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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5tLb o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MLmaA3  
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, elpTak@  
`R.Pz _oe  
]GY8f3~|{  
L FJ@4]%V  
  class filler +p Ywc0~  
  { 0=6mb]VUi=  
public : wbKJ:eWgt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [7gz?9VyLF  
} ; xW5`.^5  
[m h>N$  
`^hA&/1  
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: :.XlAQR~b  
 ~,&8)1  
o4EY2  
S|k@D2k=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9ck"JMla  
Dbj?l;'1  
(Z?f eUxp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CkNR{?S  
yx-"&K=`  
:LNZC,-f}5  
U2<q dknB  
二. 战前分析 H+Bon=$cE!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  =5B5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [#Gu?L_W  
@#t<!-8d  
E=,5%>C0#%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .`+~mQ Wn  
  /* --------------------------------------------- */ Sq_.RU  
vector < int *> vp( 10 ); TsoxS/MI"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c|9g=DjK  
/* --------------------------------------------- */ a]V8F&)g#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <@ ts[p.  
/* --------------------------------------------- */ l:e C+[_;>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~zac.:a8  
  /* --------------------------------------------- */ i*mU<:t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _[-MyUs  
/* --------------------------------------------- */ ),B/NZ/-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^ [m-PS(  
\M@IKE  
2 SD Z  
&R4?]I  
看了之后,我们可以思考一些问题: Tb?XKO,  
1._1, _2是什么? _$@fCo0  
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。 ineSo8| @  
2._1 = 1是在做什么? K\xM%O?  
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。 y|MhV/P04  
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。 4To$!=  
e\[q3J  
b' M"To@  
三. 动工 lrKT?siB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;0oL*d[1Z  
JB'tc!!*  
 X{Vs  
9H4"=!AAgD  
template < typename T > i>h 3UIx\  
class assignment O*?^a7Z)4  
  { 5ILKYUg,  
T value; ^i_v\E[QU  
public : yQj J-g(.  
assignment( const T & v) : value(v) {} af>i  
template < typename T2 > L,#YP#O,j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rqN+0CT  
} ; |z_Dw$-xm  
5cQ]vb  
jmv=rl>E*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J0R{|]W8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #BBDI  
N5;z5E  
DKMkCPX%  
P8dMfD*"E  
  class holder s,[ I_IiPf  
  { RbxQTM_:M  
public : e> 9X  
template < typename T > 7lwI]/ZH*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ti9e(Jt!O  
  { bIBF2m4  
  return assignment < T > (t); iH-,l  
} DPW^OgL;  
} ; Lc}hjK  
L7rr/D  
5TuwXz1v  
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: [T7&)p  
M61Nl)|mx&  
  static holder _1; lc5(^ ~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $X)|`$#pL#  
!L9|iC:8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?OnL,y|  
而不用手动写一个函数对象。 m)<+?Bv y  
~s'}_5;VY  
aDX&j2/  
cyWb*Wv  
四. 问题分析 l{8O'4;  
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。 g]z k`R5  
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。 B!quj!A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <`vXyPA6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RY)x"\D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,|\\C6s  
`g1?Q4h  
五. 问题1:一致性 BRu}"29  
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?| H'!OEZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '*Dp2Y{7  
0#Ug3_dfr  
struct holder *(r9c(xa  
  { -b?M5P*:  
  // ]-#/wC[$l=  
  template < typename T > _,K[kVn  
T &   operator ()( const T & r) const Ofoh4BL'1@  
  { R>:D&$[RD  
  return (T & )r; C "@>NC_  
} Q/Z>w+zh#  
} ; Zi}h\R a  
AtHkz|sl  
这样的话assignment也必须相应改动: R|qNyNXo[  
z@19gD#8  
template < typename Left, typename Right > ^hZ0"c  
class assignment /K!f3o+  
  { )eZuG S  
Left l; -t<1A8%  
Right r; (Lz|o!>  
public : Q-R?y+| x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0k\,z(e  
template < typename T2 > CHqi5Z/+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ak:f4dEd  
} ; b9?Vpu`?  
5GJkvZtFY  
同时,holder的operator=也需要改动: E3S0u7 Es  
0)K~pV0aT  
template < typename T > n?OMfx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *HV_$^)=  
  { TK'y-5W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IpzU=+h  
} m$_l{|4z  
\A\?7#9\  
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。 2,I]H'}^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GK11fZpO:i  
s-SFu  
return l(rhs) = r; Z)(#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。 jYAm}_?No  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZWuNl!l>  
INk|NEX  
template < typename Tp > o%lxEd r  
class constant_t pg,JYn  
  { #H~$^L   
  const Tp t; 3''Kg<k,I  
public : j8?! J^TC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K9ih(fh)  
template < typename T > dQp>z%L)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vzSjfv  
  { Bmt8yR2  
  return t; bY,dWNS:  
} UHfE.mTjM  
} ; oTb42a_j{  
_N|A I"sj.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^P [#YO  
下面就可以修改holder的operator=了 oLlfqV,|L\  
6yYd~|T.Fl  
template < typename T > Jk|DWZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o(v7&m;  
  { rWO#h{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gV:0&g\v  
} 86qQ"=v  
dn42'(p@G  
同时也要修改assignment的operator() Ik5-ooZ&{  
a.O"I3{?h  
template < typename T2 > (<OmYnm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q:jv9eL.O  
现在代码看起来就很一致了。 EX W?)_pg  
{~g7&+9x*  
六. 问题2:链式操作 Z!'k N\z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2.{<C.BK{  
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。 "<&o ;x<  
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。 n@C#,v#^0  
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。 1UrkDz?X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 91a);d  
f<<$!]\  
template < typename T > @LU[po1I  
struct result_1 :m'(8s8  
  { ^Nav8dma  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @\-*aS_8>  
} ; =''*'a-P  
X^m @*,[s  
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: :G^4/A_  
0}k vuuR  
template < typename T > <X1[j9Qtv0  
struct   ref \ sz](X  
  { I;$tBgOWq  
typedef T & reference; EjEXev<]  
} ; ^ 6t"A  
template < typename T > :}SR{}]yXs  
struct   ref < T &> _\,4h2(  
  { Xh~oDnP  
typedef T & reference; 3],(oQq^  
} ; ZiH4s|  
h=NXU9n%'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hSh^A5 /  
>M m.MNU  
template < typename T > * _,yK-et  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TUp%Cx  
  { 6p,}?6^  
  return l(t) = r(t); N=8CVI  
} '@QK<!%,  
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。 HE2t0sAYX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *Hh*!ePp  
Au )%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 `E>o:tff  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |ew:}e: k<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <%`z:G3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D@iS#+22  
最后的布局是: yN}<l%  
                Add xtXK3[s  
              /   \ \]L h a  
            Divide   5 WMoRosL74  
            /   \ xz/G$7q7  
          _1     3 57U;\L;ZmZ  
似乎一切都解决了?不。 Yd~Tzh  
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。 &G+:t)|S  
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。 kr]_?B(r  
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: gLg\W3TOi  
vRO`hGH  
template < typename Right > UWBR5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Cz4l  
Right & rt) const Y3luU&'  
  { ^F/H?V/PX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -.vNb!=  
} sJLJVSv8c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V ;M'd@  
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。 `&A-m8X  
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。 M5LqZyY  
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。 ? ~~,?Uxw!  
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。 gO! :WD  
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? E`3[62C  
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: HG})V PBa  
_57 68G`P  
template < class Action > 9KZLlEk5O  
class picker : public Action hKp-"  
  { /57)y_ \  
public : |Iq\ZX%q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ob7F39):N  
  // all the operator overloaded =)XC"kU p  
} ; c< g{ &YJ  
N%QVkuCbM  
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。 5A"OL6ty  
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: Z <tJ+  
U_Va'7  
template < typename Right > ;jpsH?3g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0SWec7G  
  { x-s]3'!L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 25`6V>\  
} Ps7Bt(/  
5ayH5=(t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5?4jD]Z  
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。 0N*~"j;r#M  
D7b] ;Nf\  
template < typename T >   struct picker_maker Ea[K$NC)#  
  { ukRbSJ5a5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M&K'5G)7  
} ; djtCv;z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Qa=v }d-O  
  { ?i7}d@636  
typedef picker < T > result; D[ (A`!)  
} ; iOzY8M+N(  
N!:&Xz  
下面总的结构就有了: P_ x9:3  
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。 VKp4FiI6  
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。 0SLS;s.GX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $ @cg+Xrg1  
至此链式操作完美实现。 rXlJW]i  
BliL1"".  
ril4*$e7^\  
七. 问题3 %$L!N-U6  
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。 ^X/[x]UOT@  
;y"q uJ'O  
template < typename T1, typename T2 > *XZlnO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZkZTCb`/l  
  { 1zUo.Tg0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  &(Ot(.  
} P Yp<eo\  
K7H` Yt  
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: EpCsJ08K  
NiQ_0Y}  
template < typename T1, typename T2 > %;|^*?!J0  
struct result_2 IirXF?&t  
  { Gn_rf"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Td !7Rx _  
} ; P~y%  
], HF) 21  
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? Ht Z3n"2  
这个差事就留给了holder自己。 se1\<YHDS  
    fYuz39#*  
\.tnzP D  
template < int Order > Z;6v`;[  
class holder; \,i?WgWv  
template <> [80L|?, *  
class holder < 1 > 8e9ZgC|  
  { -5~&A6+ILn  
public : CfoT$g  
template < typename T > O*dN+o  
  struct result_1 `$*cW1  
  { P O,mg?JG(  
  typedef T & result; 8MH ZWi  
} ; V uqJ&U.-  
template < typename T1, typename T2 > \/Z?QBFvz  
  struct result_2 9K\A4F}  
  { H53dy*wb$  
  typedef T1 & result; ;-:Nw6 E  
} ; ]YP J.[n  
template < typename T > Bg?f}nu7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "[[9i  
  { -Q6njt&  
  return (T & )r; $y\\ ?  
} tp-PE?  
template < typename T1, typename T2 > $d]3ek/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u/5 ^N^@^  
  { 38 Q>x  
  return (T1 & )r1; mlsM;A d2  
} mT@8(  
} ; dy^Zlu` f  
'+6SkZ  
template <> o/grM+_  
class holder < 2 > Lc<v4Bp  
  { {=5Wi|  
public : Q:6i 3 Nr/  
template < typename T > =.Tc l"O[  
  struct result_1 vR X_}`m8#  
  { fO+$`r>9  
  typedef T & result; uTgvMkO  
} ; =i_ s#v[Y  
template < typename T1, typename T2 > hx4X#_)v  
  struct result_2 \t6k(5J  
  { 1$&(ei]*:  
  typedef T2 & result; 5 *8 V4ca  
} ; R/&Ev$:  
template < typename T > K"%_q$[YQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V&i/3g  
  { h[|c?\E z  
  return (T & )r; >}& :y{z~  
} k}xXja*  
template < typename T1, typename T2 > k E^%w?C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {tq.c9+!d  
  { p ~/  
  return (T2 & )r2; z}>q/!q  
} WInfn f+'  
} ; ws!pp\F  
`QpkD8  
.c+NsI9}  
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> >。 ~N<zv( {lG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xc4g`Xi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e XB'>#&s  
4<j)1i=A  
return l(i, j) = r(i, j); 2pKkg>/S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l70a&[W  
= ;hz,+  
  return ( int & )i; xSnkv,my<  
  return ( int & )j; b4 Y<  
最后执行i = j; U`G  
可见,参数被正确的选择了。 `\}Ck1o  
Rm i4ZPb.  
8dgi"/[3  
d`}t!]Gg  
Rm^3K   
八. 中期总结 ,~ z*V;y)  
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: Y (a0*fh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }:04bIaV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IE^xk@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >-%tvrS%  
"s$$M\)T  
RgB5'$x}  
DW@|H  
<D_UF1Pk  
xaPaK-  
九. 简化 Fv| )[>z0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 n<GTc{>Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t<F*ODn  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: dH5 Go9`~R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]AB<OjF1c|  
  +-*/&|^等 bS1?I@  
2. 返回引用。 _Se0,Uns  
  =,各种复合赋值等 &U.U<  
3. 返回固定类型。 bfE4.YF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) })V^t3  
4. 原样返回。 jTeHI|b  
  operator, j aU.hASj  
5. 返回解引用的类型。 uK6'TJ  
  operator*(单目) Z,jR:_ p  
6. 返回地址。 o)V@|i0Js  
  operator&(单目) bjO?k54I  
7. 下表访问返回类型。 QWncKE,O$  
  operator[] {Xjj-@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L?Fb}  
  operator<<和operator>> e+TSjm  
(D<_ iV  
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。 "mtEjK5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  l_2B  
j;7:aM"BQW  
template < typename Left > iaV%*  
struct value_return hFQ*50n}  
  {  X_\$hF  
template < typename T > >WcOY7  
  struct result_1 B - 1Kfc  
  { : Yb_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -$A >b8  
} ; p0|PVn.^h  
kgv29j?k;  
template < typename T1, typename T2 > O{<uW-  
  struct result_2 j=up7395  
  { ;"9$LHH*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L=_   
} ; F*Y]^9]  
} ; ty>9i]Y-  
_kZ&t_]  
=mp"=%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^&z3zFTp  
d(_;@%p1X  
下面我们来剥离functor中的operator() INRP@Cp1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '3uN]-A>D  
z=j,-d%9  
return l(t) op r(t) (R|_6[zy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GQ8A}gwH  
return op l(t) p6&6^v\  
return op l(t1, t2) :5-t$^R  
return l(t) op !CUy{nV  
return l(t1, t2) op f5`q9w_c  
return l(t)[r(t)] b(Nxk2uv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2~ y<l  
xFj<KvV[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <Em|0hth  
单目: return f(l(t), r(t)); =KW~k7TaN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qir8RPW  
双目: return f(l(t)); Vwpy/5Hmp  
return f(l(t1, t2)); Blox~=cW  
下面就是f的实现,以operator/为例 (J5M+K\H  
u|sdQ  
struct meta_divide }Ryrd!3bY  
  { [l*;+N+  
template < typename T1, typename T2 > APv& ^\oUH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Rebo.6rG  
  { G\B:iyKl  
  return t1 / t2;  r<1.'F  
} bcUa'ZfN<  
} ; n%d7`?tm4  
+EvY-mwfQ  
这个工作可以让宏来做: -1%AM40j  
hr?0RPp}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'p&q}IO  
template < typename T1, typename T2 > \ >f:OU,"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?/YT,W<c;&  
以后可以直接用 CP LsSv5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R,8460e7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =kBWY9 :$,  
(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。。。) eEX*\1Gg  
D"<>! ]@(a  
@0D  
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 s(r1q$5  
n*m"yp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i{}Q5iy  
class unary_op : public Rettype T1A/>\Ns  
  { t $u.  
    Left l; Io4Ss1="  
public : Y.#:l<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z"d21D~h9`  
a/gr1  
template < typename T > ,F?O} ijk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /MbWS(RT  
      { 1v'|%B;O  
      return FuncType::execute(l(t)); K}!YXy h  
    } XSktb k  
L YMb)=u]  
    template < typename T1, typename T2 > I6Oc`S!L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0F%V+Y\R  
      { yC9~X='D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Jzj>=jWX@  
    } c{\x< AwO  
} ; ;*>':-4  
7D=gAMPvJ  
2T-3rC)  
同样还可以申明一个binary_op WjF#YW\  
xX\A& 9m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c#T0n !}  
class binary_op : public Rettype ,H5o/qNU`{  
  { %!V=noo  
    Left l; T-.Bof(?w  
Right r; ^dR gYi"(A  
public : wQrD(Dv(yA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RO.bh#A$  
!UX7R\qu|  
template < typename T > FK,Jk04on  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wbbr8WiU  
      { ZWy,NN1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F=V_ACU  
    } D*q:X O6b  
}EJ't io]  
    template < typename T1, typename T2 > l/6(V:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M*<Bp   
      { W-ol*S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F5YHc$3^  
    } Vv.q{fRvYB  
} ; 5`f\[oA  
D|"^ :Gi  
H  2UR  
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 k^Uk= )9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~.<}/GP]_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p&cJo<]=LE  
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。 9I*i/fa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !kWx'tJ$  
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。。。 q Qc-;|8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0 rilg  
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) 8@BN6  
下面是修改过的unary_op 6a*OQ{8  
G/?j$T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =d1i<iw?-  
class unary_op 'DCB 7T8  
  { RLUH[[  
Left l; J7$JW3O  
  ul ag$ge  
public : zHt}`>y&  
1/ vcj~|)t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e(EXQP2P>  
Jk=d5B  
template < typename T > nISfRXU;  
  struct result_1 )jaNFJ 3  
  { O<`\9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 82~ZPZG  
} ; =y1/V'2E  
GoRSLbCUR  
template < typename T1, typename T2 > P:tl)ob  
  struct result_2 H_+!.  
  { 7Hp~:i30  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #wL8=QTcNC  
} ; I,YP{H4  
U\`H0'  
template < typename T1, typename T2 > O{44GB3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q NE( @at  
  { .5YIf~!59  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P1}Fn:Xe%7  
} Vv5#{+eT;  
pk2}]jx"  
template < typename T > S1a}9Z|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4@ =l'Fw  
  { mp+lN:  
  return OpClass::execute(lt(t)); 62z"cFN  
} h]#bPb  
pxO ?:B  
} ; sXm,y$ \m  
<aEY=IF4  
oB]   
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 U0t~H{-H  
好啦,现在才真正完美了。 qra5&Fvb  
现在在picker里面就可以这么添加了: c!}f\ ]D  
R'{BkC}.  
template < typename Right > hu''"/raM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x1nqhSaD  
  { c=A)_ZFg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LG3:V'|  
} F3V_rE<  
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。 Ah <6m5+  
=a3qpPkx  
~i)IY1m"  
vTF_`X  
;*_U)th  
十. bind I%fz^:[#<  
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。 y:N>t+'5  
先来分析一下一段例子 ^9PB+mz  
*1fZcw'C.  
Ib665H7w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sVJwe\!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e.:SBXZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M<x W)R  
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。 W2\ Q-4D  
我们来写个简单的。 TWFi.w4pY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^@0-E@ {c  
对于函数对象类的版本: +r 2\v  
WSPlM"h  
template < typename Func > `&-)(#  
struct functor_trait =2yg:D  
  { _N-JRM m<  
typedef typename Func::result_type result_type; iSz?V$}?  
} ; 'aoHNZfxw  
对于无参数函数的版本: ;'x\L<b/)  
C/L+:b&x~  
template < typename Ret > sTALOL<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y $K#M  
  { ;+/[<bvd"  
typedef Ret result_type; ,/P)c*at5  
} ; 7iJ=~po:o  
对于单参数函数的版本: 7f9i5E1  
/K./k!'z  
template < typename Ret, typename V1 > ,wvzY7%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L?c7M}vV  
  { ve|`I=?2  
typedef Ret result_type; H _%yh,L  
} ; M~1 n#  
对于双参数函数的版本: DlXthRM  
:U7m@3czU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P_f>a?OL:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5wws8w  
  { #n_uELE  
typedef Ret result_type;  `xpU  
} ; n xc35  
等等。。。 v9[[T6t/'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "?~u*5  
:RnFRAcr  
template < typename Func > *8*E\nZx!  
struct func_return r ]cC4%in  
  { LFx*_3a  
template < typename T > JyBsOC3  
  struct result_1 LBlaDw  
  { mf>cv2+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; > CPJp!u  
} ; L8FLHT+R-  
gTp){  
template < typename T1, typename T2 > _\P9~w `  
  struct result_2 3 #zw Y  
  { ?*~Pgh >uL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .7HnWKUV  
} ; !1H\*VM "  
} ; cO#e AQf7  
u/% 4WgA  
esM< .  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]c8O"4n n  
Ti@X< C  
template < typename Func, typename aPicker > {bUd"Tu  
class binder_1 [We(0wF[`  
  { MpV6Vbp  
Func fn; (]yOd/ru/C  
aPicker pk; *1L;%u| [  
public : k-( hJ}N  
N2"4dVV;  
template < typename T > Y(D@B|"'m  
  struct result_1 #]yb;L  
  { h%Nbx:vKk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7b2N'^z}  
} ; %0PZZl5b  
@'Er&[P  
template < typename T1, typename T2 > H:ar&o#(  
  struct result_2 GA{Q6]B  
  { qR~s&SC#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6' M"-9?G  
} ; FshQ OFW  
4g#pQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oy-Qy  
h<wF;g,  
template < typename T > `nO!_3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -4p^wNR  
  { 1u\fLAXn  
  return fn(pk(t)); .&ynS  
} h-1eDxK6  
template < typename T1, typename T2 > sa~.qmqu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t-\S/N  
  { EiY i<Z_S  
  return fn(pk(t1, t2)); urHQb5|T}  
} Zcg=a_  
} ; )>)_>[  
Te"<.0~1  
>9f-zv(n  
一目了然不是么? c FjC  
最后实现bind 8VLr*83~8  
7oPBe1P,K+  
0;Y_@UVj  
template < typename Func, typename aPicker > LB1.N!q1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m7 !Fb  
  { Q:]F* p2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 46'EZ@#s  
} Ed|7E_v  
'M\ou}P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xA nAW  
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。 %S22[;v{N  
G! uQ|<(  
十一. phoenix G}<q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %Gn(b 1X  
35yhe:$nf  
for_each(v.begin(), v.end(), AZ5c^c)  
( #Dx$KPD  
do_ bwo"s[w  
[ a%f5dj+  
  cout << _1 <<   " , " m=2TzLVv  
] /^ v4[]  
.while_( -- _1), }k}5\%#li5  
cout << var( " \n " ) l[ ^bo/  
) Mg95us  
); Q]7Q4U  
(jCE&'?}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: EkV v  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor nX>k}&^L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /Mf45U<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L iJ;A*  
U %Aj~K^b  
il-v>GJU7{  
template < typename Cond, typename Actor > T7n;Bf  
class do_while 9VIsLk54^  
  { ;W#G<M&n'  
Cond cd; x>5#@SX J  
Actor act; Hu x#v>e  
public : Tk/K7h^  
template < typename T > bt#=p 7 W  
  struct result_1 3Nw9o6`U  
  { 52*zX 3  
  typedef int result_type; <?Fgm1=o  
} ; FFtj5e  
G:' -|h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A1\;6W:  
vVKiE 6^  
template < typename T > \J0gzi.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a+*|P  
  { 4MRHz{`wa  
  do CN: 36  
    { cX1"<fD o  
  act(t); 9n!3yZVSe  
  } z;'"c3qG8  
  while (cd(t)); RKIqg4>E  
  return   0 ; QsI>_<r  
} LPT5d 7K@  
} ; k$o6~u 2&  
[m!\ZK  
kvSSz%R~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 05nG |  
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。 -CY?~W L&  
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。 .he%a3e  
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。 5nqj  
下面就是产生这个functor的类: 50rq} -  
ux VXnQQ  
yXrFH@3  
template < typename Actor > H@__%KBw  
class do_while_actor ^']xkS  
  { rtf>\j+  
Actor act; `EU=u_N  
public : WABq6q!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RhbYDsG  
0?SdAF[:z  
template < typename Cond > ctdV4%^{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RIl%p~  
} ; )e9(&y*o  
VILzx+v M  
(sO;etW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R$(,~~MH  
最后,是那个do_ <+sv7"a  
#(bMZ!/(  
`6 lc]r  
class do_while_invoker #i.M-6SRd  
  { t 7;V`[  
public : 7u\^$25+h  
template < typename Actor > ZxbWgM5rm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v8 ggPI  
  { .yQDW]q81G  
  return do_while_actor < Actor > (act); InNuK0@  
} "]5]"F4]  
} do_; hRxR2  
)"A+T&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A(Ugam~}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J h M.P9  
最后来说说怎么处理break和continue tQz-tQg  
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。 gjL>FOe8u  
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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