) fQ+whGB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c3]t"TA,  
return op l(t) 0R x#Fm  
return op l(t1, t2)  ?kjQ_K  
return l(t) op ^WA7X9ed  
return l(t1, t2) op !Tzo &G  
return l(t)[r(t)] g*k)ws  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E@VQxB7+  
6St=r)_  
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: |Xt G9A>  
单目: return f(l(t), r(t)); xAm tm"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RpdUR*K9x  
双目: return f(l(t)); !'f7;%7s  
return f(l(t1, t2)); q4ROuE|d  
下面就是f的实现,以operator/为例 @ @[xTyA  
Nt>^2Mv   
struct meta_divide fit{n]g  
  { 6w.E Sm  
template < typename T1, typename T2 > vCa8`m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3%v)!dTa<^  
  { Vl.,e1)6  
  return t1 / t2; :Cq73:1\B  
} NuZ2,<~9  
} ; Dfs^W{YA  
=VC18yA  
这个工作可以让宏来做: I}f`iBG  
@SfQbM##%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I0XJ& P%  
template < typename T1, typename T2 > \ ;m7V]h? R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >$ q   
以后可以直接用 :a wt7lqv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vQWmHv\P  
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 i)#-VOhX)  
(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。。。) v h,(]t  
C% -Tw]T$_  
*)m:u:   
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 5c- P lm%  
Dka,v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C-M_:kQ[U  
class unary_op : public Rettype +p 6Ty2rz  
  { \Qml~?$@lH  
    Left l; tYA@J["^  
public : /x3*oO1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pBtO1x6x/  
1>(EvY}Y\  
template < typename T > R"ON5,E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G,C`+1$*  
      { *6I$N>1  
      return FuncType::execute(l(t)); % /:1eE`!S  
    } -K|1w'E  
JFv70rBe  
    template < typename T1, typename T2 > !y_FbJ8KC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bBIh}aDN  
      { @O"7@%nu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zgD?e?yPO  
    } Q68~D.V%r  
} ; L0w6K0J4  
Wf c/?{  
l7`{O/hN  
同样还可以申明一个binary_op &'6/H/J  
HZ3;2k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S:1[CNL;  
class binary_op : public Rettype CPB{eQeDuv  
  { Es>' N3A z  
    Left l; 6 Bq_<3P_  
Right r; 5CK+\MK  
public : A f'&, 1=q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^4=#, K  
Q/o,2R  
template < typename T > |>Q>d8|k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%3dgQB'  
      { ; Z:[LJd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8Lgt  
    } UPtj@gtcY  
`v -[&  
    template < typename T1, typename T2 > ~'M<S=W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 21TR_0g&<  
      { 're:_;lG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k^ <]:B  
    } !wp1Df[  
} ; =$OGHc  
suEK;Bk9  
Nu7>G  
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 r<!hEWO>v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h$5[04.Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U7WYS8  
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。 y[N0P0r l:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p]L]=-(qI  
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。。。 [!uzXVS3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |r~u7U\  
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) V$ZclV2:Ih  
下面是修改过的unary_op N.*)-O  
Kq[4I[+R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I>?oVY6M@u  
class unary_op |]-Zz7N)  
  { q>_<\|?%x  
Left l; ^J]&($-  
  `W86]ut[  
public : : UeK0  
s)Y1%#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} { Zgd  
[IAUJ09>I  
template < typename T > `cp\UH@  
  struct result_1 +b 6R  
  { _?-oPb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (MLcA\LJ  
} ; 6Vnq|;W3Zv  
[ar0{MPYd  
template < typename T1, typename T2 > v,i|:;G  
  struct result_2 4jXo5SkEJ  
  { & /8Tth86  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 40?RiwwD  
} ; qyM/p.mP  
J>(X0@eWz  
template < typename T1, typename T2 > ^QNc!{`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =~ Uhr6Q  
  { I|rb"bG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SIp)&  
} .D@J\<,+l  
q-!H7o  
template < typename T > >'4A[$$4mM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ki><~!L  
  { C8K2F5c5  
  return OpClass::execute(lt(t)); _mSefPl  
} 1(DiV#epG  
HAjl[c  
} ; JP8}+  
Et3I(X3  
t5{P'v9J  
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 ^;EhKG  
好啦,现在才真正完美了。 O cL7] b0  
现在在picker里面就可以这么添加了: gGM fy]]R  
krfXvQJwJ  
template < typename Right > o-6d$c}{f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FMdu30JV  
  { 'dwW~4|B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2j+w5KvU  
} Z1 Nep !  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &vrQ *jX  
s70Z&3A  
(fpz",[  
D;+/ bll7  
IQJ"B6U)  
十. bind NifQsy)*%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <IR#W$[  
先来分析一下一段例子 e(7#>O%1  
u+V*U5v  
*X .1b!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2u$-(JfoS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iaL@- dg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~ YH?wdT  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E`TZ:W]r,  
我们来写个简单的。 @6UtnX'd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a/ A c^!(  
对于函数对象类的版本: ko@ej^  
_r-LX"  
template < typename Func >  w*`:v$  
struct functor_trait z_>~=Mm  
  { |2do8z  
typedef typename Func::result_type result_type; tz):$1X_  
} ; $0[T<]{/?  
对于无参数函数的版本: 7i($/mNl  
"L2*RX.R  
template < typename Ret > jZ.yt+9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _^FC 9  
  { SWr TM  
typedef Ret result_type; W'4/cO  
} ; l>\EkUT  
对于单参数函数的版本: ^BF}wQb :j  
yX!fj\R  
template < typename Ret, typename V1 > == wX.y\.n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \dHqCQ  
  { !R@LC  
typedef Ret result_type; gC?}1]9c  
} ; k'iiRRM  
对于双参数函数的版本: J2qsZ  
(1z"=NCp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]({ -vG\m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ins(RWO  
  { _%Z.Re  
typedef Ret result_type; 5az%yS  
} ; KSs1EmB  
等等。。。 rf0Z5.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <)ZQRE@  
|5vcT, A  
template < typename Func > ;7\Fx8"s[  
struct func_return h8(#\E  
  { eKr>>4,-P  
template < typename T > [+o{0o>  
  struct result_1 D|OGlP  
  { #R5\k-I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; StJb-K/_cL  
} ; -`' |z+V  
_&l8^MD  
template < typename T1, typename T2 > 2 `AdNt,  
  struct result_2 +,spC`M6h  
  { N1'"7eg/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^ =C>  
} ; O::FB.k  
} ;  J#` 7!  
6SCjlaGW5  
3uYLA4[-B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =G}a%)?As\  
[ bnu DS  
template < typename Func, typename aPicker > \~#\ [r_  
class binder_1 2mEqfy  
  { kZF]BPh.  
Func fn; \oPe" k=  
aPicker pk; _4>DuklH,  
public : ;"&?Okz  
%<kfW&_>w  
template < typename T > {jD?obs  
  struct result_1 |it*w\+M  
  { >Cr"q*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <~m qb=qA$  
} ; `p\%ha!,w  
/D"T\KNWr  
template < typename T1, typename T2 > im*sSz 0 (  
  struct result_2 7=fM}sk  
  { "\*)KH`C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a>GA=r  
} ; 3.YH7rN  
| +;ZC y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DG;u_6;JR  
{APfSD_4  
template < typename T > 7Q/H+)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (`4&h%g  
  { cP tDIc,  
  return fn(pk(t)); F,_cci`p  
} ),{3LIr  
template < typename T1, typename T2 > 2M+RA}dX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /eHf8l  
  { 6teu_FS  
  return fn(pk(t1, t2)); Q3>qT84  
} r^"o!,H9q  
} ; :fmV||Q  
MLr L"I"  
.g/!u(iy  
一目了然不是么? VQ!4( <XD  
最后实现bind 9]3l'  
r5&c!b\  
ScJ:F-@>  
template < typename Func, typename aPicker > xd3mAf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]/ !*^;cY(  
  { Q+f |.0r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !}c D e12  
} @16y%]Q-E#  
IRM jL.q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %enJ[a%Qg  
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。 ` .`:~_OE  
]}SV%*{ %  
十一. phoenix R{}_Qb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !& c%!*  
:C;fEJN  
for_each(v.begin(), v.end(), =x w:@(]{  
( ;2h"YU-b  
do_ Ty b_'|?rW  
[ 4`~OxL  
  cout << _1 <<   " , " 36'J9h\  
] rKPsv*w  
.while_( -- _1), {;bec%pq0  
cout << var( " \n " ) w+rw<,u%  
) '_g&!zi8~  
); %/zHL?RqJ  
yYOV:3!"  
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: 6AD&%v  
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 VFV8ik)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L,_U co  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -C^qN7Bz  
.~'q yD2V  
Ge$&k  
template < typename Cond, typename Actor > Q3lVx5G>4  
class do_while >ptI!\i}  
  { Q m9b:U~  
Cond cd; xG~-.  
Actor act; D vEII'-h  
public : Wm8BhO  
template < typename T > 3s BWtz  
  struct result_1 ^?%ThPo_  
  { <\:*cET3  
  typedef int result_type; \^F6)COy  
} ; 0jp y c  
;F_&h#D]3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?{Xp'D\z  
s5 Fn("h]n  
template < typename T > yPbOiA*lHz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HH!SqkwT  
  { IKp(KlA  
  do 6w<p1qhW  
    { UL7%6v{'*  
  act(t); ~R|fdD/%  
  } AF{o=@  
  while (cd(t)); ,^xsdqpe  
  return   0 ; ^1}ffE(3>  
} +&AU&2As  
} ; u@wQ )^  
bv[*jr;45  
<.7W:s,f=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g2 V $  
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。 :Z ]E:f0P  
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。 7Ph+Vs+h  
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。 jM@@N.  
下面就是产生这个functor的类: AM gvk`<f  
;c~DBJg'|  
F7x< V=4{  
template < typename Actor > JvUHoc$sI  
class do_while_actor Us9$,(3  
  { ,@gDY9Q3r/  
Actor act; .>zkS*oX4z  
public : 4ri)%dl1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9]8M {L  
q33!X!br  
template < typename Cond > 9aqFdlbY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~?A,GalS  
} ; cmh/a~vYaY  
#iGz&S3iN$  
P3XP=G`E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (Gxv?\  
最后,是那个do_ D+_PyK~ jc  
X'bp?m  
.yj=*N.  
class do_while_invoker 48%a${Nvvj  
  { Ah2XwFg?  
public : @p2dXJeR<  
template < typename Actor > =09j1:''<d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *DoEDw  
  { ~h[lu^ZSi  
  return do_while_actor < Actor > (act); G@Zi3 5  
} '*p-`  
} do_; skP_us~  
Pq7tNM E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Zk;;~ESOU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kk5i{.?[  
最后来说说怎么处理break和continue XKU=VOY  
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。 lR^dT4  
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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