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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]\(8d[ 4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }v ZOPTP  
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, |mEWN/@C  
,Bk5( e  
./YR8#,  
}Hg G<.H>  
  class filler @>2pY_  
  { +9_Y0<C  
public : &hOz(825r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EQ1**[$  
} ; ]  ,|,/~  
QaWS%0go  
1JJsYX  
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: w~66G  
um2a#6uo  
yXJhOCa  
 W2vL<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DR#" 3  
5 UEZpxnv  
~7]V^tG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *8}b&4O~  
t-\+t<;  
Q0U~s\<  
wI%M3XaBws  
二. 战前分析 B8@mL-Z-;  
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。 i^s Vy  
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 S6~y!J6Ok4  
nS+Rbhs  
<:S qMf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dOhSqx56  
  /* --------------------------------------------- */ +,Eam6g{  
vector < int *> vp( 10 );  384n1?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DH(<{ #u  
/* --------------------------------------------- */ {2\Y%Y'}*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R<|\Z@z  
/* --------------------------------------------- */ 2b"*~O;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qE)FQeN  
  /* --------------------------------------------- */ E7Cobpm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8U{D)KgS  
/* --------------------------------------------- */ tLE8+[ SU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ? x)^f+:9|  
!]4u"e  
M:+CW;||!  
,-UF5U  
看了之后,我们可以思考一些问题: KOcB#UHJ  
1._1, _2是什么? H/,KY/>i  
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。 eaw!5]huu  
2._1 = 1是在做什么? g3^s_*A  
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。 8g#$Y2P  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 LmrdVSs_  
[&lK.?V)  
il0K ^i  
三. 动工 O. * 0;5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J%&LQ9  
z:QDWH  
"zEl2Xn28_  
4 Gu'WbJ  
template < typename T > &[E\2 E  
class assignment u64#,mC[*  
  { bC{4a_B  
T value; *$Q>Om]  
public : iq&3S0  
assignment( const T & v) : value(v) {} oi #B7  
template < typename T2 > MB]E[&Q!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2#wnJdr6E  
} ; bWe2z~dP  
;UdM8+^/V]  
B,>02EZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V DFgu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^C>kmo3J  
 !:( +#  
qGinlE&\  
[,=?e  
  class holder }M07-qIX{  
  { d4Uw+3ikW  
public : OSu&vFKz  
template < typename T > rj4@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <8r"QJY/  
  { 8P n  
  return assignment < T > (t); +B ?qx Q  
} g"-j/ c   
} ; K@.5   
Cfi{%,em  
s:T%, xS  
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: !3b& S4  
:.:^\Q0  
  static holder _1; oW^b,{~V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -#\T  
1/dL-"*0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^y5A\nz&  
而不用手动写一个函数对象。 Gek?+|m  
L%/RD2L D  
L8 P0bNi  
LuS@Kf8N+  
四. 问题分析 &V38)83a  
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。 H<Sn p)  
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。 SmXoNiM"y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F`D$bE;|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h:Pfiw]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N/ a4Gl(  
|Ajd$+3  
五. 问题1:一致性 J;4x$BI  
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?| UP]( 1lAf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  9q;O`&  
!BQt+4G7  
struct holder $QJ3~mG2  
  { *i"9D:  
  // xm m,- u  
  template < typename T > o/AG9|()4  
T &   operator ()( const T & r) const ~j!n`#.\  
  { OUv)`K  
  return (T & )r; P\"kr?jZP  
} T?3Q<[SmI  
} ; J=A)]YE  
[S6u:;7  
这样的话assignment也必须相应改动: fUw:jE xz  
"Q:Gd6?h;  
template < typename Left, typename Right > x^ s,<G  
class assignment f;E#CjlTL  
  { +d, ~h_7!  
Left l; ieyK$q  
Right r; lm`*x=x  
public : L>Y+}]~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7D'\z IW  
template < typename T2 > *HrEh;3^J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]d*9@+Iu  
} ; N*gJu  
5/.W-Q\pl}  
同时,holder的operator=也需要改动: "L>'X22ed  
jg$qp%7i%  
template < typename T > OVLVsNg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /&gg].&2?  
  { Z`TfS+O6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rPk|2l,E,3  
} b++r#Q g  
jKUEs75]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 poz_=,c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CE"/&I  
_S9)<RVI+  
return l(rhs) = r; @a8lF$<  
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。 #A)V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J|W E&5'  
 +n1!xv]  
template < typename Tp > ~RR!~q  
class constant_t ':.Hz]]/A  
  { &2ED<%hH`  
  const Tp t; J v}  
public : {!Qu(%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ItVN,sVJb  
template < typename T > mSYjc)z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M`Y^hDl6  
  { %lCZ7z2o  
  return t; H-_gd.VD  
} J;& y?%{@5  
} ; ::Zo` vP  
[Uup5+MCv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EL,k z8  
下面就可以修改holder的operator=了 ztVTXI%Kz  
\%7*@&  
template < typename T > /,G `V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '!m6^*m|c  
  { xpdpD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '/O:@P5qY  
} MCN>3/81  
7uR;S:WX  
同时也要修改assignment的operator() Y j oe|  
<Km9Mq  
template < typename T2 > 4  OPY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qvn.uujYS  
现在代码看起来就很一致了。 m CO1,?  
ZvRa"j  
六. 问题2:链式操作 JxIJxhA>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nbl&al@"  
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。 OnTe_JML  
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。 3)G~ud  
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。 ]\*^G@HA2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3d}v?q78  
NQ{(G8x9  
template < typename T > F`g(vD >  
struct result_1 H07\z1?.K  
  { =MNp;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yGR{-YwU!  
} ; wR%Ta-  
3aW<FSgP  
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: ImN'o4vo  
FGDVBUY@  
template < typename T > aAjl 58  
struct   ref ;UQza ]i  
  { `Gio 2gl9  
typedef T & reference; H<d~AurX)J  
} ; 7d;|?R-8D  
template < typename T > HzTmNm)  
struct   ref < T &> P&0eu  
  { w/|&N>ZOx  
typedef T & reference; AE rPd)yk0  
} ; =|oi0  
 l<6G Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >.meecE?Q  
fZiAl7b!  
template < typename T > J?O0ixU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 01r%K@ xX\  
  { I?rB7 *:  
  return l(t) = r(t); d{YvdN9d  
} cx[^D,usf~  
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。 [ U:C62oK,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JL6$7h  
4>,X.|9{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 GD4S/fn3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C hF~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y-ao yoNS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UGAV"0  
最后的布局是: <Y yE1 |  
                Add (%6fMVp  
              /   \ |nNcV~%~  
            Divide   5 S f?;j{?G  
            /   \ Qu|CXUk  
          _1     3 =F+v+zP7P  
似乎一切都解决了?不。 /h>g-zb  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 z:\9t[e4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 p@jw)xI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: i.mv`u Dm  
M@ U >@x;  
template < typename Right > OjGI !  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !Se0&Ob  
Right & rt) const %#2$B+  
  { yCxYFi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D0Q9A]bD;  
} LdZVXp^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SA TX_  
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。 ~P|;Y<?3  
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。 u''Ce`N  
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。 #*g=F4>t  
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。 j4/[Z'5ny  
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? H$%MIBz>$  
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: ^MpMqm1?8;  
0GUJc}fgvN  
template < class Action > 1GYZ1iA  
class picker : public Action Yc7 YNC.  
  { G'JHimP2j  
public : {w2] Is2F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HPphTu}`  
  // all the operator overloaded |^Iox0A  
} ; WZ'Z"'  
1Dr&BXvf]8  
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。 Jxvh;  
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: h ;*x1BVE  
YYQvt  
template < typename Right > @;egnXxF<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =gj?!d`  
  { ?oYO !  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t 'eaR-  
} Wk[a|>  
k!Yc_ZB:*l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cC-8.2  
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。 AlQhKL}|s  
mG1~rI  
template < typename T >   struct picker_maker W1REF9i){  
  { ]Q"T8drL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TsFhrtnx&X  
} ; SW9 C 8Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  {b!{~q  
  { YdhV a!Y  
typedef picker < T > result; "W(D0oy  
} ; g}W`LIasv  
E+\?ptw  
下面总的结构就有了: W]po RTJ:  
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。 `0Udg,KOs  
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。 b<tV>d"Fv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *'?ZG/ (  
至此链式操作完美实现。 Kg 6J:HD49  
s,Gl{  
ek&~A0k_o  
七. 问题3 |.@!CqJ  
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。 T1C_L?L  
:Q`Of}#  
template < typename T1, typename T2 > pB:XNkxL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E ASnh   
  { T 6D+@i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); boojq{cvYA  
} 3H,x4L5j  
] hT\"5&6  
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: 5M>h[Q"R  
j- 9)Sijj{  
template < typename T1, typename T2 > -@XSDfy7S  
struct result_2 pN^g.  
  { t oA}0MI(:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y_9\07va<  
} ; Gi)Vr\Q.  
"lt<$.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sTd@/>S?p  
这个差事就留给了holder自己。 iDDJJ>F26  
    sRt7.fe  
TJv .T2|  
template < int Order > lc <V_8  
class holder; X(tx8~z  
template <> H8YwMhE7  
class holder < 1 > RL` jaS?V  
  { y7+@ v'  
public : 5M=U*BI  
template < typename T > 2/ +~h(Cc  
  struct result_1 @@H/q  
  { 9Y3"V3EZ  
  typedef T & result; qU#A,%kcV  
} ; !SK`!/7c?  
template < typename T1, typename T2 > X2V+cre  
  struct result_2 ;y(;7n_ a  
  { 48 -j  
  typedef T1 & result;  ;Ci:d*  
} ; OP\jO DX  
template < typename T > \lg ^rfj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7I ~O| Mw  
  { 1KUjb@"  
  return (T & )r; |pHlBzHj  
} ir6aV|ea!  
template < typename T1, typename T2 > ?q`i MiN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a6gw6jQ  
  { uBts?02  
  return (T1 & )r1; bkdXBCBx?  
} 5ih>x3S1/  
} ; ~B[e*| d  
6c!F%xU}  
template <> #H7 SLQr\  
class holder < 2 > JLm3qIC  
  { Dspvc  
public : Pyuul4(  
template < typename T > vP,pK=5  
  struct result_1 Zd-qBOB2L  
  { =bh: U90y  
  typedef T & result; Vja 4WK*  
} ; (RI)<zaK ;  
template < typename T1, typename T2 > %ap]\o$^4  
  struct result_2 NlF*/Rs  
  { !BVCuuM>w  
  typedef T2 & result; 'TYO-'aC  
} ; N&G'i.w/  
template < typename T > D zD5n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fDDpR=  
  { < h#7;o  
  return (T & )r; o1#3A  
} #)}BY"C%  
template < typename T1, typename T2 > C]Fw*t   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V(Pw|u" e  
  { +7%?p"gEY\  
  return (T2 & )r2; o<A-ETx<  
} _1?uAQ3,  
} ; 29grbP  
HKbV@NW  
oQ,n?on  
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> >。 KAZ<w~55c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :uAL(3pQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (^W}uDPCB  
>h%>s4W  
return l(i, j) = r(i, j); U~=?I)Ni  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2W0nA t  
hbYstK;]Z  
  return ( int & )i; Mo@{1K/9  
  return ( int & )j; hYyIC:PXR  
最后执行i = j; K3vZ42n  
可见,参数被正确的选择了。 =p@2[Uo  
n`^jNXE  
,JI]Eij^  
#8XmOJ"W3k  
1$DcE>  
八. 中期总结 oC" [rn  
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: &FmTT8"l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t8Pf~v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  pF6u3]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o;wSG81  
o.r D  
l'm|**  
`<>#;%  
}o]}R#|  
A)~ oD_ooQ  
九. 简化 ;F1y!h67<  
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。 xpp nBnu$7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +8ib928E  
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: \ o2oQ3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KPy)%i  
  +-*/&|^等 (@N ILK  
2. 返回引用。 ps:"0^7  
  =,各种复合赋值等 >]_6|Wfl  
3. 返回固定类型。 ,L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l'<&H#A;'  
4. 原样返回。 PO5,lcBD<  
  operator, #O_%!7M{4  
5. 返回解引用的类型。 M5RN Z%  
  operator*(单目) M p <r`PM2  
6. 返回地址。 #<Y3*^~5d  
  operator&(单目) CSjd&G *ZB  
7. 下表访问返回类型。 3_G0eIE"u  
  operator[] Ma\%uEgTD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5Kd"W,  
  operator<<和operator>> t0cS.hi  
sh,4n{+  
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。 RCa1S^.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W8`6O2  
hwk] ;6[  
template < typename Left > M%54FsV  
struct value_return W`LG.`JW  
  { \="U|LzG  
template < typename T > s8A"x`5(  
  struct result_1 ^%%Rf  
  { "&XhMw4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Gfx !.[Y  
} ; \$Ky AWrZi  
DMA7eZf'Hv  
template < typename T1, typename T2 > 8=bn TJf  
  struct result_2 P;(@"gD8z5  
  { O_s /BoB@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %gn@B2z  
} ; Xqe Qj}2kA  
} ; cl#XiyK>  
@Wd (>*"zw  
"< Di  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C<C^7-5  
z( ^?xv  
下面我们来剥离functor中的operator() 3Yx'/=]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8T.bT6  
m%eCTpYo  
return l(t) op r(t) = ZoNkj/^,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4T52vM  
return op l(t) )M.g<[= ^  
return op l(t1, t2) q%bFR[p<*  
return l(t) op (Of`VT3ZOA  
return l(t1, t2) op $#%R _G]  
return l(t)[r(t)] oGZuYpa9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s`Z.H5V>\  
'%_K"rb  
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: `"'u mIz  
单目: return f(l(t), r(t)); QgH{J8 0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ekfa"X_  
双目: return f(l(t)); ^Rl?)_)1HE  
return f(l(t1, t2)); D:K"J><@  
下面就是f的实现,以operator/为例 $EIKi'!8  
N:'GNMu  
struct meta_divide AzzHpfv,  
  { M-;Mw Lx  
template < typename T1, typename T2 > Xa-TNnws?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u1kCvi#N  
  { *Q2 oc:6  
  return t1 / t2; _UP 9b@Z"  
} ?$I9/r  
} ; ,;MUXCC'  
N DI4EA~z  
这个工作可以让宏来做: 2 N(Z^  
3J8>r|u;1'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ADxje%!1O  
template < typename T1, typename T2 > \ 08AD~^^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2xi; 13?  
以后可以直接用 82)=#ye_P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X?ZLmP7|  
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 US's`Ehx  
(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。。。) *>2FcoN;  
_lT'nFe =Q  
V]]!0ugvk(  
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 tpzh  
d/+s-g p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2_bEo  
class unary_op : public Rettype JSq3)o9?/  
  { LO%e1y  
    Left l; FwKY;^`!d  
public : 9A{D<h}yk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n}9<7e~/  
9I5AYa?  
template < typename T > L|D9+u L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const npytb*[|c  
      { zSMM?g^T  
      return FuncType::execute(l(t)); &&jQ4@m}j  
    } 39[ylR|\  
st.{AEv@  
    template < typename T1, typename T2 > W}7Uh b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6o]{< T/'  
      { ',|OoxhbK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M a{@b$>  
    } ET H ($$M  
} ; 3DCR n :  
ze LIOw  
}U9dzU14  
同样还可以申明一个binary_op <AJRU l  
:|&6x!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7c%dSs6  
class binary_op : public Rettype SMd[*9l [  
  { b{<$OVc  
    Left l;  MkdC*|  
Right r; UH7?JF-D  
public : grI#'x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;K4=fHl  
l  ~xXy<  
template < typename T > a3:45[SO4e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D;48VK/Q  
      { Zy)iNNtn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '%+LQ"Bp  
    } Cnc=GTR i  
G^;]]Ji"  
    template < typename T1, typename T2 > .;U?%t_7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cJSwA&  
      { .R4,fCN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TR `C|TV>  
    } bF;|0X$ x  
} ; 4v(?]]X  
a~!7A ZT-O  
VD!PF'  
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 xudZ7   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .'l3NV^{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C=K{;.  
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。 1n*"C!q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KB~`3Wj|Z  
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。。。  *ni0.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 " :[;}f;  
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) ,s}7KE  
下面是修改过的unary_op *.A-UoHa  
(KvN#d 1\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %Zfh6Bl\X  
class unary_op U3M;{_g  
  { 5ff5M=M  
Left l; A??a:8id^  
  jCx*{TO  
public : 1x sJz^%V  
;<cCT!A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  "}[ ]R  
a>ye  
template < typename T > |1<B(iB'{/  
  struct result_1 >h9~ /  
  { g<w1d{Td  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d;3f80Kd*  
} ; ^"uD:f)  
n"~K",~P  
template < typename T1, typename T2 > iH dX  
  struct result_2 8@6*d.+e  
  { :2b*E`+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <I?f=[  
} ; =8]Ru(#Ig  
ne[H`7c  
template < typename T1, typename T2 > }\A 0g}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )1YGWr;ykS  
  { plzwk>b_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Hg\H>Z  
} )wEXCXr!  
dry%aT  
template < typename T > v9gaRqi8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f7%g=0.F  
  { ^Y8G}Z|  
  return OpClass::execute(lt(t)); )"00fZL  
} QdD@[  
r $LU$F  
} ; Fv nf;']q  
|^w&dj\,  
pUgas?e&  
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 i1HO>X:ea  
好啦,现在才真正完美了。 Mu$q) u  
现在在picker里面就可以这么添加了: IpKI6[2{`f  
p@?(m/m$  
template < typename Right > &Ci_wDJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {-|El}.M  
  { _JKz5hSl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =wl0  
} kWbY&]ZO  
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。 (5RZLRn  
nXh<+7  
dVJ9cJ9^  
\x_$Pu  
TP`"x}ACa?  
十. bind B]>rcjD  
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。 K=P LOC5  
先来分析一下一段例子 1u* (=!  
H_l>L9/\  
pQm-Hr78j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ds8x9v)^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2\Yv;J+;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `ih#>i_ &  
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。 JgldC[|7  
我们来写个简单的。 ?Xp+5{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z~"8C Kz  
对于函数对象类的版本: {Q0DHNP(G  
O-+!KXHd[  
template < typename Func > ^$8WV&5q>  
struct functor_trait 2bpFQ8q  
  { +C4NhA2  
typedef typename Func::result_type result_type; <FvljKuq+  
} ; h*mKS -TC  
对于无参数函数的版本: }sfv zw_  
tkdyR1-  
template < typename Ret > (8GA;:G7G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9lX+?m~ ~  
  { * x.gPG  
typedef Ret result_type; 9:Z|Z?>?  
} ; a S+i`A:a  
对于单参数函数的版本: MIc(B_q  
j)jt&Gg'  
template < typename Ret, typename V1 > x=Ez hq]X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TyaK_XW  
  { j<vU[J+gx~  
typedef Ret result_type; 5=.mg6:  
} ; 3^F1hCB  
对于双参数函数的版本: H4e2#]*i7  
Q,\S3>1n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9sB LCZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vLcOZ^iK  
  { [\"<=lb`  
typedef Ret result_type; gL wNHS  
} ; .wuRT>4G)G  
等等。。。 7"k\i=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I#CS;Yh95  
N*Xl0m(Q  
template < typename Func > A)f/ww)Q  
struct func_return 9/5 EyV  
  { tkhEjTZ  
template < typename T > -k3WY&9,  
  struct result_1 ]8XIw`:f  
  { zS}!87r)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @<p9 O0  
} ; 3T@`V FbE  
<kWNx.eci  
template < typename T1, typename T2 > R!_1*H$  
  struct result_2 1++Fs  
  {  d|$-Sz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O}[){*GG=  
} ; _jk+$`[9PL  
} ; +L}R|ihkI  
G#z9=NF~V  
KRj3??b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tqOx8%  
4_vJ_H-mO,  
template < typename Func, typename aPicker > ] iiB|xT  
class binder_1 wafws*b%  
  { ;0E[ ; L!  
Func fn; 9QN(Wq@  
aPicker pk; wW'.bqA  
public : -.7UpDg~  
[N*`3UZk"  
template < typename T > ~fly6j|u  
  struct result_1 ltmD=-]G_  
  { q62U+o9G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]+AgXUrbOD  
} ; 4{ exv  
; HjT  
template < typename T1, typename T2 > Z-z(SKL  
  struct result_2 c}#(,<8X  
  { @-}!o&G0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z+! 96LR  
} ; -<gQ>`(0  
!o/;"'&E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Yk#$-"c/a  
l)91v"vJ  
template < typename T > hHqsI`7c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )mRKIM}*W  
  { A-qpuI;f  
  return fn(pk(t)); W:=CpbwENX  
} ZY> u4v.  
template < typename T1, typename T2 > [$%0[;jtS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  2dBjc{  
  { )N]%cO(^  
  return fn(pk(t1, t2)); azp XE  
} Hbz,3{o5  
} ; * uZ'MS  
lyrwm{&  
o|c"W}W  
一目了然不是么? c jBHczkY  
最后实现bind t)*A#  
{]:B80I;2  
^]?Yd)v  
template < typename Func, typename aPicker > kZvh<NFh_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J~rjI24  
  { #+PfrS=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 82Nw 6om6i  
} .1?7)k v  
3 p9LVa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I}7= \S/@  
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。 wi-{&  
qt#4i.Iu+  
十一. phoenix 5v-o2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0i9C\'W`  
7)+%;|~  
for_each(v.begin(), v.end(), >CPoeIHK  
( Pr^p ^s  
do_ 3+# "4O  
[ p4{3H+y  
  cout << _1 <<   " , " 'O]Ja-  
] }=^Al;W  
.while_( -- _1), h2Jdcr#@FF  
cout << var( " \n " ) DYvg^b  
) 4xNzhnp|  
); O\qY? )  
oq}Q2[.b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vH9Gf  
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 t>>\U X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +S>}<OE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yzmwNsu  
0_5j(   
7u7 <"?v=  
template < typename Cond, typename Actor > >c:- ;(k  
class do_while H(Q|qckj  
  { w*s#=]6  
Cond cd; #pw=HHq*(  
Actor act; 2wG4"  
public : /Q[M2DN@  
template < typename T > }]?U. ]-  
  struct result_1 B3|rO  
  { #NLLl EE  
  typedef int result_type; jo8;S?+<|?  
} ; h 66X746  
Eq?d+s>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dd%-bI^  
p~THliwd  
template < typename T > (Eoji7U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g?caE)  
  { j;b<oQH  
  do 1z[GYRSt  
    { H/6GD,0  
  act(t); pu*vFwZ  
  } Y4|g^>{<ni  
  while (cd(t)); qP0_#l&  
  return   0 ; j?n:"@!G/  
} ,o)U9 <  
} ; Q-GnNT7MB3  
hq^@t6!C\m  
pJ1Q~tI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8QGj:3  
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。 |.Pl[y  
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。 XK5qE"  
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。 = A !;`G  
下面就是产生这个functor的类: ly] n2RK  
1$Pn;jg:  
'{:Yg3K  
template < typename Actor > k99ANW  
class do_while_actor 21BlLz  
  { 88ydAx#P  
Actor act; IFY,j8~q  
public : pMX#!wb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sm>Hkci%  
afMIqQ?  
template < typename Cond > JDzk v%E^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d>Z{TFY  
} ; *?+maK{5+  
n'#(iW)f  
 ,JcQp=g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1!E+(Iq  
最后,是那个do_ k+S 6)BQ7U  
e1RtoNF^  
^Q?I8,4}  
class do_while_invoker df7z& {R  
  { THmX=K4=?  
public : ZK[S'(6q  
template < typename Actor > }hFjl4`xa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E5M*Gs  
  { ),-4\!7  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6 tbH(  
} [-sE:O`yt  
} do_; [N/[7Q/y  
@:. 6'ji,`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gi7As$+E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n8M/Y}mH   
最后来说说怎么处理break和continue M,Px.@tw.  
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。 X~Li`  
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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