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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g!$!F>[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]+|~cRQ9I  
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, Ge-CY  
4wID]bKM  
5mJJU  
GNXHM*~  
  class filler 6l5:1|8b,!  
  { As3.Q(#Z  
public : LQ(yScA@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1<BX]-/tP  
} ; &<wuJ%'>)Z  
QW $G  
oFy=-p+C  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: FME3sa$  
>TOu|r  
^* J2'X38I  
S0~2{ G"v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =U#dJ^4P  
m@"QDMHk.  
#JgH}|&a$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W%T>SpFl  
OK{quM5  
tSVc|j  
qQA}Z*( m  
二. 战前分析 k5D%y3|9  
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。 (@%gS[]  
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 V.O(S\  
xl6,s>ob  
7![,Q~Fy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M,/mE~  
  /* --------------------------------------------- */ o*DN4oa)  
vector < int *> vp( 10 ); \@8+U;d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z.GMqW%B  
/* --------------------------------------------- */ K8>zF/# +  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u+'tfFds&  
/* --------------------------------------------- */ IPgt|if^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .QA }u ,EN  
  /* --------------------------------------------- */ \hBG<nH{0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NdL,F;^  
/* --------------------------------------------- */ 62O.?Ij  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7B!x T2{T  
i\KQ!f>A  
7NDr1Z#B6V  
jUSmq m'  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y( 3Bp\6  
1._1, _2是什么? <F}_ /q1  
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。 RoU55mL  
2._1 = 1是在做什么? A%`[mc]4#  
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。 k\WR  ]  
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。 zUKmxy@  
G '6@+$ppS  
|&FkksNAl\  
三. 动工 wQe_vY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X:6c}p%,!  
7( qE0R&@  
W_kHj}dj,p  
kPVO?uO  
template < typename T > a4XU?-sUh  
class assignment @xbQYe%J  
  { A9wh(P0\  
T value; OY:,D  
public : Zn ''_fjh  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5[A@ gw0u  
template < typename T2 > .v$D13L(o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N'g>MBdI  
} ; c2&q*]?l;  
lEhk'/~  
R $&o*K`?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *Eo?k<:zPm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment byT h/H  
i(iXD  
" f "6]y  
0URji~?|x  
  class holder F)W:  
  { !{^PO <9  
public : S4G^z}{_  
template < typename T > @7?#Y|`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DpUbzr41+k  
  { #7MUJY+ 9  
  return assignment < T > (t); ;j^H)."A\  
} cUvz2TK  
} ; .ox8*OO<  
%d?cP}V  
.7l&1C)i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *g6n  
P %#<I}0C  
  static holder _1; EJsM(iG]~M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .w0s%T,8}^  
s;3={e.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M7@2^G]p  
而不用手动写一个函数对象。 ^~3SSLS4"  
r]b_@hT',  
3+@<lVew6  
tD+9kf2  
四. 问题分析 =zKhz8B(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ApAO/q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :E:38q,hG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (H ->IV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C!fMW+C@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BFo5\l:q8  
/7}It$|nhy  
五. 问题1:一致性 [[;e)SoA  
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?| go'-5in(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Mdl{}P0)  
maXG:l|  
struct holder ;4.!H,d  
  { T[j#M+p  
  // ZuS0DPS`L  
  template < typename T > `NgAT 3zq  
T &   operator ()( const T & r) const nv@8tdrc  
  { ~c %hWt  
  return (T & )r; hM{{\yZS  
} U c@Ao:  
} ; =y0C1LD+  
B2C$N0R#  
这样的话assignment也必须相应改动: {\c(ls{  
J2 'Nd'  
template < typename Left, typename Right > Yy)tmq  
class assignment `/EGyN6X  
  { w+1 |9Y  
Left l; A^)?Wt%*  
Right r; 0V'nK V"|  
public : z@B=:tf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fsif6k=4  
template < typename T2 > rvXWcu-"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ">y%iE  
} ; 2vAQ  
=o&>fw  
同时,holder的operator=也需要改动: K':K{ee>  
o]; [R  
template < typename T > ;#oie< Vit  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q\ U:~g3  
  { 6WU(%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !f&Kf,#b`  
} :=wT vz  
}j*KcB_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N6 (  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (^u1~1E 5  
(`sH3&Kl  
return l(rhs) = r; "CUty"R 8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1n:8s'\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?<(m 5Al7  
w8Sp <6*  
template < typename Tp > ni<A3OB  
class constant_t E}40oID  
  { /4` 0?/V  
  const Tp t; ev#;t@^  
public : @+ BrgZv`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -3;*K4z$/  
template < typename T > V- Cv,8   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d*~ ICir7  
  { G-?d3 n  
  return t; |aT| l^2R@  
} UG'9*(*  
} ; XVv K2(  
5ZMR,SZhC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 11<KpxKpk  
下面就可以修改holder的operator=了 Bh=u|8yxc  
}T%}wdj  
template < typename T > nIU6h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1rkE yh??  
  { B:!W$ <  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z(Bp 0a  
} V{^!BBQ  
XI22+@d6  
同时也要修改assignment的operator() ]K/DY Do-  
],RdySN&  
template < typename T2 > }lfnnK#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dVsE^jsL  
现在代码看起来就很一致了。 $D}{]MN.  
/XhIx\40 l  
六. 问题2:链式操作 =u+d_'P7-R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2UFv9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 F@<CsgKB-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ad:&$  
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。 49w=XJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ee3hG2d`  
%oq[,h <X  
template < typename T > *X, /7C   
struct result_1 @ ]/AjjLt  
  { A9kzq_ 3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zxbo^W[[  
} ; #1c_evH  
Vv8jEZ8  
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: V( -mD  
*{y K 8  
template < typename T > {6~l$  
struct   ref ^d~1E Er  
  { Pri`K/  
typedef T & reference; 4Rvf  
} ; Oh'Y0_oB>  
template < typename T > %7gkNa  
struct   ref < T &> ,{LG4qvP  
  { av$/Om :  
typedef T & reference; h3Q21D'f  
} ; [&nh5 |f  
~R &;v3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t| 'N+-T3  
|jVM&R2s  
template < typename T > 82]vkU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k5C@>J  
  { ~Q>_uw}g#  
  return l(t) = r(t); .F(i/)vaq|  
} ^1L>l9F  
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。 ])Qs{hs~s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |"9 #bU  
i}o[- S4  
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 ]@0NO;bK>F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :P@rkT3Qt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4y5UkU9|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )J NSZB  
最后的布局是: Ldl 5zc  
                Add y !!E\b=  
              /   \ E Kz'&Gu  
            Divide   5 d\FJFMW*9  
            /   \ !Z5[QNVaV  
          _1     3 Pw;!uag  
似乎一切都解决了?不。 TM|)Ljm  
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。 ]s GHG^I6  
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。 K%X^n>O7C  
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: D*YM[sN`  
8kIR y   
template < typename Right > =n' 4?W@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^-[?#]  
Right & rt) const gW1b~( fD  
  { %0mMz.f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [_.5RPJP8  
} mUz\ra;z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6^c>,.R  
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。 ^+m+zd_  
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。 NU*fg`w  
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。 p$x{yz3  
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。 " $ew~;z  
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? Eyh51IB.  
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]w&N30  
p mFk50`  
template < class Action > +ke1Cn'[  
class picker : public Action 4|`Bq}sjZf  
  { W!"}E%zx   
public : MiRdX#+Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,+ #6Y_  
  // all the operator overloaded }A:<%N  
} ; \C`~S7jC  
nYt/U\n!  
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。 a /:@"&Y  
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: bgK<pi)d  
|-CnT:|o  
template < typename Right > ,s_T pq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OHflIeq#@  
  { $Tb G+Eb8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W{rt8^1  
} &%_& 8DkG  
.]9c/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T1r3=Y4  
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。 jh.@-  
`r_m+]  
template < typename T >   struct picker_maker k~|-gf FP  
  {  =Mb1o[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (}5S  
} ; h#hxOVl%x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5 XA=G  
  { ]l(wg]  
typedef picker < T > result; 5&e<#"  
} ; mnID3=JF  
>"@?ir  
下面总的结构就有了: ?*oKX  
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。 J-<^P5  
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。 8l"O(B'#Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C(id=F  
至此链式操作完美实现。 $\"9<o|h  
CY& hIh~S@  
]D!k&j~P  
七. 问题3 'vbc#_;  
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。 D r~=o%  
/^ " 83?_  
template < typename T1, typename T2 > R i 'L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $DP&a1'g  
  { hHPs&EA.p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q,3;m[cA  
} xwH?0/  
LjH*rjS4  
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: i"j(b|?e  
pW]4bx@E  
template < typename T1, typename T2 > 2PR^:h2  
struct result_2 ;=< ^0hxer  
  { ~Gqno  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5c;h &  
} ; Ol')7d&  
o1/lZm{\~n  
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? uyF|O/FC  
这个差事就留给了holder自己。 n6(.{M;  
    ^o !O)D-q  
A~dQ\M  
template < int Order > L}yyaM)  
class holder; gBf4's  
template <> o|j*t7  
class holder < 1 > IjfxR mV  
  { $j 5,%\4<  
public : dk==?  
template < typename T > 1,V`8 [  
  struct result_1 1'4J[S\cM  
  { =5s F"L;b  
  typedef T & result; %G@5!|J  
} ; \Yoa:|%*y  
template < typename T1, typename T2 > sIl33kmv  
  struct result_2 vwr74A.g0  
  { {@u<3 s  
  typedef T1 & result; XIWm>IQ[)  
} ; (#oycj^<  
template < typename T > ;_:Ool,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a0*2) uL}  
  { 8:.nEo'  
  return (T & )r; Q#Y k?Kv~  
} WM)F0@"  
template < typename T1, typename T2 > #2tCV't  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i\H+X   
  { XTDE53Js&  
  return (T1 & )r1; 60Z]M+8y8  
} E&B{5/rv  
} ; Y?#i{ixX6n  
R1-k3;v^  
template <> {$M;H+Foh  
class holder < 2 > )n=ARDd^e  
  { ?_`0G/xl  
public : 1 11D3  
template < typename T > $A}QY5`+~S  
  struct result_1 !eJCM`cp  
  { ,5|d3dJS  
  typedef T & result; #' hLb  
} ; F8+e,x  
template < typename T1, typename T2 > s^T+5 E&}  
  struct result_2 somfv$'B  
  { )uLr?$qe  
  typedef T2 & result; ;:m&#YJV  
} ; M)cGz$Q|  
template < typename T > /dDzZ%/@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E-1"+p  
  { ^UA(HthY  
  return (T & )r; ]Fb0Az  
} Qeb}!k2A  
template < typename T1, typename T2 > xiyxr R;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \O7J=6fn  
  { XV'fW~j\  
  return (T2 & )r2; yW.COWL=)  
} !~lW3  
} ;  l>v{  
J Lb6C 52  
x:t<ZG&Xwg  
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> >。 Ewo*yY>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (3*UPZv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +ySY>`1k~  
yoqa@V  
return l(i, j) = r(i, j); ODf4+& u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *(cU]NUH_  
YYRT.U'  
  return ( int & )i; $gp!w8h  
  return ( int & )j; ^t'3rft  
最后执行i = j; &k T"oK  
可见,参数被正确的选择了。 F3ZxhkF  
J -Qh/d%]  
S:Tm23pe  
LNQSb4  
wUi(3g|A  
八. 中期总结 sa1mC  
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: M+sj}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 30FykNh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~_!ts{[E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^ua12f  
a%hGZCI  
@XOi62(  
G+)?^QTn  
YDiN^q7  
{@M14)-x>_  
九. 简化 z^s ST  
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。 ,m07p~,V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S2$5!(P  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: iUr xJh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dDKqq(9(`  
  +-*/&|^等 L)-*,$#<oW  
2. 返回引用。 n_$yV:MuT!  
  =,各种复合赋值等 6CNS%\A  
3. 返回固定类型。 0^]t"z5f0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w1B<0'#  
4. 原样返回。 FsCwF&/q  
  operator, zj]b&In6;  
5. 返回解引用的类型。 )LswSV  
  operator*(单目) # bX~=`  
6. 返回地址。 Jm![W8L  
  operator&(单目) gw Qvao  
7. 下表访问返回类型。 A|<;  
  operator[] |#TXE|#ux  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $cK^23H/Fj  
  operator<<和operator>> 7;HUE!5,^l  
;.Zh,cU  
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。 $(>f8)Uku(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I^fP k  
-[.PH M6+?  
template < typename Left > TC-f%1(  
struct value_return ItK  
  { X*Z5 P  
template < typename T > J5T=!wF (  
  struct result_1 ]+IVSxa!u  
  { "2h5m4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A9BxwQU#  
} ; @;9()ad  
QAvWJydb  
template < typename T1, typename T2 > Zd>ZY,-5  
  struct result_2 4]UT+'RubX  
  { ",Wf uz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e?)yb^7K  
} ; 6H;kJHn  
} ; $T*KaX\{B  
E:Y:X~vy  
Lr M}?9'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y}/jR6hK  
Q=.g1$LP  
下面我们来剥离functor中的operator() * NMQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aBCOGtf  
q<}PM  
return l(t) op r(t) d5, FM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7l}~4dm2J  
return op l(t) n.;3X  
return op l(t1, t2) k E_ky)  
return l(t) op ry,}F@P&  
return l(t1, t2) op /s-d?  
return l(t)[r(t)] luF#OPC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OQ| ,-  
a-Fqp4  
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: 5 TET<f6R  
单目: return f(l(t), r(t)); >H?uuzi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sUda   
双目: return f(l(t)); xL&PJ /'  
return f(l(t1, t2)); ^%zNa6BL  
下面就是f的实现,以operator/为例 )b (X  
kt<@H11  
struct meta_divide #! @m y  
  { <W|1<=z(  
template < typename T1, typename T2 > ,$i<@2/=m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Qrz*Lvle h  
  { X0x_+b? _  
  return t1 / t2; ]1Qi=2'  
} ;5RIwD  
} ; ;7 "Y?*{  
oF&IC j0  
这个工作可以让宏来做: Z`"n:'&  
%jgg59  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z>HNe9pr  
template < typename T1, typename T2 > \ lDU#7\5.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; </hR!Sb]  
以后可以直接用 O &\<FT5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qqD0R*(C  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mE_iS?1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4`G=q^GL,  
/^ QFqM;  
iXnx1w   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 F$C+R&V_  
/~"AG l.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '7=<#Blc  
class unary_op : public Rettype U:Fpj~E_w  
  { c8tP+O9  
    Left l; }amE6  
public : *hl<Y,W(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =KW|#]RB^  
JSUzEAKe  
template < typename T > R_~F6O^EO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fcn_<Yh0W  
      { bF7`] 83  
      return FuncType::execute(l(t)); gTyW#verh$  
    } sK[Nti0  
0Sz/c+ 6  
    template < typename T1, typename T2 > ?bCTLt7k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]N_140N~  
      { zPA>af~Ej  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uyvskz\  
    } ;9Hz{ej  
} ; .>oM z&  
3?]S,~!F  
I@c0N*(  
同样还可以申明一个binary_op ~EPjZ3 ?  
s!=!A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }K+\8em  
class binary_op : public Rettype s~#?9vW  
  { > d)|r  
    Left l; _qk9o  
Right r; rcpvH}N:  
public :  aeQ{_SK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {bxhH)a'  
UFJEs[?+Te  
template < typename T > 2voNgY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z^C!RSQ  
      { cRPr9LfD@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u'{sB5_H  
    } *Y^5M"AB_  
&8.z$}m  
    template < typename T1, typename T2 > MEDskvBG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *E$H;wKs8  
      { @$_rEdwi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PwRNBb}6  
    } M~#5/eRX  
} ; x%ZiE5#  
`~sf}S :  
KF*B  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]IL3$eR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "P9wT)J_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xU:PhhS  
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。 fdvi}SS8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pZW}^kg=  
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。。。 \"{/yjO|4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D_]i/ 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) vs* _;vx  
下面是修改过的unary_op Pau&4h0  
VK"[=l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dVK@Fgo  
class unary_op zX006{vig  
  { Ebmqq#SHjX  
Left l; !<JG&9ODP  
  ^$3w&$K*  
public : a^(S!I  
8j({=xbg&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?yda.<"g9Y  
,|=iv  
template < typename T > )yfOrsM  
  struct result_1 N}e(.  
  { <PH3gyC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  W\zL  
} ; 9p!dQx  
5LnB]dW  
template < typename T1, typename T2 > (2&K (1.Y  
  struct result_2 $=QNGC2+  
  { jCdZ}M($  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9QO!vx  
} ; !!\4'Q[  
B]CS2LEqh  
template < typename T1, typename T2 > o%QhV6(F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,5%aP%  
  { V1AEjh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h=mI{w*  
} J:k@U42  
V_ avaE  
template < typename T > \:18Uoe7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "y3dwSS  
  { P<g|y4h  
  return OpClass::execute(lt(t)); sP=2NqU3Q  
} BUboP?#%)  
KG7X8AaK#  
} ; !'c6Hs  
%t(, *;  
k N uN4/  
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 $/-wgyP3m+  
好啦,现在才真正完美了。 gDjd{+LUo  
现在在picker里面就可以这么添加了: @vDgpb@TM  
cviN$oL  
template < typename Right > 'R-JQ E-]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #m[w=Pu}  
  { ?Ix'2v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (>kBmK1Aj  
} '3Y0D1`v  
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。 \^^hG5f  
4%Z\G@0<'  
C=pPI  
^.B `Z{Jb  
()rx>?x5  
十. bind r A&#>R`  
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。 n[S41809<  
先来分析一下一段例子 ^y;OHo  
z;Gbqr?{{  
7m@^=w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z"PDOwj5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (D +{0 /  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E2ayK> ,  
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。 KX=:)%+  
我们来写个简单的。 4jue_jsle  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [ a65VR~J  
对于函数对象类的版本: RF\1.HJG  
oVxV,oH(  
template < typename Func > tkUW)ScJ  
struct functor_trait y}H*p  
  { ? geWR_Z  
typedef typename Func::result_type result_type; {?kKpMNNn  
} ; -qnXa  
对于无参数函数的版本: 71.:p,Z@z  
[b\lcQ8O  
template < typename Ret > 1\7"I-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \!4ghev3  
  { ?yd(er<_f  
typedef Ret result_type; M,v@G$pW  
} ; VNh,pQ(  
对于单参数函数的版本: [F9KC^%S  
N!4xP.Ps  
template < typename Ret, typename V1 > iTtAj~dfZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vzv.e6_  
  { f%"_U'  
typedef Ret result_type; O7#}8-@}<u  
} ; bQnwi?2  
对于双参数函数的版本: th>yi)m  
;V}FbWz^v6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IbNTdg]/F`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,:Ix s^-  
  { zI*/u)48  
typedef Ret result_type; K]=>F  
} ; wW)&Px n  
等等。。。 `peJ s~V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IUBps0.T\  
wx?{|  
template < typename Func >   } k%\  
struct func_return ~IN$hKg^  
  { yP=isi#dDY  
template < typename T > qytGs@p_  
  struct result_1 ,LW%'tQ~"  
  { E'kQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z$im4'\c  
} ; u=UM^C!  
KzH}5:qI  
template < typename T1, typename T2 > RX<^MzCDV  
  struct result_2 JNz"lTt>[g  
  { {II7%\ya  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <raqp Oo&  
} ; y<LwrrJ>  
} ; bz,cfc;?$  
!`S%l1[Z  
#5"<.z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g>oYEFFJ  
`8 b6 /  
template < typename Func, typename aPicker > SJuf`  
class binder_1 Pc-8L]2oaF  
  { qt&"cw  
Func fn; JSZ j0_ B  
aPicker pk; 5FR#_}k]_F  
public : y&I|m  
#$z-]i  
template < typename T > n|`):sP  
  struct result_1 %'~<:>:"E  
  { ]j#$.$q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 71 m-W#zyA  
} ; !Z2n;.w  
V6!73 iY  
template < typename T1, typename T2 > hFPRC0ftE  
  struct result_2 h.+&=s!Nsy  
  { u0H`%m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gB{R6 \<O  
} ; *9:6t6x  
vi.AzO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D]`B;aE>A*  
 O,,n  
template < typename T > f*&JfP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ->25$5#  
  { XGl13@=O  
  return fn(pk(t)); w`!foPE  
} w 4gZ:fR=  
template < typename T1, typename T2 > 5J#g JFA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nv[Sb%/  
  { FG36,6N%2j  
  return fn(pk(t1, t2)); xla^A}{  
} 9}Ave:X^  
} ; {3uSg)  
Wjk;"_"gd  
!P^$g R  
一目了然不是么? 1? hd  
最后实现bind oK1[_ko|  
i|noYo_Ah\  
-&$%m)wN  
template < typename Func, typename aPicker > R;,HtN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K?m:.ZM  
  { kb\v}gfiD/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BRLU&@G`1  
} dw}3B8]  
|]3);^0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -6Si  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hLD;U J?S  
3E@&wpj  
十一. phoenix 3Qr!?=nf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &rWJg6/  
EUS]Se2  
for_each(v.begin(), v.end(), l"!;Vkg.5  
( <RsKV$Je I  
do_ ~{!!=@6  
[ ,#;ahwU~s  
  cout << _1 <<   " , " IL"#TKKv  
] VQx-gm8}!  
.while_( -- _1), %4^/.) Q  
cout << var( " \n " ) > V}NG  
) IHmNi>E&/  
); "?.Wb L  
5|t&qUV  
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: m D q,,  
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 p6\9H G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ri0+nJ6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *4VP5]!  
sjkl? _  
g*AqFY7|  
template < typename Cond, typename Actor > :6iq{XV^  
class do_while &4iIzw`  
  { phSP+/w  
Cond cd; _)" 5 gv  
Actor act; 4 /vQ=t  
public : bxHk0w  
template < typename T > 2`eu3vA  
  struct result_1 1vd+p!n  
  { 78#ud15Ml  
  typedef int result_type; eajL[W^>  
} ; =#fvdj  
tR/ JY;jn  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (_<n0  
/qze  
template < typename T > rt;>pQ9,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (ajX ;/  
  { /bk} J:QRg  
  do NFPkK?+  
    { HWZ*Htr  
  act(t); 39e oL;O_  
  } M$A!  
  while (cd(t)); |(g2fByDf  
  return   0 ; u%'22q$  
} +y#979A,  
} ; Z28@yD +  
[0@i,7{ZqE  
xGPv3TLH^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Wd<}|?R  
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。 9V!K. _Cb  
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。 ,%<77LE  
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。 M#|xj <p  
下面就是产生这个functor的类: _<Tz 1>j=  
Rznr 9L  
~vS.Dr  
template < typename Actor > 5?"ZM'4  
class do_while_actor |u=57II#xK  
  { XA%?35v~  
Actor act; !4fL|0  
public : YJ`>&AJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D1a2|^zt  
eU*h qy?0  
template < typename Cond > h2K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l6O(+*6Us  
} ; ~C+T|  
hNfL /^w  
#+ =afJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;pq4El_  
最后,是那个do_ v\u+=}r l  
07&S^ X^/  
.kV/ 0!q?  
class do_while_invoker Rk^&ras_  
  { 5#tvc4+)  
public : C5FtJquGN)  
template < typename Actor > W X9BS$}0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SY.V_O$l }  
  { 5O*$#C;c  
  return do_while_actor < Actor > (act); )JON&~C  
} QG ia(  
} do_; )^AO?MW  
>~k Y{_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H6QQ<~_&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )Q`<O  
最后来说说怎么处理break和continue n"vI>_|G  
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。 T%F'4_~No  
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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