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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h/i L/Q=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (D<_ iV  
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, {V7W!0;!  
qh]D=i  
}xA Eu,n^  
99KW("C1F  
  class filler VUneCt%  
  { 'vP"& lrn  
public : _9pcHhJux  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >z"\l  
} ; es6]c%o:t^  
X21k7 Ls  
Y\ C"3+I  
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: qexnsL  
_{ Np _ (g  
J4woZ{d  
+~7x+6E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +I <^w)  
"Dt: 8Nf^  
Q"Pl)Q\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q2)CbHSz  
]YciLc(  
zMg(\8  
/a .XWfu  
二. 战前分析 v;WfcpWq2  
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。 {hH8+4c7  
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 H "; !A=0  
8 U<$u,WS  
\dHdL\f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HOr.(gL!  
  /* --------------------------------------------- */ =mp"=%  
vector < int *> vp( 10 ); 6N#0D2~^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uBUT84i  
/* --------------------------------------------- */ v[b|J7k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i"h~QEE  
/* --------------------------------------------- */ Oj F]K,$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n w  
  /* --------------------------------------------- */ sPP(>y( \  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7%sx["%@  
/* --------------------------------------------- */ )F\^-laMuK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  oB8LJZ;  
ml1My1  
sDZ<X A  
?X'l&k>  
看了之后,我们可以思考一些问题: +v)+ k  
1._1, _2是什么? "<$JU@P  
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。 bCg)PJuB  
2._1 = 1是在做什么? rUW/d3y  
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。 IQ $/|b/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }? :T*CJ  
g@Z7f y7  
T!2gOe  
三. 动工 b(Nxk2uv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: peZ'sZ6  
*G"}m/j-  
NcyE_T  
n.b_fkZNr  
template < typename T > Fp(-&,L0fc  
class assignment *?x[pqGq  
  { VD90JU]X<  
T value; m5%E1k$=  
public : vWZ?*0^  
assignment( const T & v) : value(v) {} w\}Q.$@  
template < typename T2 > \GdsQAF"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w?JM;'<AYQ  
} ; 87-z=>IU  
w gkY \Q  
 l3Wh&*0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  *s%M!YM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HXP/2&|JY  
u):Nq<X  
FfM,~s<Efz  
v@1f,d  
  class holder v VFT0_  
  { ;XI=Y"h{%  
public : c{{RP6o/j=  
template < typename T > [<JY[o=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fD#!0^  
  { bqwn_=.  
  return assignment < T > (t); ^5Ob(FvU  
} 4vMjVbr  
} ; /_V4gwb}|-  
Is(ZVI  
 'EO"0,  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2&0#'Tb  
R,8460e7  
  static holder _1; =kBWY9 :$,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZJ%iiY  
0I}c|V'P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (L,>P`CR6  
而不用手动写一个函数对象。 -cB>; f)5r  
]owcx=5q%'  
V?r(;x  
|5(un/-C  
四. 问题分析 bmw"-W^U[  
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。 Ih%LKFT  
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。 ,H@ x.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |6w {%xC?"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bI:cYn1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,h },jkY4  
\os"j  
五. 问题1:一致性 **~1`_7~*  
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?| ]DK.4\^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PX5U)  
|D~#9  
struct holder [g@ .dr3t  
  { |Li9Y"5  
  // yC9~X='D  
  template < typename T > ) B[S4K2  
T &   operator ()( const T & r) const tWI %P&b  
  { -f=4\3y3p  
  return (T & )r; $c];&)7q  
} 2T-3rC)  
} ; WjF#YW\  
xX\A& 9m  
这样的话assignment也必须相应改动: N3&n"w _d  
,H5o/qNU`{  
template < typename Left, typename Right > %!V=noo  
class assignment GQ1m h*4$  
  { RsnFjfb'  
Left l; r^+n06[  
Right r; wyUfmk_}  
public : : G0^t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FK,Jk04on  
template < typename T2 > dRXdV7-!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S !R:a>\  
} ; gFw- P#t  
 m8z414o  
同时,holder的operator=也需要改动: xj. )iegQ  
;f~z_3g  
template < typename T > Z]k+dJ[-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vU!<-T#  
  { ^e:rRk7 &  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M%N_4j.  
} "/zDcZbL;  
Kc {~Q  
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。 4 moVS1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Wf9K+my  
kg()C%#u  
return l(rhs) = r; #W[C;f|,  
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。  2D"\Ox  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -"w&g0Z  
)Zit6I  
template < typename Tp > .ot[_*A.FD  
class constant_t m*\XH DB  
  { y*5$B.u`.  
  const Tp t; jrm L>0NZ  
public : \j~LxV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I#GsEhi  
template < typename T > \++#adN:K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KL+,[M@ F  
  { i`vgD<}  
  return t; Q=.j>aM+_  
} -LMO f?  
} ; ]tO9<  
G FO(O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  #)28ESj  
下面就可以修改holder的operator=了 0?\d%J!"S  
4e9'yi  
template < typename T > !_LRuqQ?"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D(^ |'1  
  { ~e R6[;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5wGc"JHm  
} F(+dX4$  
6ZwFU5)QE/  
同时也要修改assignment的operator() D3kx&AR  
etLA F  
template < typename T2 > a?ii)GGq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w@\quy:  
现在代码看起来就很一致了。 t?cO>4*|  
A]mXV4RmI  
六. 问题2:链式操作 jBnvu@K"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x#&%lJT  
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。 7Jvb6V<R  
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。 PU{7s  
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。 ]QK@zb}x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9lCZ i?  
1 Ll<^P  
template < typename T > {;Ispx0m  
struct result_1 cb9q0sdf  
  { Q.`O;D}x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 09C[B+>h  
} ; 8A3!XA  
eWwI@ASaA  
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: `Pe WV[?  
*kWrF* )J  
template < typename T > B:QAG  
struct   ref O)WduhlGQ  
  { YF(TG]?6  
typedef T & reference; UXN!iU)  
} ; 7s-ZRb[)1  
template < typename T > ]U,f}T"e  
struct   ref < T &> Kh;jiK !  
  { =_Y#uE$  
typedef T & reference; =#ls<Zo:  
} ; no lLeRE1  
czHbdEh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JYU0&nZl4  
=/]d\JSp  
template < typename T > ,6FmU$ Kn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^9PB+mz  
  { )./'`Mx?  
  return l(t) = r(t); @ I$;  
} _& qM^  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %knPeo&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d)7V:  
%T:7I[f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }v?_.MtS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]$gBX=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4)=\5wJDg1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /\&Wk;u3  
最后的布局是: Q-LDFnOFwp  
                Add muqIh!nn  
              /   \ =7WE   
            Divide   5 09 >lx$  
            /   \ 3d0Yq  
          _1     3 (e$/@3*  
似乎一切都解决了?不。 C/L+:b&x~  
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。 Q~p[jQ,4wZ  
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。 ]C me)&hX  
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: t6H9Q>*  
!\%0O`b^4  
template < typename Right > 8=h$6=1S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >9v?p=  
Right & rt) const 7>Oa, \  
  { \x_fP;ma=_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G~\ SI.  
} )FfJ%oT}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #r4S%  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ihr l!A5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /6%<97/d  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N7`<t&T@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 'F665  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? + ^9;<>P  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i+z;tF`  
wEImpsC`  
template < class Action > CdN,R"V0$@  
class picker : public Action @Yy:MdREA  
  { yb(zyGe  
public : &sRjs  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -gP4| r8&  
  // all the operator overloaded >{dj6Wo  
} ; mfNYN4Um6  
*?#t (Y[  
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。 Fq<;-  
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: 2-3|0<`  
6jIW)C  
template < typename Right > = yH#Iil  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "c  S?t  
  { 3 #zw Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y C uuj$  
} |# zznT"  
+I?T|Iin  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u$ZahN!  
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。 n?QpVROo\  
e8TJ =}\  
template < typename T >   struct picker_maker  /_r g*y*  
  { jR^>xp;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; AF qut  
} ; > qSaF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8\~IwtSk  
  { ms%Ot:uA  
typedef picker < T > result; :X`Bc"  
} ; =m4_8)-8u  
'42P=vzo  
下面总的结构就有了: om"q[Tudc  
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。 m*h, <,}-+  
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。 @42!\1YT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dpBG)Xzoyv  
至此链式操作完美实现。 4K@`>Y5g*  
Z81{v<c;  
]byj[Gd  
七. 问题3 q >9F21W  
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。 [p +h b  
XMM@EN  
template < typename T1, typename T2 > jF'azlT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {GS7J  
  { `NC{+A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p[QF3)9F  
} su`] l"[,]  
!Z7 ~R sdm  
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: ql%>)k /x  
*q%)q  
template < typename T1, typename T2 > VxOrrs7Z  
struct result_2 &\\iD :J  
  { x0])&':!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8u::f`vi  
} ; (YjY=F  
UN&b]vg  
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? =W9;rQm  
这个差事就留给了holder自己。 k!]Tg"]JAh  
    "jVMk  
ba?]eK   
template < int Order > 13]sZ([B%|  
class holder; )>)_>[  
template <> Ah_'.r1<P9  
class holder < 1 > #]ii/Et#x  
  { 8KpG0DC  
public : rs@,<DV)u  
template < typename T > =;{vfjj  
  struct result_1 n_@YKz;8  
  { ?o h3t  
  typedef T & result; $4V ~hI 4  
} ; &Jj^)GBU  
template < typename T1, typename T2 > dG|srgk+  
  struct result_2 ybtje=3E  
  { p&F=<<C  
  typedef T1 & result; P X](hc=  
} ; P 7 [p$Z  
template < typename T > g]C+uj^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g eaeOERc  
  { G}<q  
  return (T & )r; %Gn(b 1X  
} A+j~oR  
template < typename T1, typename T2 > S:] w@$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vkex&?>v$  
  { bw{%X  
  return (T1 & )r1; 7581G$@ym  
} (tEW#l'}  
} ; KM|[:v  
EX8:B.z`57  
template <> J#CF SG  
class holder < 2 > t=~5 I >  
  { nTj Q4y  
public : FuaGr0]  
template < typename T > EOV<|WF>  
  struct result_1 =o=)EU{~  
  { p/WEQ2   
  typedef T & result;  @4_CR  
} ; &l%#OI}OE  
template < typename T1, typename T2 > 4EuZe:'X  
  struct result_2 u~?]/-.TY  
  { $g#j,  
  typedef T2 & result; dL")E|\\k  
} ; ~s{$&N  
template < typename T > MQ"<r,o?:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cGC&O%`i,\  
  { A 20_a;V  
  return (T & )r; udg;jR-^  
} :$[m[y7i  
template < typename T1, typename T2 > Ssaf RK$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <acAc2  
  { P G) dIec  
  return (T2 & )r2; z@VY s  
} A1\;6W:  
} ; G <m{o  
+98~OInySZ  
1O9V Ej5  
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> >。 e )\s0#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \u,hS*v0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uZId.+Rk  
g}' "&Y  
return l(i, j) = r(i, j); U,Z.MP Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TA}gCXE e  
*8"5mC ;"  
  return ( int & )i; @q5!3Nz  
  return ( int & )j; oHu0] XA  
最后执行i = j; HI']{2p2}t  
可见,参数被正确的选择了。 Qd]-i3^0  
Old5E&  
M&@9B)|=  
\0j|~/6  
[ OMcSd|nf  
八. 中期总结 34]f[jJ|  
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: ZWmmFKFG.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BWL~)Hx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qVJV9n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IcPIOCmOc  
rtf>\j+  
`EU=u_N  
WABq6q!  
RhbYDsG  
0?SdAF[:z  
九. 简化 kY xn5+~  
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。 *8js{G0h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |? ?uVA)\X  
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: }RDhI1x[mk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sxnj`z  
  +-*/&|^等 Tp[ub(/;7  
2. 返回引用。 dB_\0?jJ-  
  =,各种复合赋值等 ]O7I7K  
3. 返回固定类型。 <8r%_ ']  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2}I1z_dq~  
4. 原样返回。 C/_W>H_   
  operator, h{J2CWJ  
5. 返回解引用的类型。 "z< =S  
  operator*(单目) OMO.-p  
6. 返回地址。 u Dm=W36  
  operator&(单目) SMqJMirR  
7. 下表访问返回类型。 .0.Ha}{6b  
  operator[] gGe `w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F7#   
  operator<<和operator>> Gnj|y?'  
D19uI&U4  
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。 #=7~.Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sqJ?dIBH  
#\@*C=  
template < typename Left > E;D9S  
struct value_return 2@:Go`mg  
  { 5"^$3&)  
template < typename T > 6/.-V1*O  
  struct result_1 #Cvjv; QwY  
  { Bz9!a k~4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JL`n12$m  
} ; *8,]fBUq  
noOG$P#  
template < typename T1, typename T2 > @\z2FJ79w  
  struct result_2 LJfd{R1y+  
  { !4]w b!F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ui YZk3  
} ; q*?LXKi  
} ; PRWS[2[yk  
#r#UO  
E]6;nY?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C:l /%   
I r<5%  
下面我们来剥离functor中的operator() e6QUe.S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rC[*x}  
g15e|y)th  
return l(t) op r(t) j5G8IP_Wx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `kVy1WiY  
return op l(t) C:0Ra^i ?L  
return op l(t1, t2) DE^{8YX,  
return l(t) op +VI2i~  
return l(t1, t2) op vv"_u=H  
return l(t)[r(t)] oh:g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xQ^zX7  
"S_t%m&R  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: yFH)PQ_  
单目: return f(l(t), r(t)); &#w] 2~|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N'i%9SBcg  
双目: return f(l(t)); a5:YP  
return f(l(t1, t2)); a~9U{)@F  
下面就是f的实现,以operator/为例 hcWkAR  
37T<LU  
struct meta_divide >j|.pi  
  { 9`$fU)K[Pl  
template < typename T1, typename T2 > }tua0{N:z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MHpPb{ ^  
  { 1ePZs$  
  return t1 / t2; l~!\<, !  
} liA)|.H  
} ;  #dtYa  
JC_Y#kN@z  
这个工作可以让宏来做: tTLD6#  
@F+4 NL-'P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a:XVu0`(  
template < typename T1, typename T2 > \ tUDOL-Tv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OgY4J|<  
以后可以直接用 m3+MRy 5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fOdkzD,  
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 $ [by)  
(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。。。) 9.!6wd4mw  
O1ofN#u  
%kxq"=3  
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 Wr a W  
C;1A$]bk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =%%\b_\L  
class unary_op : public Rettype w9SPkPkYE  
  { VL?ubt<  
    Left l; SWN i@  
public : zy"L%i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {W)Kz_  
" 2Dz5L1v  
template < typename T > `|X E B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [V|,O'X ~  
      { _[<R<&jG  
      return FuncType::execute(l(t)); >8"oO[U5>  
    } r1\c{5Wt  
j\B]>PP5  
    template < typename T1, typename T2 > rr>QG<i;G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iKnH6} `?U  
      { r`qMif'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w4Qqo(  
    } [2pp)wq  
} ; 6iV jAxR  
'_lyoVP  
' Ph  
同样还可以申明一个binary_op 5bYU(]  
&=Gz[1 L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >XcbNZV  
class binary_op : public Rettype "o 2p|2c  
  { GpMKOjVm|  
    Left l; `MA ee8u'  
Right r; X/ gIH/  
public : gbsRf&4h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OL4I}^*,  
! @{rk p  
template < typename T > 1P. W 34  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^VK-[Sz&  
      { :9Zu&t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nm'sub  
    } {>H#/I8si  
%<lfe<;^t  
    template < typename T1, typename T2 > (%}T\~`1z#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0#pjfc `:  
      { kTb.I;S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <W~5;m  
    } (o~f6pNB,  
} ; M#LQz~E  
#+N\u*-S  
bE#=\kf|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1t_$pDF}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hb9e6Cc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) guz{DBlK  
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。 KE1S5Mck>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PVP,2Yq!  
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。。。 Fq!12/Nn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F1J Sf&8  
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) %Koc^ pb)  
下面是修改过的unary_op 4:q<<vCJv  
kMWu%,s4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bj\v0NKN4  
class unary_op {_0Efc=7  
  { #H{<nVvg^  
Left l; JZ  Qkr  
  ] e!CH <N  
public : c9-$t d&  
f{xR s-u]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EAn}8#r'(8  
>y mMQEX`  
template < typename T > U_v{Vs  
  struct result_1 )67_yHW  
  { `au(' xi<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z`qBs  
} ; hLPg=8nJ_  
; Xrx>( n  
template < typename T1, typename T2 > _P 0,UgZz  
  struct result_2 F, Y@  
  { +Mc kR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vpcHJ^19  
} ; wUWSW<  
^"7tfo8  
template < typename T1, typename T2 > d af$`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -ZFeE[Z  
  { 5JW+&XA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `*cT79  
} CB<1]Z  
ZKzXSI4  
template < typename T > :*gYzk8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aehGT|  
  { !`q*{Ojx  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xt~`EN  
} ZZOBMF7  
v+U( #"  
} ; mA}-hR%  
^29w @*  
i/9QOw~  
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 )W95)]  
好啦,现在才真正完美了。  Q];gC{I  
现在在picker里面就可以这么添加了: MzT#1~  
,C2qP3yg  
template < typename Right > n)uvN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ztf VXmi'  
  { ^ j;HYs_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9PjL 4A  
} `<kHNcm  
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。 <8Ek-aNNt  
xy>wA  
Z.Lm[$/edn  
_5%SYxF*y  
s, m+q)  
十. bind Yq}7x1mm  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [H;HrwM s)  
先来分析一下一段例子 JIvVbI  
e `zEsLs@  
3dfG_a61y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qb(#{Sw0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @'L/]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yaD<jc(O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 hDJq:g wD  
我们来写个简单的。 r7Bv?M^!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `)e;bLP  
对于函数对象类的版本: c[E{9wp v  
#&0)kr66  
template < typename Func > ZOc1 vj  
struct functor_trait fiOc;d8  
  { 8T92;.~(  
typedef typename Func::result_type result_type; | qtdmm  
} ; KY H*5  
对于无参数函数的版本: X).UvPZ/  
l%\3'N]  
template < typename Ret > ;8/w'oe *j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yi<&'L;   
  { r \H+=2E'  
typedef Ret result_type; Uov%12  
} ; Be}e%Rk  
对于单参数函数的版本: au7%K5  
. +> w0FG.  
template < typename Ret, typename V1 > :,"dno7OQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~ ui/Qf2|  
  { Mf7Q+_!  
typedef Ret result_type; i3t=4[~oL  
} ; ozH7c_ <  
对于双参数函数的版本: W)JUMW2|  
4O_z|K_k|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k%E9r'Ac  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B 3|zR  
  { 21D4O,yCe  
typedef Ret result_type; E0[!jZ:c  
} ; kv&%$cA  
等等。。。 N ?Jr8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a(Ka2;M4J  
-cs 4<  
template < typename Func > J9S9r ir&  
struct func_return W"S,~y  
  { &[,g `S0  
template < typename T > UfjLNe}wA  
  struct result_1 ;~T)pG8IS  
  { j} XTa[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6cz%>@  
} ; =2uE\6Fl,  
(q`Jef  
template < typename T1, typename T2 > 5r"BavA  
  struct result_2 u\=gps/Z  
  { jC+>^=J(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SjD,  
} ; iY"I:1l.  
} ; mN +~fu h  
j[NA3Vj1P  
 {Uxa h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !3U1HS-i62  
9XWF&6w6yf  
template < typename Func, typename aPicker > h Vz%{R"  
class binder_1 c:I1XC  
  { yveyAsN`B  
Func fn; Yf.H$L  
aPicker pk; uW%7X2K  
public : MuB8gSu  
3Gq Js  
template < typename T > @+~=h{jv<  
  struct result_1 3S1V^C-eBx  
  { >SpXB:wx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x n)FE4  
} ; q88p~Ccoa  
h`+Gs{1qw  
template < typename T1, typename T2 > IrQ8t!  
  struct result_2 ~-x8@ /   
  { nP?=uGqCBq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IIeEe7%#  
} ; _?<Y>B, E  
(y|{^@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +*,rOK`C  
hY+3PNiI@  
template < typename T > &:=   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y<TlvB)w  
  { ONJW*!(  
  return fn(pk(t)); X@Eq5s  
} }`6-^lj  
template < typename T1, typename T2 > ^k&zX!W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I9*o[Jp5  
  { fOiLb.BW  
  return fn(pk(t1, t2)); k/AcXU%O+  
} l2GMVAca  
} ; ]Vhhx`0  
+JZ<9,4  
6CO>Tg:%  
一目了然不是么? KIn^,d0H  
最后实现bind y$s}-O]/-  
L`FsK64@  
^!k^=ST1J  
template < typename Func, typename aPicker > S#0y\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jjBcoQU$o  
  { gXI_S9 z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v}A] R9TY  
} d hiLv_/  
yd "|HHx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $m:}{:LDCf  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 U#G uB&V  
S1uW`zQ!+_  
十一. phoenix *7oPM5J|v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mkYM/*qyM&  
g*t.g@B<2  
for_each(v.begin(), v.end(), qMYR\4"$  
( G39H@@ *O0  
do_ ?# >|P-4  
[ ^q"p 8   
  cout << _1 <<   " , " [ /*$?PXt  
] ({D.oS  
.while_( -- _1), !Y=s_)X  
cout << var( " \n " ) o;FjpZ  
) :eS7"EG{3  
); FePJ8  
O8SX#,3^}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8>j+xbw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G,{L=x Oh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FU!U{qDI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V5KAiG<d  
W()FKP\??!  
ERL(>)  
template < typename Cond, typename Actor > ,8o]XFOr  
class do_while R8EDJ2u#  
  { gv `jeN  
Cond cd; GEA@AD=^f  
Actor act; %xxe U  
public : n$y1kD  
template < typename T > vb: '%^v  
  struct result_1 IK{0Y#c  
  { /.'1i4Xa1P  
  typedef int result_type; \yb^%$hZ0  
} ; +x G](?  
GY,@jp|R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0VoC|,$U  
Z T8. r0  
template < typename T > y>2v 9;Qp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %'\D _W&  
  { 5 W(iU  
  do Ul@ZCv+  
    { ~/3cQN^  
  act(t); 1}S_CR4XBs  
  } Y+upZ@Ga  
  while (cd(t)); _<;#=l  
  return   0 ; wVE"nN#  
} SZG8@ !_}7  
} ; BOL_kp"   
W$gSpZ_7  
K/Q;]+D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &>I8^i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 'P@a_*I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 RfN5X}&A  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 'ZT!a]4  
下面就是产生这个functor的类: dq:M!F  
Btpx[T  
q,u >`]}  
template < typename Actor > TM!R[-\  
class do_while_actor Vz 5:73  
  { 1b6gTfU  
Actor act; UeHS4cW  
public : ,)]ZD H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7azxqa5:  
2"<}9A<Xs  
template < typename Cond > U45/%?kE)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2d.I3z:[  
} ; % Pa-fee  
`9K'I-hv<8  
H:[z#f|t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3J'a  
最后,是那个do_ "45BOw&72G  
Tj:+:B(HB  
9\Xl 3j!  
class do_while_invoker q<hN\kBs  
  { sE/9~L  
public : Pv1psKu  
template < typename Actor > v Z]gb$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {B\.8)&8  
  { r`<e vwIe  
  return do_while_actor < Actor > (act); lq.0?(  
} r.K4<ly-N  
} do_; Fof_xv9  
/E]4N=T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \re.KB#R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RtqW!ZZ:H  
最后来说说怎么处理break和continue B.Xm*adBT  
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。 }FM<uBKW  
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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