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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %ZoJu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w}1IP-  
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, vGyQ306  
])?dqgwa  
B <s+I#  
H s)]  
  class filler r)S:= Is5  
  { I~l_ky|a !  
public : S+06pj4Ie  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |6d:k~p  
} ; HJr/N)d  
6teu_FS  
Q3>qT84  
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: r^"o!,H9q  
:fmV||Q  
k?h{ 6Qd  
Mzg3i*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NATi)A"TZ  
:(enaHn#~  
q2 7Ac; y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W4 q9pHQ  
 5V<6_o  
9y\nO)\Tv  
w8D8\`i!"  
二. 战前分析 &K]|{1+  
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。 X:Y1g)|K  
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 `_vPElQXZ#  
Vc'p+e|(  
[%>*P~6nK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q"Bd-?9  
  /* --------------------------------------------- */ 7eq.UyUxs  
vector < int *> vp( 10 ); 3wN4kltt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CH+%q+I  
/* --------------------------------------------- */ hak#Iz0[C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g{DOQA  
/* --------------------------------------------- */ =pe O %  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9I 6^-m@:  
  /* --------------------------------------------- */ "^t7]=q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _x5-!gK  
/* --------------------------------------------- */ R@WW@ Of  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /,7#%D  
*Iw19o-I  
Q \X_JZ  
blz#M #  
看了之后,我们可以思考一些问题: &h[)nD  
1._1, _2是什么? G%gdI3h1Z  
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。 0D:uM$ i]  
2._1 = 1是在做什么? @uC-dXA"  
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。 3znhpHO)  
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。 M/V"Ke"N  
F-Z>WC{+  
Q9y|1Wg1W  
三. 动工 iP7KM*ks  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e7G>'K  
/_fZ2$/  
h<m>S,@g  
:%Z)u:~':  
template < typename T > Ct /6<  
class assignment Ql7opl,  
  { FIn)O-<  
T value; $.DD^ "9  
public : RW>F %P  
assignment( const T & v) : value(v) {} m$Tt y[0  
template < typename T2 > /XRgsF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^umHuAAE  
} ; Ahd{f!  
M]\"]H?  
oQyMs>g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T5~Qfl?Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #oGvxc7  
" 6$+B/5  
g 'L$m|  
TuMZHB7h;  
  class holder yyR@kOGga  
  { Zfu" 8fX  
public : W6B o\UK  
template < typename T > !/&~Feb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tORDtMM9+  
  { GmGq69]J*  
  return assignment < T > (t); n;b 9f|&z  
} 0g#?'sD  
} ; QqY42hR  
'U`I  
DF#WQ8?$]  
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: 9 DXu*}  
(K"t</]  
  static holder _1; Q6Zh%\+h(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Sdmynuv U  
S4O:?^28  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >|T?87  
而不用手动写一个函数对象。 =7P; /EV  
/=OSGIJzm  
b!37:V\#}  
X>jwjRK $  
四. 问题分析 q33!X!br  
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。 6a`_i  
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。 kLY9#p=X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \t&6$"n(B6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I|[aa$G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sEfGf.  
xcIZ'V  
五. 问题1:一致性 nuv$B >  
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?| 28+ Sz>SP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y+iuA@WCv  
%@M/)"k  
struct holder fs]Zw mA^  
  { 7]9s_13]  
  // ;v+CQx  
  template < typename T > e;}5~dSi  
T &   operator ()( const T & r) const >Q\H1|?  
  { ELNA-ZKp  
  return (T & )r;  WU,72g=  
} $t </{]iX  
} ; qXW2a'~  
2|w.A!  
这样的话assignment也必须相应改动: u&I~%s  
~(0Y`+gC  
template < typename Left, typename Right > VF==F_l  
class assignment LRd,7P  
  { XWy iS\  
Left l; s_h <  
Right r; ow`c B  
public : ;1OTK6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O,1u\Zy/  
template < typename T2 > VZlvmN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7iJk0L$]x  
} ; =v5(*$"pd"  
^lMnwqx<  
同时,holder的operator=也需要改动: (U dDp"/  
f,a4LF  
template < typename T > o_*|`E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WE~3(rs#X#  
  { N$,)vb<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O-2H!58$)  
} ^9b `;}).  
L,4 ^Of  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 R +JI ?/H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x?<5=,  
j1iC1=`ZM  
return l(rhs) = r; Q6W)rJ[|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /tv;W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E:E &Wv?r  
=L wX+c  
template < typename Tp > `Zi#rr|)L  
class constant_t o5$K^2^g  
  { D\l.?<C  
  const Tp t; _0j}(Q>|H#  
public : S+>]8ZY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0 De M  
template < typename T > mVL,J=2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const < 5_Ys  
  { 9FLn7Y  
  return t; gX _BJ6  
} v!U#C[a^  
} ; f8^58]wx0  
@>:07]Dxo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 imhq*f#A[  
下面就可以修改holder的operator=了 /#se>4]  
/[IQ:':^  
template < typename T > l{a&Zy)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \mu9ikZ<  
  { ,] {NZ9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); EXFxiw  
} rYS D-Kq  
,"VQ 0Z1  
同时也要修改assignment的operator() q |^O  
0amz#VIB<u  
template < typename T2 > @YB\ PVhW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +e:ZN tr9  
现在代码看起来就很一致了。 2!3&Ub#FO  
Wkk Nyg,  
六. 问题2:链式操作 S7q &|nI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2!otVz! Mh  
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。 ">QY'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。 bgK(l d`  
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。 rpT<cCem1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N]<gHGj}  
XfrnM^oty  
template < typename T > _dBU6U:V  
struct result_1 h*9o_  
  { _z5CplO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,;-*q}U  
} ; L K~,  
?mAw"Rb!  
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: LG|,g3&  
c6m,oS^  
template < typename T > w;$+7  
struct   ref JAz;_wS(k  
  { -N(MEzAE  
typedef T & reference; ">9CN$]J  
} ; y4L9Cxvs  
template < typename T > NFc8"7Mz}  
struct   ref < T &> a !K;8#xc  
  { \-0`%k"&  
typedef T & reference; zNf5OItx  
} ; k-e@G'  
G]1pGA;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yMkd|1  
$bosGG  
template < typename T > 9p4U\hx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ex+AT;o  
  { 5Z,lWp2A  
  return l(t) = r(t); /,UkT*+>!  
} ~`E4E  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B^?XE(.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i=oa"^c4  
WCu%@hh=h  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,GnU]f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z0[ZO1Fo(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >2 qP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RWo B7{G  
最后的布局是: B-|Zo_7  
                Add UYOn p7R<  
              /   \  vB*oI~<  
            Divide   5 8!6*|!,:?n  
            /   \ hob$eWgr  
          _1     3 n5/Tn7hY  
似乎一切都解决了?不。 ?|GxVOl  
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。 Dg+d=I?  
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。  Zwns|23n  
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: r![JPhei  
n^02@Aw  
template < typename Right > Ds_ "m,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *$C[![   
Right & rt) const yWtr,  
  { u(Sz$eV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a?~csP^?}  
} ONiI:Z>%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z44~5J]  
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。 SYPMoE!U:  
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。 l|em E ^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \q'fB?bS^  
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。 )N 6[rw<  
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? a&"*UJk<?  
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: H`lD@q'S  
"@w%TcA  
template < class Action > E}9ldM=]s  
class picker : public Action rI+w1';C1  
  { z xUj1  
public : gdE`UZ\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B!ibE<7,  
  // all the operator overloaded g+)\ /n|  
} ; yKEFne8^  
,D2_Z]  
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。 gCr|e}w-  
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: L_K\i?  
lY*]&8/=  
template < typename Right > O:tX0<6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /.YAFH|i)"  
  { oImgj4C2L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .4FcZJvy  
} n o+tVm|  
lV6[d8P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0uO=wOIhH  
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。 WAXts]=  
hUvuq,LH_  
template < typename T >   struct picker_maker uo'31V0  
  { S5u#g`I]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; poYAiq_3T  
} ; <Iyot]E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DbU;jorwu  
  { [RPAkp  
typedef picker < T > result; UW[{d/.wC  
} ; 0/@ X!|X  
"Lq|66  
下面总的结构就有了: cgxF Ev  
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。 auTTvJ  
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。 'Rd*X6dv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @@3,+7%1  
至此链式操作完美实现。 w1@b5-  
s~X*U&}5  
O& %"F8B  
七. 问题3 pNE\@U|4E  
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。 @ PoFxv  
fCf#zV[  
template < typename T1, typename T2 > K}E7|gdG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h<' 5q&y  
  { Oqpl2Y"/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R=9~*9  
} Sja{$zL+W  
~K-*q{6Q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tG2OVRx8u  
' q<EZ {  
template < typename T1, typename T2 > \btR^;_\A  
struct result_2 #>m, Cm  
  {  ;[KriW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `o8{qU,*]N  
} ; j H.Ju|nO  
v V6Lp  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? SAG` ^t  
这个差事就留给了holder自己。 (21 W6  
    ]8m_*I!  
YP#AB]2\}  
template < int Order > O(D5A?tv!  
class holder; 7XVzd]jH  
template <> Zp(=[n5  
class holder < 1 > P A6KX5  
  { nJ*mEB  
public : '`]n_$f'  
template < typename T > H/Ec^Lc+_  
  struct result_1 Bq~hV;9nf  
  { e@:P2(WW l  
  typedef T & result; ?l, X!o6  
} ; qH h'l;.  
template < typename T1, typename T2 > q]N?@l]  
  struct result_2 }>;ht5/i/  
  { ewAH'H]o  
  typedef T1 & result; ~S^X"8(U  
} ; `o_fUOe8a  
template < typename T > c/=y*2,zo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y0PGT5].@'  
  { E +Ujpd  
  return (T & )r; OS"{"P  
} LGo2^Xx  
template < typename T1, typename T2 > 50`iCD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C^/ -lc  
  { lbB.*oQ  
  return (T1 & )r1; Rct"\{V')n  
} T1(j l)  
} ; &8]#RQy{f  
UEEBWzH  
template <> 7bonOt Y  
class holder < 2 > X%a;i6pq  
  { ~[zFQ)([  
public : -OrY{^F  
template < typename T > 0\cnc^Z  
  struct result_1 fwi};)K  
  { 0Oc}rRH(C  
  typedef T & result; >lraYMc<rZ  
} ; :T7?  
template < typename T1, typename T2 > H ~[LJ5x  
  struct result_2 `!nJS|  
  { 'T)Or,d  
  typedef T2 & result; m%oGzx+  
} ; 2#AeN6\@  
template < typename T > 7`b lGzP_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }iua] 4 |  
  { -}Cc"qm  
  return (T & )r; Mhe |eD#)  
} (!ZQ  
template < typename T1, typename T2 > Ig1lol:;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QN_)3lm  
  { aJ :A%+1  
  return (T2 & )r2; Xr?>uqY!M  
} ='dLsh4P2N  
} ; 3:[!t%Yb  
NqJ<!q)  
ptV4s=G2  
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> >。 _{6,.TN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~LawF_]6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I!fB1aq-  
c q*p9c  
return l(i, j) = r(i, j); tS\=<T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZjU=~)O}H  
GA|/7[I}  
  return ( int & )i; 8^/+wa+G  
  return ( int & )j; n}< ir!ZTO  
最后执行i = j; y#S1c)vU  
可见,参数被正确的选择了。 M!N` Orz  
4 ,p#:!  
 r=fE8[,  
!uWxRpT,7  
cVQatm  
八. 中期总结 xi6 80'  
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: ^Sy^+=wK3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jrm0@K+<IA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H<`^w)?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2X|CuL{]  
 5ZnSA9?  
w$gS j/  
paW'R+Rck  
N0=-7wMk(Z  
CE~r4  
九. 简化 f%2%T'Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hzaLx8L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :3*`IB !  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )fNGB]%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (E!%v`_0  
  +-*/&|^等 |/@0~O(6  
2. 返回引用。 MWM +hk1fs  
  =,各种复合赋值等 |]^l^e 6m  
3. 返回固定类型。 R=`U4Ml;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0/ut:RV0  
4. 原样返回。 SK's!m:r=  
  operator, B ,V( LTE  
5. 返回解引用的类型。 +.w[6  
  operator*(单目) gf+o1\5t@  
6. 返回地址。 y k?SD1hj  
  operator&(单目) csYy7uzi  
7. 下表访问返回类型。 r+o_t2_b*  
  operator[] X*0k>j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wi>DZkR  
  operator<<和operator>> j*XjY[  
>f>V5L%1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 StEQ -k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !?jK1{E3  
+<&E3Or  
template < typename Left > nt7|f,_J  
struct value_return ;:P7}v fz!  
  { >GgE,h  
template < typename T > bn$)f6%  
  struct result_1 ,ohmc\*J  
  { FtE90=$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^Sw2xT$p{j  
} ; \H^;'agA  
veV_be{i  
template < typename T1, typename T2 > oWI!u 5  
  struct result_2 }@wVW))6$  
  { #+$ zE#je  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k=e`*LB\  
} ; &1P(O\ d  
} ; *m*`}9  
Wu,S\!  
CA/ -Gb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SgiDh dE  
C#0brCQq3  
下面我们来剥离functor中的operator() (i\)|c/a7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a~,Kz\Tt  
F'1k<V?  
return l(t) op r(t) sMP:sCRC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #00D?nC  
return op l(t) ^ESUMXb  
return op l(t1, t2) `g--QR  
return l(t) op \6{LR&  
return l(t1, t2) op +s ULo  
return l(t)[r(t)] "v5ElYG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] " CM ucK  
c+8V|'4  
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: "mR*7o$|  
单目: return f(l(t), r(t)); teAukE=}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SyAo, )j  
双目: return f(l(t)); E4=qh1d  
return f(l(t1, t2)); T<P0T<  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]w!0u2K<Q\  
wqP2Gw7jh6  
struct meta_divide F_ 81l<  
  { U9 bWU'  
template < typename T1, typename T2 > 33 : @*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ypl G18  
  { <6/= y1QC)  
  return t1 / t2; 0'`S,  
} 6lsEGe  
} ; `"c'z;  
`;$h'eI9  
这个工作可以让宏来做: ->h5T%sn  
[X<Pk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;g+]klR!  
template < typename T1, typename T2 > \ wN(&5rfS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J'e]x[Y  
以后可以直接用 Z|I-BPyn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _%B/!)v  
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 A @2Bs 5F  
(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。。。) e\D| o?v  
6J\fF tB@V  
IXWQ)  
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 |4fF T `  
5]d{6Nc3P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FAw1o  
class unary_op : public Rettype hO \/  
  { s1 bU  
    Left l; hO3 {  
public : Wo!;K|~P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u h )o  
!zR)D|w&  
template < typename T > w#9_eq|3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n'M>xq_  
      { o/^1Wm=  
      return FuncType::execute(l(t)); :^#vxdIC?  
    } )c+k_;t'+  
DZk1ZLz  
    template < typename T1, typename T2 > f@d9Hqr+l;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yQ%"U^.m  
      { moZm0` WR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D"^'.DL@wG  
    } e)b%`ntF  
} ; gi$XB}L+X  
I]9 C_  
\f%.n]>  
同样还可以申明一个binary_op C6]OAUXy:F  
$gvr -~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?:uNN  
class binary_op : public Rettype VD [pZ2;4  
  { "VTF}#Uo  
    Left l; )R &,'`\  
Right r; DpvrMI~I_  
public : Jzex]_:1~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w7 *V^B  
)/>A6A:  
template < typename T > ~*-qX$gr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `5l01nOxJ  
      { T$mbk3P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n_23EcSy  
    } J# EP%  
:c=.D;,  
    template < typename T1, typename T2 > q7_+}"i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0BK5qz  
      { x)oRSsv!Tr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y3rt5\!  
    } 9 <\`nm  
} ; iKAusWj  
3i=Iu0  
|8U;m:AS  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 B<,YPS8w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N'?u1P4G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bK*~ol  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^RNOcM|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S|AjL Ng#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O|'1B>X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VaR/o#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) E!mmLVa9  
下面是修改过的unary_op qZ+H5AG2  
!Zjq9{t\"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  rLv;Y  
class unary_op  v~=\H  
  { {HrZ4xQnpV  
Left l; m4m<nnM  
  D$q'FZH  
public : [po "To  
:dwt1>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OH'ea5x q  
T?wzwGp-[  
template < typename T > ue{xnjw>U  
  struct result_1 :YO@_  
  { VW<0Lt3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]Kh2;>= Xj  
} ; ]l;*$2w)  
!#N\ b  
template < typename T1, typename T2 > !mnUdR|>(  
  struct result_2 K7(MD1tk  
  { >I'% !E;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {hdPhL  
} ; JL^2l$up  
|i7a@'0)  
template < typename T1, typename T2 > 8e2?tmWM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K=\O5#F?3  
  { p]T"|!d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N4!<Xj  
} I'!/[\_  
k%81f'H  
template < typename T > /-M@[p&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <48<86TP  
  { >U!*y4  
  return OpClass::execute(lt(t)); WF2-$`x  
} 04@cLDX8uB  
nk=$B (h  
} ; AMCyj`Ur  
,xsH|xW  
nE W31 8  
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 |U' I/A  
好啦,现在才真正完美了。 svhI3"r  
现在在picker里面就可以这么添加了: kxB.,'  
gP}+wbk  
template < typename Right > Gc,_v3\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K|r Lkl9  
  { L ^`}J7r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |oFAGP1  
} z j{s}*  
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。 Yl^mAS[w&  
\2v"YVWw  
E/b"RUv}h  
Gh( A%x)  
3iNkoBCg  
十. bind $lwz-^1t.  
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。 )%Iv[TB[  
先来分析一下一段例子 YwDt.6(+,  
^QX bJJ  
Dm0a.J v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r,(Mu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8p^B hd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  H`QQG!  
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。 D-p.kA3MJ  
我们来写个简单的。 a[!%L d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7(a2L&k^  
对于函数对象类的版本: j;~%lg=)  
A*yi"{FLi  
template < typename Func > ;{Ux_JEg  
struct functor_trait Kq6jw/T  
  { mI1H!  
typedef typename Func::result_type result_type; p*3; hGp6  
} ; ^s:y/Kd  
对于无参数函数的版本: >l5$9wO  
6<'K~1do:  
template < typename Ret > iw?I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Tl("IhkC  
  { >bo'Y9C  
typedef Ret result_type; _GYMPq\%L#  
} ; Sus;(3EX  
对于单参数函数的版本: bZwnaM4"F  
~l E _L1-c  
template < typename Ret, typename V1 > b{7E;KyY,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IVxWxM*N<  
  { V|D] M{O  
typedef Ret result_type; X@A1#z+s0]  
} ; %eWqQ3{P]  
对于双参数函数的版本: }Fb!?['G5  
4"?^UBr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S=|@L<O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L@Nu/(pB=  
  { LRb, VD:/Y  
typedef Ret result_type; 4_?7&G0(  
} ; 'fd1Pj9~$  
等等。。。 $4=f+ "z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RVw9Y*]b  
clO,}Ph>  
template < typename Func >  k+ o|0  
struct func_return mh/n.*E7  
  { 0ezYdS~o  
template < typename T > :Ixx<9c.  
  struct result_1 9"{W,'r&d  
  { @ EuFJ=h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mu]as: ~  
} ; (=x"Y{%  
[#^#+ |{\  
template < typename T1, typename T2 > E>jh"|f:{  
  struct result_2 a}yXC<}$  
  { g=@_Z"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >pL2*O^{9  
} ; q>!L6h5]t  
} ; i^`9syD  
256LHY|6  
y2L#:[8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }ut]\]b  
7*o*6,/  
template < typename Func, typename aPicker > 1`0#HSO  
class binder_1 #s-iy+/1oN  
  { Y-!YhWsS  
Func fn; gk0.zz([  
aPicker pk; 6aft$A}XnD  
public : _o3e]{  
&?,U_)x/  
template < typename T > A;XOT6jv?  
  struct result_1 El_Qk[X|A  
  { [IZM.r`Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x[_=#8~.1x  
} ; |s+0~$O;  
DbI!l`Vn4  
template < typename T1, typename T2 > UPU+ver  
  struct result_2 {lG@hN'  
  { Rfb?f} j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kh$_!BT  
} ; g\fhp{gWB  
;!>Wz9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Xf'=+f2p  
w0m^ &,;#  
template < typename T > DPgm%Xq9(!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~`8hwR1&z  
  { yc;3Id5?>  
  return fn(pk(t)); B:TR2G9UT  
} e0,'+;*=g  
template < typename T1, typename T2 > h+~P"i}&\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K-vWa2  
  { H;ZHqcUX  
  return fn(pk(t1, t2)); 0rSIfYZa  
} \`.F\ Z  
} ; E8\XNG)V4  
-[7O7'  
#U7_a{cn"M  
一目了然不是么? )P&9A)8  
最后实现bind y8Xv~4qQW  
F'8T;J7  
>T3H qYX5W  
template < typename Func, typename aPicker > l*aj#%ha  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yGBQ0o7E  
  { x+5p1sv6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o?Nu:&yE  
} +Lm4kA+aE5  
'Ye v} QM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `|O yRU"EK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P@}Pk  
0*%&>  
十一. phoenix t !`Jse>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y7\"[<E`(V  
Fqq6^um  
for_each(v.begin(), v.end(), nt1CTWKM8^  
(  v9RW5  
do_ *V^ #ga#A  
[ is; XmF*5=  
  cout << _1 <<   " , " O>y'Nqz  
] MhEw _{?  
.while_( -- _1), !eR3@%4  
cout << var( " \n " ) m4w ') r~  
) )emOKS  
); t@oK~ Nr  
`iKj  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: * A|-KKo\  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor u0)7i.!M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p0p4Xh1 e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'XOX@UH d  
8iQ[9  
kYwb -;  
template < typename Cond, typename Actor > mg:!4O$K  
class do_while iTo k[uJ}  
  { `s#Hq\C  
Cond cd; m`? MV\^  
Actor act; A1Y7;-D  
public : <G8w[hs  
template < typename T > %GEJnJ  
  struct result_1 &NZfJs  
  { t/oN>mQG  
  typedef int result_type; "VxWj}+]  
} ; ,{eU P0]  
h&@R| N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |aToUi.Q%  
x<i}_@Sn_+  
template < typename T > L #[]I,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X<OSN&d  
  { #.B"q:CW*P  
  do =nUW'  
    { [`=LTBt  
  act(t); #_  C  
  } &fP XU*l4  
  while (cd(t)); ~|Y>:M+0Z  
  return   0 ; &:B<Q$g#  
} B#%; Qc  
} ; V_n<?9^4  
X26   
%bXtKhg5eJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Mn:/1eY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7cg*|E@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -ZOBAG*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 th5g\h%j*  
下面就是产生这个functor的类: Wo$%9!W  
8euZTfK9e  
cTZ.}eLh  
template < typename Actor > ,38Eq`5&W  
class do_while_actor Tsb{25`+  
  { 'fwU]Hm  
Actor act; u0`o A  
public : yI{5m^s{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _A_ A$N~9  
p\v Mc\  
template < typename Cond > gieJ}Bv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]1-z! B4K  
} ; =TvzS%U  
ITuq/qts]A  
cF T 9Lnz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {4 >mc'dv  
最后,是那个do_ bEuaOBc  
R! s6% :Yg  
oSb, :^Wl  
class do_while_invoker >n5:1.g  
  { xom<P+M!|  
public : PG5- ;i/  
template < typename Actor > 0pe3L   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +0z 7KO%^^  
  { YMpf+kN  
  return do_while_actor < Actor > (act); }}{!u0N},V  
} %Tn#-  
} do_; N^?9ZO   
Wk;5/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Pj#'}ru!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {y kYW%3s  
最后来说说怎么处理break和continue XV>JD/K2  
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。 ~rbIMF4T`]  
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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