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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FVo_=O)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Up*.z\|'y  
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, 2sXNVo8`w"  
up^D9(y\  
[(d))(M$|  
w1q`  
  class filler !o{>[  
  { s<hl>vY_'  
public : Z<ABK`rEO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mAZfo53  
} ; !7fL'  
iQ7S*s+l5O  
))xyaYIZkk  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: O dWZYWj  
6!Z>^'6  
+/|;<K5_LI  
9%  wVE]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lBN1OL[N  
'G>gNq  
I%#&@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xJemc3]2  
3Gyw^_{J  
.9'bi#:Cw  
KO''B or  
二. 战前分析  |tVWmm^m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]@G$ L,3  
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 L?:fyNA3[  
.r4M]1Of  
$6Az\Iu *  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  8-.jf  
  /* --------------------------------------------- */ 6vL+qOdx  
vector < int *> vp( 10 ); 7LZ A!3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |vVcO  
/* --------------------------------------------- */ -Rcl(Q}LZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G0^,@jF?b  
/* --------------------------------------------- */ FcI ZG _  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q(0eq_X|6  
  /* --------------------------------------------- */ sQ05wAv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  )o\U4t  
/* --------------------------------------------- */ bayDdR4T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M s5L7S  
miv)R  
Y [ p  
)&$p?kF  
看了之后,我们可以思考一些问题: =T3O;i  
1._1, _2是什么? -Nu Rf#  
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。 E3`&W8  
2._1 = 1是在做什么? )(`HEl>-9c  
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。 s^6"qhTa  
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。 &-s/F`  
a*fUMhIi  
hrt ]Qn&  
三. 动工 DQ a0S7I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y66V&#`,e0  
+d=cI  
$cUTe  
 b}eBy  
template < typename T > 5m e|dvk  
class assignment 9*"Ae0ok1  
  { acXB vs  
T value; k8~/lE.Wy  
public : SW^/\cJ^  
assignment( const T & v) : value(v) {} BRu/pyxG  
template < typename T2 > E(l'\q'.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %#^)hX,+Q  
} ; D02_ Jrg  
W%)uKQha  
HalkNR-eEm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +/L "A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~qk5Mk4$  
m3La;%aA0  
4IW7^Pq`P  
w,'"2^Cwy  
  class holder =h#3D?b0n  
  { 6axDuwQ  
public : r-ldqj  
template < typename T > 0%9Nf!j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C9`J6Uu  
  { [ NSsT>C  
  return assignment < T > (t); D~< 3  
} :4ndU:.L  
} ; 7:Jyu/*]  
H| uvcvf  
.>K):|Opv  
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: +:s]>R eDa  
7H1 ii   
  static holder _1; 5K~kzR L$r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jmcb-=ts  
LOD'iiH6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f-V8/  
而不用手动写一个函数对象。 (Oc[j{6q  
i&r56m<  
X>n\@rTo  
IQZBH2R  
四. 问题分析 9Yh0' <Z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 suh@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,C#Mf@b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +&W%]KEh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sGf\!w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1I?D$I>CV  
kp4*|$]  
五. 问题1:一致性 RaK fYLw  
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?| `Z3Qx~f x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kKFSCl/g  
AnbY<&OC1  
struct holder 6\MJvg\;  
  { .b4_O CGg  
  // [TZlvX(E  
  template < typename T > %SRUHx[D  
T &   operator ()( const T & r) const O1@-)<_71  
  { 'L*nC T;  
  return (T & )r; &S}i)Nu6J  
} k,L,  
} ; wW3fsXu  
}lzyl*.  
这样的话assignment也必须相应改动: G`9\v=0  
 +X i#y}%  
template < typename Left, typename Right > *E<%db C2  
class assignment })V9d  
  { zN(fZT}K5  
Left l; {Gnji] v  
Right r; ,3G8afo  
public : S~\i"A)4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :X>%6Xj?RV  
template < typename T2 > (k9{&mPJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &qki NS  
} ; 1 l'Wb2g>A  
0`=#1u8  
同时,holder的operator=也需要改动: $oO9N^6yF  
6i/x"vl>  
template < typename T > k zhek >  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UV%A l)3  
  { )%q]?@kB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); huu:z3{=J  
} rn l~i  
i,R<`K0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nB?$W4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 & ?mH[rG"  
,K Ebnk|i  
return l(rhs) = r; ?5e:w?&g@  
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。 $m`?x5rL8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "d'D:>z]%  
kP9DCDO`[5  
template < typename Tp > WjxO M\?#  
class constant_t d\}r.pD  
  { c&.>SR')  
  const Tp t; w66iLQ\@  
public : B1>aR 7dsf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~:r:?PwWG  
template < typename T > S[rz=[7{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C-/<5D j  
  { 5BCHW X*y  
  return t; 59:Xu%Hp  
} 1.YDIB||  
} ; DjK:)  
8KRm>-H)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Sw<@u+Z;%  
下面就可以修改holder的operator=了 5LU8QHj3  
(j;s6g0  
template < typename T > E7-il;`cKn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W'w;cy:H  
  { uh'{+E;=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _NQMi4 V(  
} jovI8Dw >  
HV@ C@wmg  
同时也要修改assignment的operator() iB1"aE3  
_oK*1#Rm8  
template < typename T2 > '{+5+ J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <&:OSd:%  
现在代码看起来就很一致了。 };"-6e/9  
!t/I j~o  
六. 问题2:链式操作 e ?FjN 9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2mj?&p?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {\3ZmF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 k^ B<t'  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -0rc4<};h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w.w(*5[  
^]}+ s(  
template < typename T > 8UiRirw  
struct result_1 c:(Xk zj  
  { : p# 5nYi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KITC,@xE_O  
} ; ]E/^(T-O  
.YYfba#{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: wWjZXsOd  
7]se!k,  
template < typename T > ASA ]7qyO  
struct   ref Yxik .S+G  
  { a=n* }.  
typedef T & reference; _Q)rI%A2  
} ; yOHVL~F  
template < typename T > 8$)xxV_zp  
struct   ref < T &> u7  s-  
  { Fo\* Cr9D  
typedef T & reference; Z !HQ|')N5  
} ; L\;n[,.  
ndW]S7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t!^ j0q  
hO8~Rg   
template < typename T > ->"Z1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PydU.,^7  
  { vH14%&OcN  
  return l(t) = r(t); Q8d-yJs&  
} |.]sL0; 4Z  
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。 )>-94xx|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l-/fFy)T  
3` ,u^ 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 vGX L'k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LR`]C]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C[X2]zr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]*/%5ZOI&  
最后的布局是: ( AI gW  
                Add Cpg>5N~;L  
              /   \ Uw!N;QsC  
            Divide   5 >~+qU&'2  
            /   \ UO~Xzx!e  
          _1     3 _|^cudRv  
似乎一切都解决了?不。 d@b" ~r}  
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。 e-E0Bp  
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。 gPJZpaS  
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: "A9qC*6[  
TmEJ!)*  
template < typename Right > 6g 5Lf)yG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4|/=]w  
Right & rt) const qK,PuD7i"  
  { !CUX13/0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c;doxNd6  
} R=<uf:ca  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G~{#%i  
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。 wvPS0]  
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。 ^-g-]?q  
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。 LDY k\[81  
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。 x.ucsb  
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? w'&QNm>  
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: Q+zy\T  
VskdC?yIp  
template < class Action > ~!#2s'  
class picker : public Action <]'1YDA  
  { u69fYoB'  
public : Wq"^{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,A;wLI  
  // all the operator overloaded VL8yL`~zc.  
} ; 3) _(t.$D  
@  Br?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 c+.?+g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Dz<vIMLF{  
Q)93 +1]  
template < typename Right > W3]?>sLE*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6GsB*hW  
  { W+ v#m>G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); { v#wU  
} Xo ,U$zE  
{LqahO*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  ?h3t"9  
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。 9e0t  
63T4''bwu  
template < typename T >   struct picker_maker 3u&)6C?YM  
  { UsnIx54D3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; de,4M s!%  
} ; fea4Ul{ib  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A*TO0L  
  { :nn(Ndlz9  
typedef picker < T > result; p.x!dt\1kC  
} ; uTRFeO>  
3<X*wVi)NN  
下面总的结构就有了: +.IncY8C$  
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。 '=cAdja  
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。 cOb ,Md  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u$nYddak  
至此链式操作完美实现。 yN9setw*,M  
\><v1x>;  
#jT=;G7f2  
七. 问题3 R[f@g;h  
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。 9 $ Ud\   
d5l].%~  
template < typename T1, typename T2 > (<ngdf`,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bw4 _hlm  
  { 'WcP+4c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {7d\du&G  
} V[avV*;3i  
+uB.)wr  
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: }<mK79m  
mecm,xwm  
template < typename T1, typename T2 > 5sguv^;C5  
struct result_2 ^u$?& #  
  { 1wt(pkNk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7R=A]@  
} ; 6w*q~{"(  
J:G~9~V^  
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? iU"{8K,  
这个差事就留给了holder自己。 %-#rzeaW  
    f]DO2 r  
$uCY\ xqZ  
template < int Order > ZGC*BP/  
class holder; >NAg*1  
template <> /4Jm]"  
class holder < 1 > N2\{h(*u  
  { }o2e&.$4d  
public : +~!\;71:f  
template < typename T > oh.8WlI  
  struct result_1 #6F/:j;  
  { Qcs >BOV~  
  typedef T & result; ILMXWw  
} ; 7N}==T89[  
template < typename T1, typename T2 > faPgp  
  struct result_2 IT0 [;eqR  
  { \4"01:u'  
  typedef T1 & result; mH5[(?   
} ; +w9X$<?_  
template < typename T > %tT=q^%5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mFW/xZwR,5  
  { ?b3({P  
  return (T & )r; QRAw#  
} >SaT?k1E  
template < typename T1, typename T2 > %G/j+Pf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vc?=cQ'c  
  { al{}p  
  return (T1 & )r1; &]P1IQ  
} XWYLa8Ef  
} ; _l$X![@6=  
48"=,IrM  
template <> {B)-+0 6  
class holder < 2 > q+?>shqsZ  
  { hWfC"0  
public : f1 TYQ?e  
template < typename T > CZ}%\2>-v  
  struct result_1 VZEDBZ x*  
  { ,B||8W9  
  typedef T & result; {5J: ]{p  
} ; y5$AAas  
template < typename T1, typename T2 >   ]n (:X  
  struct result_2 $}z%}v  
  { pPnJf{  
  typedef T2 & result; 1^^9'/  
} ; ^K`Vqo  
template < typename T > %xh A2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V;%DS)-  
  { Ub%1OQ  
  return (T & )r; J>%uak<  
} Lk:Sju  
template < typename T1, typename T2 > v&}^8j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,<,#zG[.  
  { mYw9lM  
  return (T2 & )r2; Z9k"&F ~u}  
} {[$JiljD  
} ; 4I7;/ZgALQ  
/I@Dv?  
}S}9Pm,:  
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> >。 /Lt Lu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1 -:{&!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'c&S%Ra[3G  
p!RyxB1.|  
return l(i, j) = r(i, j); $hE,BeQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z Vj  
BIeeu@p  
  return ( int & )i; (5R_q.Wu  
  return ( int & )j; Az4a|.  
最后执行i = j; Df_*W"(v  
可见,参数被正确的选择了。 x9B5@2J1  
J4>k9~q  
]] Jg%}o  
_{f7e^;  
)9? ^;HS  
八. 中期总结 ylVBK{w9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =VPJ m\*V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SC/V3f W,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6gN>P%n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i.Jk(%c  
`vj"HhC  
z3 Ro*yJU  
[ r;hF  
J sc`^a%`'  
mjXO}q7  
九. 简化 @>4=}z_e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8@Hl0{q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q]"u?Q]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: h Lv_ER?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =BNS3W6  
  +-*/&|^等 [7*$Sd  
2. 返回引用。 4E~!$Ustx  
  =,各种复合赋值等 04wO9L;  
3. 返回固定类型。 BkcA_a:W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |*[#Iii'  
4. 原样返回。 -lNT"9  
  operator, cs6I K6wo  
5. 返回解引用的类型。 Hb|y`Ok  
  operator*(单目) t,>j{SK~  
6. 返回地址。 l d@B  
  operator&(单目) ]5`Y^hS_g  
7. 下表访问返回类型。 .W1i3Z6g  
  operator[] -/z#?J\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "[M k5tM  
  operator<<和operator>> Y*q_>kps"  
HMrl!;:  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 f{j (H?5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :jU u_s}  
-&3mOn& (1  
template < typename Left > =abBD   
struct value_return zy!mP  
  { ;0 No@G;z  
template < typename T > zb=L[2;  
  struct result_1 qsTB)RdjP%  
  { b i 8Qbo4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }6#u}^gy  
} ; C0. bjFT|  
bX*c-r:  
template < typename T1, typename T2 > cc_v4d{x  
  struct result_2 gHe%N? '  
  { QGI_aU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E,g5[s@  
} ; r"aJ&~8::W  
} ;  Z?_ t3  
 Lkl+f~m  
q]r?s%x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait byB ESyV!O  
x;L.j7lzA;  
下面我们来剥离functor中的operator() 'hn=X7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @+ee0 CLT  
NiPa-yRh  
return l(t) op r(t) z=/xv},  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z;4pI@ u  
return op l(t) ->29Tns  
return op l(t1, t2) sn6:\X<[  
return l(t) op A(dWA e,  
return l(t1, t2) op ~D$?.,=l  
return l(t)[r(t)] o6LZ05Z-&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8R;A5o,  
 J0Ik@  
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: tP ;^;nw  
单目: return f(l(t), r(t)); f~{@(g&Gl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y %4G[Dz  
双目: return f(l(t)); 1p|}=R  
return f(l(t1, t2)); vbT,! cEm  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^:F |2  
U9ZWSDs  
struct meta_divide yQ{xRtNO  
  { 3$Y(swc  
template < typename T1, typename T2 > qJ8@A}}8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JVx ,1lth  
  { uv$t>_^  
  return t1 / t2; ? pkg1F7  
} c5f8pa *  
} ; M^twD*  
E"{2R>mU~  
这个工作可以让宏来做: 6;8Jy  
Sy?O(BMo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +_h1JE_}D  
template < typename T1, typename T2 > \ L dyTB@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Kf!8PR$  
以后可以直接用 ~=xS\@UY =  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?!$uMKyt  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 > lg-j-pV  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) O?I~XM'S  
+>,4d  
_ Uxt9 X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 FBCi,_ \4  
,b/qcu_|-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O^W.5SaR  
class unary_op : public Rettype z%cpV{Nu  
  { RV2s@<0p  
    Left l; vUa&9Y  
public : 5`?'}_[Yj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DL:wiQ  
B-`,h pp  
template < typename T > q\fZ Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vs0T*4C=n  
      { 5u=(zg  
      return FuncType::execute(l(t)); OB{d^e}  
    } B]xZ 4 Y  
'@epiF&  
    template < typename T1, typename T2 > J4 Tc q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cJ> #jl&  
      { ;[ag|YU$Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #'<s/7;~  
    } $<[Q8V-  
} ; QlmZ4fT[r  
r?l7_aBv3  
}%;o#!<N(@  
同样还可以申明一个binary_op V&75n.L  
j~)GZV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uR:@7n  
class binary_op : public Rettype WHM|kt  
  { +U:U/c5Z^  
    Left l; +v7mw<6s  
Right r; $%3"@$  
public : ?^< E#2a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IJ`%Zh{f  
G; *jL4  
template < typename T > <+tSTc4>r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _+vE(:T  
      { >5aZ?#TS1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VW[!%<  
    } /4}B}"`Sl=  
mT7B#^H  
    template < typename T1, typename T2 > kX2bU$1Q,i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i#lnSJ08  
      { dV( "g],  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $z>L $,c>  
    } 2 ;z~xR  
} ; aBN^J_  
~rN:4Q]/  
&`RD5uml  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y$%z]i5   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Br,^4w[Hq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :U}.  
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。 TBGN',,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _=wu>h&7  
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。。。 B`)gXqBt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VJeoO)<j  
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) _shoh  
下面是修改过的unary_op X(`wj~45VX  
);]9M~$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Cmsg'KqqT  
class unary_op d3nMeAI AO  
  { 8)wxc1  
Left l; FKX+ z  
  yFYFFv\?  
public : +p%!G1Yz  
;_HG 5}i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J*nQ(*e  
;!ICLkc$  
template < typename T > DaN=NURDV  
  struct result_1 4DYa~ =w  
  { KXQ &u{[<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tTMYqg zUk  
} ; O)$rC  
N}j]S{j}'  
template < typename T1, typename T2 > C[Ap&S  
  struct result_2 ]r^/:M  
  { NM`5hd{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Zt;dPYq>  
} ; PLkwtDi+&  
cL]vJ`?Ih  
template < typename T1, typename T2 > .;1tu+S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aw\\oN*  
  { LR:v$3 G(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a+U^mPe  
} *CIR$sS  
|B<;4ISaRI  
template < typename T > G`_LD+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zmw <y2`  
  { )\q A[rTG  
  return OpClass::execute(lt(t)); C V{kP8#  
} qPn }$1+~  
kkyi`_ZKn  
} ; 6cF~8  
E=H>|FgS  
uX!5G:x]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5Hli@:B2s  
好啦,现在才真正完美了。 / bxu{|.  
现在在picker里面就可以这么添加了: &y7<h>z  
e;*GbXd|  
template < typename Right > ,v#F6xv8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const BrHw02G  
  { ,m`>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r~q(m>Ct6  
} 0bR)]"K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <Va7XX%>  
MsaD@JY.y  
R;G"LT  
7z_EX8^  
JJHfg)  
十. bind _uYidtxo=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0:CIM  
先来分析一下一段例子 a7]wPXKq  
nRE(Rb Re  
.qN|.:6a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Yq$KYB j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <r@w`G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xF#'+Y  
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。  .J0Tn,m  
我们来写个简单的。 XTibx;yd<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uPmK:9]3R  
对于函数对象类的版本: gPW% *|D,  
u6B,V  
template < typename Func > (R9{wGV [  
struct functor_trait l"{1v ~I  
  { u/I|<NAC,  
typedef typename Func::result_type result_type; XY_zF F  
} ; nQtp4  
对于无参数函数的版本: ?g6xy[  
JB <GV-l  
template < typename Ret > /.1yxb#Z?,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >!D^F]CH  
  { SJ4+s4!l <  
typedef Ret result_type; ep$C nBwE  
} ; <T3v|\6~H  
对于单参数函数的版本: @X|Mguq5  
u!B6';XY  
template < typename Ret, typename V1 > b%-S'@ew  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  y[C++Q  
  { b-`=^ny)K  
typedef Ret result_type; sa7F-XM  
} ; 2`[iTBZ=^  
对于双参数函数的版本: 1iiQW  
\[>Ob  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Un~8N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $ #*";b)QY  
  { j_ \?ampF  
typedef Ret result_type; MR?5p8S#g  
} ; mw\ z'  
等等。。。 :j)v=qul  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v7h!'U[/  
f*:DH4g }B  
template < typename Func > |h7 d #V>  
struct func_return 0E<xzYo  
  { xa=Lu?t%<  
template < typename T > a7? )x])e  
  struct result_1 x @a3STKT  
  { $$5E+UDOs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ik\n/EE  
} ; +D@+j  
S.I3m-  
template < typename T1, typename T2 > mnG\qsKNLK  
  struct result_2 BQ;F`!Hx?  
  { pef)c,U$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lB(E:{6OZ  
} ; <73dXTZ0  
} ; e2dg{n$6"  
DO^ J=e  
GBvgVX<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F?Fs x)2k  
N| N#-  
template < typename Func, typename aPicker > &>xd6-  
class binder_1 (v)/h>vS  
  { DD?zbN0X  
Func fn; }g9g]\.!a  
aPicker pk; 2}BQ=%E!'  
public : rP7[{'%r  
V?zCON  
template < typename T > T[L7-5U0  
  struct result_1 I&Z4?K  
  { Rt9S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9*<=K  
} ; PsMp &~^  
0D s W1  
template < typename T1, typename T2 > 'Zket=Sm;  
  struct result_2 SZ&I4-  
  { 7:S4 Ur  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hHsN(v  
} ; X1C &;5  
]_EJ "'x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \,ko'4 8@  
[gybdI5wur  
template < typename T > z*w.A=r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d$gT,+|vu  
  { # GbfFoE  
  return fn(pk(t)); }|j \QjH  
} _-R&A@  
template < typename T1, typename T2 > hRFm]q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u(Kof'p7  
  { sA|!b.q  
  return fn(pk(t1, t2)); {@7xOOAw  
} /)-OK7x  
} ; y(fJ{k   
G(fS__z  
b3M`vJ+{  
一目了然不是么? ?nCo?A  
最后实现bind w2(pgWed  
A0l-H/l7  
]F#}8$  
template < typename Func, typename aPicker > 1KMSBLx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "|^-Yk\U  
  { [a[.tR38e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b$JrLZs$_  
}  {S$61ut  
@r*w 84  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8-u #<D.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 B4M rrW4=  
1va~.;/rG  
十一. phoenix :AYhBhitC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2CY4nS KW  
&~K4I  
for_each(v.begin(), v.end(), M?ObK#l!_  
( 8:sQB% BB  
do_ ]/6i#fTw  
[  X? l5}  
  cout << _1 <<   " , " /_D_W,#P  
] 3Ow bU  
.while_( -- _1), t8ZzBD!dP  
cout << var( " \n " ) f6])M)  
) 8svN*`[  
); oB$c-!&  
L:_GpZ_  
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: )jPIBzMys  
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 eq6>C7.$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VxAG= E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V]5MIiNl  
gski:C   
h3rVa6cxM  
template < typename Cond, typename Actor > QF4)@ r{2x  
class do_while 9q]n &5  
  { k4-S:kVo  
Cond cd; ;W?mQUo:P8  
Actor act; ( &!RX.i  
public : {XEX0|TZ  
template < typename T > Q.MbzSgXL  
  struct result_1 sP~;i qk  
  { Pq(7lua7  
  typedef int result_type; .2{*>Dzi  
} ; +:kMYL3  
Jq*Q;}n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wA2^ I70-  
N#p%^GH  
template < typename T > CxD=8X9m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _lBHZJ+  
  { [:gp_Z&  
  do ,v#O{ma  
    { }B ?_>0  
  act(t); M)"'Q6ck=  
  } @gnLY  
  while (cd(t)); hYbaVE  
  return   0 ; O<P(UT"  
} VVw5)O1'  
} ; Y3JIDT^  
 :!/ (N  
U8a5rF><  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ] B?NDxU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 v|R#[vtFd  
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。 8bdx$,$k  
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。 Ei4Iv#Oi`  
下面就是产生这个functor的类: (_3QZ  
hplxs#  
va2FgW`Bd+  
template < typename Actor > RqKkB8g  
class do_while_actor i<{:J -U|  
  { fb[? sc  
Actor act; b#( X+I  
public : tTb fyI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UCo`l~K)qg  
Z]XjN@j"  
template < typename Cond > S.; ahce  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z.b?Jzj  
} ; W1JvLU5L*r  
@ :}la  
?=,7'@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。 3Mq%3jX  
最后,是那个do_ 'iU+mRLp  
-_M':  
73l,PJ  
class do_while_invoker ~t<uX "K  
  { Fh4Exl@6  
public : Z^c\M\`7  
template < typename Actor > y9U~4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Tm2+/qO,  
  { *z^Au7,&  
  return do_while_actor < Actor > (act);  s&iu+>  
} kkIG{Bw  
} do_; x~ID[  
:Bi 4z(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tB`IBuy9!"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i_:#][nWX  
最后来说说怎么处理break和continue {^?:-#~h  
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。 2^qJ'<2]M  
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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