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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k ( R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S)Ld^0w  
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, y l3iU:+V  
t0?BU~f  
 -JUv'fk  
0]NsT0M  
  class filler UGR5ILf  
  { b/S4b  
public : ^M?uv{354  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S!g&&RDx  
} ; jkPXkysm  
e1+ %c9UQ  
Ui1K66{  
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: -{P)\5.L  
\8F$85g  
_G'.VSGH  
gk] r:p<O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GH:Au  
dd$\Q  
]`UJwq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x{ZcF=4  
|t.WPp5,  
u2U@Qrs2  
f Z\Ev%F  
二. 战前分析 fT'A{&h|U  
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。 uYO?Rb&}  
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 N 8mK^{  
/nC"'d(#  
(cA=~Bw[=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S liF$}J  
  /* --------------------------------------------- */ VDQ&Bm JE  
vector < int *> vp( 10 ); LU%g>?m.]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <vbk@d  
/* --------------------------------------------- */ hr)TC-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !TG"AW  
/* --------------------------------------------- */ 1uD}V7_y"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6|9];)  
  /* --------------------------------------------- */ iOD9lR`s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )fCl<KG*  
/* --------------------------------------------- */ Kk??}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JXvHsCd?  
&=s{ +0  
DpTQPu9  
TmUn/  
看了之后,我们可以思考一些问题: s]=kD  
1._1, _2是什么? Y3-15:-  
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。 o]k[l ;  
2._1 = 1是在做什么? -4HI9Czts  
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。 (r7~ccy4  
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。 cLB"<mG  
$x`U)pv  
Ya,>E@oc  
三. 动工 \W$>EH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %7L'2/Y2x  
~}TVM%0RTq  
Rhr]ML  
\w`Il"}V  
template < typename T > qnT:x{o  
class assignment NP|U |zn  
  { @Yt[%tOF+  
T value; Lp{l& -uQ  
public : j[=f;&1  
assignment( const T & v) : value(v) {} q 2= ^l  
template < typename T2 > LWIU7dw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]aaHb  
} ; Lqz}h-Ei  
;Hm\?n)a  
8BWLi5R[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Cu9,oU+N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sg9ZYWcL  
s[Njk@y,  
^ *m;![$[  
8 A2k-X,  
  class holder i@d!g"tot  
  { zJ@f {RWZa  
public : lYq R6^  
template < typename T > "_5av!;A g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R':a,6 O  
  { )~!Gs/w6  
  return assignment < T > (t); N(F9vZOs  
} VpJ2Qpd=  
} ; !q$IB?8   
~Ilgc CF  
McA,  
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: WI~';dK2]  
d)q{s(<;  
  static holder _1; b}k`'++2,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?2.< y_1  
3pl.<;9r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y}F+4   
而不用手动写一个函数对象。 ==|//:: \  
4J_18.JHP  
h`jtmhoz  
m#8mU,7  
四. 问题分析 Ak|j J  
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。 jQ`cfE$sV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 gKBcD\F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Dwwh;B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oBIKt S*L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (8{h I  
%Wu3$b  
五. 问题1:一致性 $L;7SY?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q%KS$nP9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N )&3(A@  
_L&C4 <e'  
struct holder Q2iu}~  
  { Rrk3EL  
  // uv._N6mj  
  template < typename T > ][#]4 _  
T &   operator ()( const T & r) const dZ;cs c@xv  
  { 5a4;d+  
  return (T & )r; O(wt[AEA  
} E[ e ''  
} ; 8Gs{Zfp!D  
?$8OVq.w,  
这样的话assignment也必须相应改动: K{"(|~=U  
.7cQKdvcC  
template < typename Left, typename Right > Rz%+E0  
class assignment 'N'EC`R  
  { Z?1.Y7Npr  
Left l; -YRF^72+  
Right r; C3WqUf<8`{  
public : kjjO<x?&*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IDwneFO  
template < typename T2 > QiB:K Pz[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z\`uI+`  
} ; 6(X(f;MEl  
%'@&j2j>  
同时,holder的operator=也需要改动: QBDi;Xzb+  
Q<Utwk?nL  
template < typename T > 5f}wQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !=eui$]  
  {  ;-U :t4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c1!h;(&  
} F&I^bkvh  
x!gu&AA<*  
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。 _f2(vWCW;J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Smg,1,=  
q=g;TAXZl  
return l(rhs) = r; /R@eOl}D  
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。 &o:wSe  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sIg{a( 1/  
|)yO] pB:  
template < typename Tp > ;/ WtO2  
class constant_t o{nBtxZ"  
  { aElEV e3  
  const Tp t; T [&1cth  
public : 6YYZ S2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =d&  
template < typename T > ANi}q9SC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mI9~\k&9  
  { M>8#is(pV  
  return t; #t po@pJsE  
} VbJGyjx  
} ; I}$Y[Jve  
n$B=Vt,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c?j/ H$  
下面就可以修改holder的operator=了 ~ B1)!5Z  
(4x`/  
template < typename T > sDw&U?gUv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1kvBQ1+  
  { O-5H7Kd-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~S#Le  
} )Q&:$]  
0P&rTtU6  
同时也要修改assignment的operator() 3zv_q&+8b  
-h8A<  
template < typename T2 > @6(4}&sEdm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >o%.`)Ar  
现在代码看起来就很一致了。 c$bb0J%  
45q-x_  
六. 问题2:链式操作 fPa FL}&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q4}2-}|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :a nUr<  
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。 Z^>{bW  
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。 =P-kb^s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )lBke*j~  
.Hc]?R ]  
template < typename T > +Ae4LeVzc  
struct result_1 349W0>eOT  
  { #1&w fI$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2LEf"FH0~  
} ; [N'YFb3"O  
M')f,5i&$  
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: rp{q.fy'U  
K!0vvP2H  
template < typename T > Y Dq5%N`  
struct   ref I?EtU/AD  
  { Pur~Rz\ \  
typedef T & reference; G;>b}\Ng  
} ; 9jCn|+  
template < typename T > d[6[3B  
struct   ref < T &> w0q.cj@nd  
  { xOt%H\*k"  
typedef T & reference; AKzhal!  
} ; :Fm;0R@/k  
~bf-uHx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =hjff/ X  
)C|[j@MD  
template < typename T > 3#!}W#xv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Akb#1Ww4  
  { #kR8v[Z  
  return l(t) = r(t); 8rx?mX,}  
} ,-rOfk\u  
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。 m+?$cyA>v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1}%vZE2  
[z5pqd-  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 x9hkE!{8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &O/;YGEAB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g+bc4eU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [u`v'*0d  
最后的布局是: \L($;8` \  
                Add ?h2!Z{[0b  
              /   \ kn:X^mDXC/  
            Divide   5 ?>92OuG%W?  
            /   \ ^7G@CBic"  
          _1     3 f!|7j}3  
似乎一切都解决了?不。 wrSw>sE"  
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。 S8(Y+jgk;a  
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。 g\[?U9qN  
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: ABuK`(f.  
U%.OH?;f  
template < typename Right > *UJ.cQ}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r#M0X^4A  
Right & rt) const Y@)/iwq  
  { 0hVw=KDO9:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); outAZy=R;  
} Q`j!$r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0<d9al|J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 e%Rg,dX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 OuWG.Za  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ]q~ _  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G6]W'Kk  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? pN|BtrN{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =4+Wx8ZeW  
:08b&myx  
template < class Action > l|TiUjs  
class picker : public Action 6jyS]($q  
  { Kx==vq%39  
public : 2#%@j6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >1q W*  
  // all the operator overloaded 'M8wjU  
} ; xn|M]E1)  
MKMWHGN  
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。 9ozN$:  
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: R~TzZ(Ah]  
|h}/#qhR  
template < typename Right > lKKg n{R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "jS @ug  
  { %xv }  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j N":9+F  
} &m<:&h& b  
di $\\ Ah  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HG kL6o=  
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。 S<fSoU+RJ  
36iDiT_  
template < typename T >   struct picker_maker >d2U=Yk!  
  { .{r0Szm.  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  }^3CG9%  
} ; X0G6W p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >8%<ML  
  { CCx_|>  
typedef picker < T > result; '9@} =pE  
} ; Fq>tl 64A  
$o}Ao@WkO  
下面总的结构就有了: <Cv 6wC=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 p8gm=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 pe%$(%@v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0G?*i_u\  
至此链式操作完美实现。 +h*-9  
EH1GdlhA  
iR(=< >  
七. 问题3 :qlcN@_  
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。 tAPn? d5  
GS_+KR\  
template < typename T1, typename T2 > tE=;V) %we  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )w/ #T  
  { 3(&f!<Uy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <cig^B{nX  
} aUZh_<@  
d-k`DJ!  
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: +hiskV@v  
yn`P:[v  
template < typename T1, typename T2 > qK=uSL o\+  
struct result_2 '\g-z  
  { cl,\N\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Yf&P|Iiw  
} ; RV@'$`Q  
D_s0)|j$cy  
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? -2DvKW$  
这个差事就留给了holder自己。 "2m (*+  
    VA D9mS^~  
$tm%=g^  
template < int Order > vIzREu|5  
class holder; ^mp#7OL  
template <> r%=}e++^%  
class holder < 1 > O %m\ Q1  
  { PAYS~MnV@3  
public : MJ.K,e  
template < typename T > ]0dj##5tJ  
  struct result_1 ),!1B%  
  { .dwy+BzS  
  typedef T & result; NP#6'eH\  
} ; f$y`tT %o  
template < typename T1, typename T2 > F9}jiCom  
  struct result_2 `>1XL2  
  { \img   
  typedef T1 & result; 'r 0kX||  
} ; @'AjEl:&-_  
template < typename T > ojva~mnFf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +`RQ ^9  
  { 3u,CI!  
  return (T & )r; _Jt  
} ?zP/i(1y  
template < typename T1, typename T2 > xCTPsw]s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :MPfCiAv  
  { /}kG$ ~  
  return (T1 & )r1; qdCcMcGt  
} y3+iADo.p  
} ; L ^E#"f  
QKB*N)%6  
template <> T1~G {@"  
class holder < 2 > E:$EK_?:t  
  { DWwPid} "  
public : 'W_u1l/  
template < typename T > fHV%.25  
  struct result_1 nDU=B.?E{O  
  { 'qy LQ:6  
  typedef T & result; o'?[6B>oj  
} ; m%s&$  
template < typename T1, typename T2 > ^!v{ >3  
  struct result_2 ,wYA_1$$H  
  { BN>t"9XpW  
  typedef T2 & result; ABaK60.O[O  
} ; f`W)Z$fN5  
template < typename T > ]. E/s(p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '#eY4d<i]n  
  { Y n7z#bu  
  return (T & )r; r gw@  
} V1-URC24vd  
template < typename T1, typename T2 > N|5fkx<d^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CqVeR';2  
  { Wc HL:38  
  return (T2 & )r2; y>! 8mDvZ  
} _c$F?9:  
} ; 'c/S$_r  
k}&7!G@T  
4 \Ig<C9  
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> >。 p}e1!q;N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J`[v u4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2L(\-]%f  
7 .y35y  
return l(i, j) = r(i, j); %o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) % B^BN|r  
4.e0k<]N`  
  return ( int & )i; IzI2w6a  
  return ( int & )j; Ys@OgdS@:  
最后执行i = j; $<da<}b  
可见,参数被正确的选择了。 "$k rK7Z  
)&{<gyS1  
,_M  
= 9!|%j  
k-!Jww  
八. 中期总结 zI.%b7wq  
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: BqtUL_jm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  P y!$r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z{}+7P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor evvv&$&  
s+<`iH9Hm  
xOt {Vsv  
%'w?fqk  
K0fuN)C  
snicVzvA  
九. 简化 ^61;0   
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。 KXf (v4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N8KH.P+  
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: -{z<+(K!$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 92(P~Sdv  
  +-*/&|^等 !O 0{ .k  
2. 返回引用。 ],-(YPiAD  
  =,各种复合赋值等 )}$]~ f4R  
3. 返回固定类型。 7h#*dj ef  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %?X6TAtH  
4. 原样返回。 mW=9WV  
  operator, eh;L])~C  
5. 返回解引用的类型。 85:KlBe%+  
  operator*(单目) +5x{|!Pn  
6. 返回地址。 Y(&rlL(sPK  
  operator&(单目) eq(1'?7]`G  
7. 下表访问返回类型。 _;mA(j  
  operator[] F*-+5nJ&@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b6NGhkr'\  
  operator<<和operator>> Y[0mTL4IO  
0[ZB^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j8)rz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d6e$'w@(\T  
M2Jb<y]  
template < typename Left > y>>)Yo&|  
struct value_return ~%L=<TBAc  
  { 43,baeG  
template < typename T > ] ^53Qbrv  
  struct result_1 h?Lp9VF  
  { L/?jtF:o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; / ?'FSWDU  
} ; BG8`B'i  
&3$FkU^F6  
template < typename T1, typename T2 > |Ae7wXOs  
  struct result_2 * hmoi  
  { *]:J@KGf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;(@' +"  
} ; az[#q  
} ; oU|_(p"e|  
c'D NO~H  
Vg(FF "  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9qk J<  
g(C/J9J  
下面我们来剥离functor中的operator() K5HzA1^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H`s[=Y,m  
ws<p BC,m  
return l(t) op r(t) .*B@1q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E[Q2ZqhgbP  
return op l(t) wGw<z[:f  
return op l(t1, t2) op($+Q  
return l(t) op VCzb[.  
return l(t1, t2) op G 2`hEX%  
return l(t)[r(t)] ++ZP X'|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a@ ^)?cH!z  
biG :Xn  
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: 3BSZz%va  
单目: return f(l(t), r(t)); }wZsM[NDB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :JU$ 6  
双目: return f(l(t)); ; +1ooeU  
return f(l(t1, t2)); 2^%O%Pc  
下面就是f的实现,以operator/为例 I9e3-2THfj  
J1w,;T\55  
struct meta_divide seVT| z  
  { }.1}yz^y  
template < typename T1, typename T2 > +4+c zfz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i9|}-5ED  
  { hU3sEOm>  
  return t1 / t2; + 2w<V0V_  
} m.FN ttkM  
} ; WRrg5&._q  
DzIV5FG  
这个工作可以让宏来做: 1)3'Y2N*  
E`Br#"/Bl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .kTOG'K\e  
template < typename T1, typename T2 > \ ;ojJXH~$}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8)>4ZNXz  
以后可以直接用 ;9<?~S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,$ Cr9R&/  
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 <'48mip  
(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。。。) MDZPp;\)  
6~l+wu<$  
-p"}K~lt:  
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 NiMsAI@j  
C`-CfZZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @; tM R|p  
class unary_op : public Rettype :`>tCYy;  
  { CzI s_/  
    Left l; 2%| n}V[  
public : o;21|[z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tb!FO"o  
dA^{}zZu  
template < typename T > ;oO_5[,M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C~WWuju'  
      { A-, hm=?  
      return FuncType::execute(l(t)); =b8u8*ua  
    } B.!&z-)#  
c D .;  
    template < typename T1, typename T2 > X3] [C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9e4`N"#,lI  
      { P$]K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \;iOQqv0&  
    } p(cnSvg  
} ; E.*gKfL  
^%m{yf#  
w}s5=>QG%  
同样还可以申明一个binary_op x|gYxZ  
%{Obh j;c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]E)D})r`#  
class binary_op : public Rettype HA0F'k  
  { lbGPy'h<rt  
    Left l; '-mzt~zGOY  
Right r; ?mF:L"i  
public : S..8,5mBH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  :YPi>L5  
}=JS d@`_  
template < typename T > xLms|jS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xpv<v[a  
      { -zWNQp$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $$SJLV  
    } C$$Zwgy  
RR|X4h0.  
    template < typename T1, typename T2 > VrWQ]L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QpA$='  
      { #R7hk5/8n}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1Y%lt5,*  
    } Q`{Vs:8X  
} ; [e_<UF@A*  
?B@3A)a  
Gm &jlN  
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 O.Y|},F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r;{ggwY&J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $Ld-lQsL  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2 6 >9$S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &gr  T@  
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。。。 p8"C`bCf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cm!|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) .l|29{J  
下面是修改过的unary_op stMxlG"d  
tc{l?7P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ov4=!o=  
class unary_op vE1:;%Q  
  { 45x4JG  
Left l; ROvY,-?  
  ~*J <lln  
public : Dm$SW<!l|  
4.Fh4Y:$'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} um%s9  
'+ mI  
template < typename T > 66sgs16k  
  struct result_1 feH&Ug4?G  
  { g-,lY|a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -[&Z{1A4x4  
} ; 0l/7JH_@V  
? * r  
template < typename T1, typename T2 > .tHjGx  
  struct result_2 `z.sWF|f!O  
  { >DbG )0|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2^"! p;WQ  
} ; .t9`e=%  
%%I:L~c  
template < typename T1, typename T2 > c}|} o^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e@]m@  
  { D=Nt 0y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .mg0L\  
} P)XR9&o':  
S4c-i2Rq  
template < typename T > i3KAJ@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U#- 5",X|  
  { S6\E  I5S  
  return OpClass::execute(lt(t)); TaaCl#g$?  
} 3sIdwY)ZS_  
'4D7:  
} ; *3OlWnZ?  
|'uBkL0q  
*_m ER`  
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 Q[%G`;e#  
好啦,现在才真正完美了。 eu8a<  
现在在picker里面就可以这么添加了: st~ l||  
^UhqV"[7k  
template < typename Right > $FDGHFM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P #8+1iC1  
  { R4'>5.M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k {vd1,HZ  
} 4E}Q<?UYSt  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 b|G~0[g  
:7X{s4AU6  
nr8#;D  
,aq>9\ pi  
+fKV/tSWi  
十. bind ;8 *"c  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;CoD5F!  
先来分析一下一段例子 __1Hx?f  
\TnK<83  
{X<_Y<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;Jb% 2?+=!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PMX'vA`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m(dW["8D  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fZS'e{V  
我们来写个简单的。 R?,v:S&i7;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ew~uOG+  
对于函数对象类的版本: 7/fJQM  
T,Q7 YI  
template < typename Func > 3RI6+Cgmn  
struct functor_trait T~SkFZ  
  { %Wm)  
typedef typename Func::result_type result_type; ( Rp5g}b  
} ; j9w{=( MV  
对于无参数函数的版本: +W$uHQq  
-UAMHd}4  
template < typename Ret > <Wj /A/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TEGg)\+D>  
  { Im};wJ&  
typedef Ret result_type; (lq%4h  
} ; bE=[P}E  
对于单参数函数的版本: Jk:ZO|'Z  
()$m9%x  
template < typename Ret, typename V1 > [9}<N2,9z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,J<+Wxz  
  { w@YPG{"j  
typedef Ret result_type; Q,tjODc6n  
} ; #,FXc~V  
对于双参数函数的版本: aI}htb{m`  
4x=sJ%E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^ 5>W`vwp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qI tbY%  
  { R%t|R7 9I  
typedef Ret result_type; s ya!VF]`  
} ; Y t_t>  
等等。。。 KG96;l@'(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M\Wg|gpy  
rTOex]@N  
template < typename Func > (9'q/qgTO  
struct func_return ZEpu5`  
  { 9"/=D9o9  
template < typename T > HCYy9  
  struct result_1 bP|-GCKM8  
  { \<y|[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -]YsiE?r  
} ; Nr"GxezU+A  
0C"2?etMx  
template < typename T1, typename T2 > 7|[Dr@.S  
  struct result_2 C\;%IGn  
  { }N,v&  B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =i2]qj\  
} ; ' %rn-|)  
} ; e(OKE7  
d7x6r3J$  
[iyhrc:@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xk,1 D  
|TJu|zv^  
template < typename Func, typename aPicker > P8 w56  
class binder_1 }XRfHQk  
  { ^L\w"`,~  
Func fn; ]D^; Ca  
aPicker pk; Y[m*  
public : 4 'vjU6gW  
 j~cG#t]  
template < typename T > gF;C% }  
  struct result_1 Ly1t'{"7  
  { bIk4?S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 46 |LIc }  
} ; =NPo<^Lae  
h ^w# I  
template < typename T1, typename T2 > S3QX{5t\  
  struct result_2 BHNJH  
  { {n<1uh9~$8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U D5hk  
} ; |h((SreO  
*Ct ^jU7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P`_Q-vu  
a +9_sUq  
template < typename T > K!-iDaVI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z_y@4B6>}  
  { 'k<~HQr  
  return fn(pk(t)); Z%SDN"+'g  
} ?fpI,WFu  
template < typename T1, typename T2 > O31.\ZR2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )o&}i3~Q  
  { >{0,dGm  
  return fn(pk(t1, t2)); N~(?g7  
} /de~+I5AB~  
} ; 8p/&_<mnW  
hsI9{j]f  
5fp&!HnG  
一目了然不是么? =#%Vs>G  
最后实现bind =jU#0FAO  
)M56vyo  
)Q|sW+AF  
template < typename Func, typename aPicker > )G#O#Yy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3Ea/)EB]  
  { BG]|iHi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xcg+ SOB  
} Xupwh5G2  
%kQ[z d^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Dk g-y9  
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。 CzmB76zy.  
Z22#lF\N  
十一. phoenix ;`a~9uG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: iTCY $)J  
P Qi=  
for_each(v.begin(), v.end(), ^c){N-G  
( 8`WaUB%  
do_ 1t#|MH ?U_  
[ <sjz_::V8R  
  cout << _1 <<   " , " =Zaw>p*H  
] #!4 HSBf  
.while_( -- _1), I5rAL\y-G  
cout << var( " \n " ) -8t&&fIA  
) SMA' VU  
); U {9yfy  
88DMD"$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: gy5R"_MU  
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 &Z7NF|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !Bhs8eGr3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #[~f 6s9D  
}SS~uQ;8  
,mt=)Ac  
template < typename Cond, typename Actor > "Y=4Y;5q  
class do_while 3rx 8"  
  { ;!H]&2`'(  
Cond cd; r+i=P_p  
Actor act; &^B;1ZMHD  
public : h$$i@IO0  
template < typename T > >WY\P4)k  
  struct result_1 z3yAb"1Hg  
  { ,T+.xB;Q@  
  typedef int result_type; [|L~" BB  
} ; (:7Z-V2(  
3lefB A7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vUJQ<D  
[-3x*?Ju  
template < typename T > }#`-mRaU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g+KuK`\N%  
  { WiF6*]oI  
  do V_=7q=9mV  
    { p8E6_%Rw  
  act(t); \U HI%1^  
  } %9T|"\  
  while (cd(t)); 9Pdol!  
  return   0 ; Q::_i"?c  
} _Xfn  
} ; h09fU5l  
S&Sa~Oq<o  
CVGQ<,KVW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -Dr)+Y  
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。 aq.Lnbi/X  
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。 g6;a2  
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。 2U'Vq  
下面就是产生这个functor的类: E~c>LF_]Q  
 dm{/  
RjGJfN {  
template < typename Actor > HP[M"u  
class do_while_actor }(w9[(K  
  { 7[YulC-pH  
Actor act; nztnU9OG  
public : p-2PC{% t|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]4)$dQ59  
- ]U2G:  
template < typename Cond > xn2f!\%p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l1" *  
} ; y- @{  
HH7Bg0=(  
4inM d![  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e!1am%aE  
最后,是那个do_ !sh>`AF  
,h* 'Cs04h  
70T{tB  
class do_while_invoker Q>l5:2lq  
  { G"F:68  
public : &z;1Z  
template < typename Actor > }x?2txuu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U oG+du[  
  { $5J~4B"%3  
  return do_while_actor < Actor > (act); I{uwT5QT-  
} H.!\j&4j  
} do_; Bx ru7E"  
&>3 AL,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Og9:MFI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vptBDfzz  
最后来说说怎么处理break和continue _"S1>s)X?j  
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。 fO 6Jug  
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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