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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <qGxkV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >PuQ{T I  
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, (yrN-M4~t  
:3b.`s(M  
boS=  
A |u-VXQ  
  class filler B@w/wH  
  { /_SQKpic  
public : ibH!bS{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hXnfZx%  
} ; A(eB\qG  
PH.g+u=v  
;gGq\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: or,:5Z  
FYs]I0}|  
8;Zz25*  
hKnAWKb0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x" lcE@(  
y>^FKN/  
8Sxk[`qx\K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bT7+$^NHf  
36e  
r[g  
xO[V>Ud  
二. 战前分析 "UX/yLc3(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <*Nd%Ca  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mF:Pplf<  
=U7P\s w2  
NC%96gfD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 60TM!\  
  /* --------------------------------------------- */ <$(y6+lY  
vector < int *> vp( 10 ); }1 ,\ *)5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]sTbEw.[  
/* --------------------------------------------- */ \&_pI2X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); po\(O8#5U  
/* --------------------------------------------- */ 2cEvsvw>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {8I,uQO  
  /* --------------------------------------------- */ S=}1k,I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); brCXimG&jo  
/* --------------------------------------------- */ 'Zs3b4n8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {o SdVRI  
j(A>M_f;  
a[Nm< qV05  
iGPrWe@.  
看了之后,我们可以思考一些问题: {p.^E5&  
1._1, _2是什么? .Hnhd/ c  
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。 !>\&*h-Cm#  
2._1 = 1是在做什么? A+|bJ>q  
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。 'ZJb`  
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。 >?O?U=:<  
G2<$to~{  
vHZq z<  
三. 动工 jW]"Um-]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b(oe^jeGz  
tD*k   
)T6:@n^]h  
qt(4?_J  
template < typename T > z3Yi$*q <  
class assignment 5dGfO:Dy_  
  { 9wlp AK  
T value; -T}r$A  
public : 15@2h  
assignment( const T & v) : value(v) {} r+8)<Xt+p  
template < typename T2 > yAAV,?:o[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #+QJ5VI :  
} ; uI$n7\G!  
~!S/{Un   
Llkh kq_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IQ$!y,VJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c2t`i  
R#3zGWr~  
lz!(OO,g  
6cd!;Ca  
  class holder g$ HL::  
  { No"i6R+  
public : @0]w!q  
template < typename T > 0C;Js\>3]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8 :WN@  
  { Ni8%K6]z  
  return assignment < T > (t); (/At+MF3E  
} ^vxx]Hji  
} ; BTD_j&+(  
EnGh&]  
#]dq^B~~  
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: gg.]\#3g  
& #JYh=#  
  static holder _1; 118lb]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6fo\ z2  
@  R[K8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `*cqT  
而不用手动写一个函数对象。 j85B{Mab&  
FShUw+y  
w[F})u]E  
v-N4&9)%9  
四. 问题分析 =/}Rnl+c  
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。 !ui t  
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。 oKYa ?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8o[gzW:Q)U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "n]x%. *  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >;XtJJS  
[ :)F-  
五. 问题1:一致性 "f8,9@  
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?| hP8w3gl_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^, YTQ.O  
>-\^)z  
struct holder sBYDo{0 1  
  { JN:L%If  
  // @D=B5f@(o  
  template < typename T > k>F!S`a&m  
T &   operator ()( const T & r) const 2Y%7.YX"  
  { lX%-oRQ/os  
  return (T & )r; sVr|kvn2  
} +_ /ys!  
} ; L){V(*K '  
c]Gs{V]\  
这样的话assignment也必须相应改动: 2z*}fkJ  
@`)>- k  
template < typename Left, typename Right > gm pY[  
class assignment Xq )7Im}?  
  { jI'?7@32`  
Left l; vmEn$`&2t  
Right r; 4lR+nmAZ  
public : .71ZeLv*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CVvl &on  
template < typename T2 > W4$aX5ow$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  S!#5  
} ; 4i.&geX A.  
@54$IhhT~  
同时,holder的operator=也需要改动: n_4.`vs  
 Uj\t04  
template < typename T > M*bsA/Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y[vP]7-  
  { 2+I5VPf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [u;(4sa}  
} +,,dsL  
.wp[uLE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;~DrsQb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y\j[\UZKO  
G~DHNO6  
return l(rhs) = r; ~Er0$+q=Y;  
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。 [T4{K &  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #'O9Hn({  
:%33m'EV}  
template < typename Tp > 7FkiT  
class constant_t iDX<`)  
  { 50|nQ:u,  
  const Tp t; ( tq);m&  
public : 7XT(n v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} IJKdVb~   
template < typename T > (^W :f{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;hODzfNkS  
  { P`O`Mw EAf  
  return t; J/D~]U  
} v(R^LqE  
} ; ={v(me0ZPb  
U\, N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JL!^R_b&c  
下面就可以修改holder的operator=了 \D' mo  
m>48?%  
template < typename T > M@7U]X$g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !~RK2d  
  { wLiPkW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _.R]K$U  
} O-ENFA~E;v  
Nt_sV7zzb  
同时也要修改assignment的operator() !<=(/4o&P  
!( +M  
template < typename T2 > ]mi\Y"RO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cAGM|%  
现在代码看起来就很一致了。 bf=\ED^  
hrD2 -S  
六. 问题2:链式操作 ctHQZ#.[(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o3\^9-jmp  
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。 f3n^Sw&Q(Q  
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。 ?./fVoA]V  
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。 1u5^a^O(|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]K8G}|Wy6  
IY6Qd4157  
template < typename T > (w2lVL&   
struct result_1 %scIZCrI~  
  { h?;03>6A&]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A@?-"=h}  
} ; x4>"m(&%  
-6WSYpHV  
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: |OAiHSW"V  
BMQ4i&kF|  
template < typename T > ~N}Zr$D  
struct   ref 6AdUlPM  
  { x5xMr.vm  
typedef T & reference; #@w/S:KbJt  
} ; A'uaR?  
template < typename T > 7O%^4D  
struct   ref < T &> %-$ :/ N  
  { 5M9o(Z\AF  
typedef T & reference; 9@lG{9id?  
} ; nj00g>:>  
b?cO+PY01  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G9xO>Xp^Al  
u\iKdL  
template < typename T > oxeIh9 E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y xT}hMa  
  { RrH{Y0  
  return l(t) = r(t); |H,WFw1%}  
} AqQ5L>:Gq  
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。 9bRUN<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GutiqVP:B  
;5$ GJu(  
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 DWx;cP8[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p:$v,3:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 eHKb`K7C.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {/N8[?zML  
最后的布局是: ge%QbU1J  
                Add 4Ozcs'}  
              /   \ IY[qWs  
            Divide   5 @*L-lx  
            /   \ i"Hc(lg  
          _1     3 3G 5xIr6   
似乎一切都解决了?不。 (RrC<5"  
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。 D+ .vg?8  
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。 5]CaWFSmT  
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: 3LJ\y  
=_3rc\0  
template < typename Right > Eb6cL`#N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &}C-W* f,Z  
Right & rt) const KRn[(yr`%  
  { yKK9b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @].!}tz  
} xzfugW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XV4aR3n{Q  
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。 P.k>6T<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。 Uc ,..  
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。 ps8tr:T^=  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 65U\;Ew  
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? khT[  
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: 0 |?N  
1^GRUbOU[  
template < class Action > @q># ]8  
class picker : public Action xQzW6H|  
  { %qE"A6j  
public : FL^t} vA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vF~q".imC  
  // all the operator overloaded l= Jw6F+5  
} ; pV\> ?  
Z-_Xt^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。 .!lLj1?p  
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: a+O?bO  
73]t5=D:  
template < typename Right > o$U{.#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qe e_wx  
  { cH:&S=>h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i PG:w+G  
} 'L9hM.+  
+eKLwM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +R;LHRS%  
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。 SD8>,  
umAO&S.+M  
template < typename T >   struct picker_maker 8cMX=P  
  { <s|.2~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ci:|x =  
} ; |)0Ta 9~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2 w! 0$  
  { 3,*A VcQA  
typedef picker < T > result; PQYJn x}  
} ; WD[jEWMV7D  
luac  
下面总的结构就有了: |f1^&97=+  
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。 ZWjje6  
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。 s?k:X ~m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >\J<`  
至此链式操作完美实现。 1P 'L<z  
8I#^qr5  
Y,,Z47% E  
七. 问题3 hcYqiM@8>  
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。 d1t_o2  
xb9^WvV  
template < typename T1, typename T2 > 4f ~q$Sf]<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K)[\IJJM  
  { kVt/Hhd9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <HS{A$]  
} =`N 0  
U#w0E G  
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: )$a6l8  
i$ hWX4L  
template < typename T1, typename T2 > QR~4Fe  
struct result_2 T/%Y_.NtU  
  { ,VUOsNN4\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ux6)K= ]  
} ; RF -c`C  
/n$R-Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? E&L ml?@  
这个差事就留给了holder自己。 HB*BL+S06  
    'Ce?!U O  
d$E>bo-\   
template < int Order > 0a@tPskV  
class holder;  z.2UZ%:  
template <> $/(``8li_  
class holder < 1 > [(TmAEON  
  { Q.V@Sawe5  
public : nG?Z* n  
template < typename T > 8NE[L#k  
  struct result_1 H<g8u{ $  
  { =eDC{/K  
  typedef T & result; u$ o 19n  
} ; ;yjw(OAI*  
template < typename T1, typename T2 > I*a .!/$)  
  struct result_2 -y3[\zNe  
  { Hl{ul'o  
  typedef T1 & result; *&h]PhY  
} ; ft0d5n!ui4  
template < typename T > cf"!U+x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6e5A8e8"]  
  { BV/ ^S.~  
  return (T & )r; as y:[r"  
} meThjCC  
template < typename T1, typename T2 > Gb"kl.j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y=<zR9f`  
  { "Z&_*F.[O  
  return (T1 & )r1; [{& OcEf  
} >>y\idg&:  
} ; f/0k,~,*  
B(eiRr3  
template <> YbZ?["S&  
class holder < 2 > d]sg9`  
  { JLu$UR4  
public : YT)1_>*\  
template < typename T > Su +<mW  
  struct result_1 NQiu>Sg  
  {  zNn  
  typedef T & result; el<[Ng[  
} ; +J A\by  
template < typename T1, typename T2 > XC}2GHO<  
  struct result_2 Y q|OX<i`K  
  { H xc>?  
  typedef T2 & result; d5{RIM|  
} ; 9 *v14c%  
template < typename T > ku>Bxau4>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7[R`52pP  
  { ALInJ{X  
  return (T & )r; |GPY bxzc  
} K 4{[s z  
template < typename T1, typename T2 > 7<2^8 `  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F`Z?$ 1  
  { ,#0#1k<Dm  
  return (T2 & )r2; (58r9WhS  
} #W_-S0>&  
} ; 'cK{FiIT  
5;XU6Rz!  
or7l} X  
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> >。 *8u<?~9F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a%an={  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5~#oQ&  
w-@6qMJ  
return l(i, j) = r(i, j); ye}86{l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J~ *>pp#U  
G#E8xA"{/  
  return ( int & )i; IkGM~3e  
  return ( int & )j; 0/%RrE  
最后执行i = j; U` )d `4"  
可见,参数被正确的选择了。 tpgD{BY^wJ  
b`;&o^7gMO  
g]?>6 %#rA  
u:wf :^  
<<@F{B7h  
八. 中期总结 /7.//klN  
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: +*e Vi3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <0Gk:NB,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -xyY6bxL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nVP|{M  
Udjn.D  
jG#e% `'  
^ZBTd5t#  
/}eb1o  
%hz5)  
九. 简化 Y%(8'Ch  
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。 Q5 o0!w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YCdtf7P=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: #nj;F'O](  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z\WyL;  
  +-*/&|^等 *d 4A3|  
2. 返回引用。 lgb q^d  
  =,各种复合赋值等 srKEtd"  
3. 返回固定类型。 7$R^u7DZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6mxzE3?G  
4. 原样返回。 ClPE_Cfw~  
  operator, 52'6wwv6?  
5. 返回解引用的类型。 $$B#S '  
  operator*(单目) @FRas00)|  
6. 返回地址。 I(/*pa?m{  
  operator&(单目) ? Z2`f6;W4  
7. 下表访问返回类型。  -f<}lhmQ  
  operator[] =C7<I   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "837b/>/  
  operator<<和operator>> = ^%*:iT  
h=kC3ot\  
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。 4`+R |"4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q1rD>n&d  
%."w]fy>P  
template < typename Left > \@{TF((Y  
struct value_return ))7CqN  
  { fUq #mkq}  
template < typename T > h5v=h>c  
  struct result_1 .W\x{h  
  { PM)nw;nS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gBXoEn]  
} ; {!1RlW  
' 'p<C)Q  
template < typename T1, typename T2 > py%:,hi  
  struct result_2 X'/'r.b6  
  { [z'jL'\4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rX?%{M,xFw  
} ; !~xlze   
} ; q0nIJ(  
UhU"[^YO  
b4(,ls  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fBBtS S  
g6OPYUPg  
下面我们来剥离functor中的operator() @oD2_D2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NjO_Y t  
zS`KJVm  
return l(t) op r(t) S>s+ nqcP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M'pIAm1p  
return op l(t) j.\0p-,  
return op l(t1, t2) E!=Iz5  
return l(t) op >H,E3Z  
return l(t1, t2) op sH%Ts@Pl  
return l(t)[r(t)] MG^YT%f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FA%V>&;`  
UC.kI&A  
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: 4)p ID`  
单目: return f(l(t), r(t)); ,@zw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,}l|_GGj  
双目: return f(l(t)); 2g5jGe*0  
return f(l(t1, t2)); n.G.f bO  
下面就是f的实现,以operator/为例 [|\#cVWs  
KC8  
struct meta_divide ]VS:5kOj`  
  { {f;DhB-jj  
template < typename T1, typename T2 > PE?ICou  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CF : !  
  { F;T;'!mb  
  return t1 / t2; Bc'Mj=>;  
} 5+q dn|9%T  
} ; TQQh:y  
_SMi`ie#  
这个工作可以让宏来做:  I*n]8c  
Qve5qJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hG272s2  
template < typename T1, typename T2 > \ \:2z!\iP`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tY#Zl 54~{  
以后可以直接用 27}0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XI,=W  
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 CQ7NQ^3k  
(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。。。) ?[)V  
S.pXo'}  
}-Jo9dNs  
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 B) dG:~  
XQ8q)B=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *aGJ$ P0  
class unary_op : public Rettype C(M?$s`  
  { 1E0!?kRK  
    Left l; 3jHE,5m  
public : 7W>(T8K X\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G?Za/G  
w zi7pJjXh  
template < typename T > qI<c47d;q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }[(v(1j='~  
      { _`,ZI{.J^  
      return FuncType::execute(l(t)); /L./-92NH4  
    } u~~ ~@p  
wn\ R|'Rdz  
    template < typename T1, typename T2 > v4Kf{9q#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]2A2<Q_,  
      { ?6h~P:n.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n3$u9!|P  
    } 3#eAXIW[  
} ; -vc ,O77z"  
t[MM=6|Wb  
imB/P M  
同样还可以申明一个binary_op alBnN<UM  
E%a&6W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K#VGG,h7Y  
class binary_op : public Rettype p[)yn%uh  
  { :SY,;..3e  
    Left l; ^)h&s*  
Right r; -z%->OUu  
public : KEf1GU6s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;j+*}|!  
xc7Rrh]}  
template < typename T > '}-QZ$|*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9WV8ZP  
      { PH'n`D #  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XV,ce~ro[  
    } 4 []!Km  
A=70UL  
    template < typename T1, typename T2 > dJlK'zK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U8@P/Z9  
      { p&D7&Sb[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3sDyB-\&  
    } 9#kk5)J  
} ; O'QnfpQ*9  
12: Q`   
XEN-V-Z%*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 y. (m#&T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *:`fgaIDa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O3pd5&^g  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 K cW 5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {\|XuCF#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 fuWAw^&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vFeR)Ox's  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) GH&5m44   
下面是修改过的unary_op *xpPD\{k  
~RZN+N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nP|ah~ q  
class unary_op ngk:q5Tp  
  { ^ (J%)&_\3  
Left l; Nz%pl!  
  J|HV8  
public : IoV"t,  
zvfdfQ-i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E,ooD3$h  
i+lq:St  
template < typename T > G;U SVF-'K  
  struct result_1 0T 0I<t  
  { K1-RJj\L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -iFFXESVX  
} ; *z_`$Y  
=5:kV/p  
template < typename T1, typename T2 > ZVit] 3hd  
  struct result_2 ~{N#JOY}Z  
  { z]=Ks_7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NdRE,HWd?$  
} ; q6x}\$mL  
JIc9csr:b  
template < typename T1, typename T2 > @ ]42.oP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8: uh0  
  { )QmmI[,tq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K9 K.mGYc  
} XXQC`%-]<i  
' -aLBAxy  
template < typename T > TGjxy1A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $}EARW9  
  { n"Jj'8k  
  return OpClass::execute(lt(t)); hqwsgJ  
} wzZ]| C(vp  
Zjs,R{  
} ; D7c+/H@PF  
nFro#qx  
$jBi~QqOf  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8 -w|~y';  
好啦,现在才真正完美了。 *Tmqs@L  
现在在picker里面就可以这么添加了: gLx?0eBBA  
T>&dPVmG,  
template < typename Right > u!fZ>kS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6.a>7-K}%  
  { ^{NN-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0XE(vc!  
} x_l8&RIB*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nppSrj?  
Svs&?B\}{6  
er>{#8 P  
.I>CL4_  
ZY;g)`E1  
十. bind ")NQwT}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 KCqz]  
先来分析一下一段例子 h,]lN'JG{  
kpk ^Uw%f  
DYe w6B-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dLf ;g}W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TBHd)BhI.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0 eOdE+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 'SIc2H  
我们来写个简单的。 U)3?&9H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;zWiPnX}  
对于函数对象类的版本: 2"o <>d  
[u-=<hnoa  
template < typename Func > Q1H.2JXr  
struct functor_trait % 5BSXAc  
  { C3 m_sv#e  
typedef typename Func::result_type result_type; Gr3 q  
} ; DG3Mcf@5  
对于无参数函数的版本: ADMeOdgca  
Q0Gfwl  
template < typename Ret > c{T)31ldW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F-$NoEL  
  { 48!F!v,j)x  
typedef Ret result_type; ]!@!qp@  
} ; "{jVsih0  
对于单参数函数的版本: `"$9L[>  
A~L Ti  
template < typename Ret, typename V1 > XU}" h&>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T8j<\0WW  
  { V7+/|P_  
typedef Ret result_type; ^q<EnsY  
} ; }5X.*wz  
对于双参数函数的版本: QKoJxjR=^  
T$V8 n_;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mrVN&.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fo I:`]2"*  
  { 4@-Wp]  
typedef Ret result_type; %Wc$S]>i  
} ; #4Cf-$J  
等等。。。 lB|.TCbW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E/E|*6R  
&(20*Vn,O  
template < typename Func > mUiJ@  
struct func_return (k%r_O6  
  { pU u')y  
template < typename T > D P:}<  
  struct result_1 %\%&1  
  { mn\GLR.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qb:.WMj[q+  
} ; XK(aH~7xme  
>rFM8P(  
template < typename T1, typename T2 > ==bT0-M.~  
  struct result_2 @_h=,g #@  
  { v/`#Gu^P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .GW)"`HbU  
} ; Ba n^wX  
} ; =1mIk0H`  
3LVL5y7|  
&2W`dEv]?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f{'N O`G  
JJP!9<  
template < typename Func, typename aPicker > y<y9'tx  
class binder_1 _Aw-{HE'  
  { j9= )^?  
Func fn; v)'Uoe"R%  
aPicker pk; @9MrTP  
public : EFs\zWF  
a & 6-QVk  
template < typename T > I>>X-}  
  struct result_1 qPCI@5n3T?  
  { {|Fn<&G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  V#+J4   
} ; f:9qId ;/M  
L!2Ef4,wAz  
template < typename T1, typename T2 > 0#F<JsO|u  
  struct result_2 "04:1J`  
  { Aac7k m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x2g=%K=  
} ; NbUibxJ  
eZ(o_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {d,^tG}  
@OC*:?!4  
template < typename T > c5{3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T{ /\q 5  
  { zc>LwX}<  
  return fn(pk(t)); m] @o1J  
} TI3@/SB>  
template < typename T1, typename T2 > FsfP^a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 46c0;E\9  
  { hx@E,  
  return fn(pk(t1, t2)); @ds.)sKA>  
} :?7^STc  
} ; rf$ eg  
bw[K^/  
 ~&_BT`a  
一目了然不是么? cA+O]",}  
最后实现bind }4xz,oN  
$ 2k9gO  
~"vRH  
template < typename Func, typename aPicker > p,#**g:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e&=T`  
  { 5U/C 0{6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p%CcD]o  
} y~+U(-&.  
Y!CGuLHL`[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4)d#dy::\  
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。 .A <n2-  
':T6m=yv  
十一. phoenix TfFH!1^+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %>:d5"&Lbs  
m?<5-"hz  
for_each(v.begin(), v.end(), &$_#{?dPt  
( P.]O8r  
do_ D-\z'gS  
[ {>>Gc2UT  
  cout << _1 <<   " , " x% Eu.jj  
] p87VJ}  
.while_( -- _1), <(2,@_~@r  
cout << var( " \n " ) M'ZA(LVp  
) %ZZW p%uf  
); k+Ay^i}s.  
+?bOGUik  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #pp6 ycy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =tfS@o/n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `T$CUlt6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4031~A8  
3 e<sNU?  
Vu1X@@z  
template < typename Cond, typename Actor > {@<EVw  
class do_while jX{t/8v/s4  
  {  .tRWL!  
Cond cd; J"]P" `/  
Actor act; E3o J;E  
public : MIWI0bnf  
template < typename T > cvQ MZ,p  
  struct result_1 >t}0o$\?E  
  { [ncOtDE  
  typedef int result_type; ZG)%vB2c  
} ; /s^O M`5  
fk:oCPo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q::6|B,G  
}\)O1  
template < typename T > ]!04L}hy|P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i.*Utm`1"e  
  { qUF}rl S=r  
  do iKuSk~  
    { bZ*J]1y(.  
  act(t); 3_+$x 4%  
  } Fm{`?!  
  while (cd(t)); ` SO"F,  
  return   0 ; 4F>?G{ci  
} <eG8xC  
} ; *%xmCP J  
X3;|h93.a  
or1D 6 *'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &B5@\Hd;  
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。 }[*BC5{>  
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。 o  w<.Dh  
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。 ] 6rr;S  
下面就是产生这个functor的类: y9L:2f\  
Wo+'j $k  
rN%aP-sa<  
template < typename Actor > 2Aq%;=+*  
class do_while_actor X"qC&oZmf  
  { :TzHI    
Actor act; d*xKq"+ &E  
public : C~dD'Tq]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i@}/KT  
U[UjL)U  
template < typename Cond > W{2(fb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q>}*l|Ci  
} ; I`e |[k2  
J 4EG  
3<nd;@:-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %}asw/WiUa  
最后,是那个do_ {qHf%y&[  
2_]"9d4  
>>C(y?g  
class do_while_invoker HO(9 )sK  
  { 0*KU"JcXd  
public : [LJ1wBMw  
template < typename Actor > T};fy+iq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E#=slj @  
  { r!vSYgee  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;8 D31OT  
} 7TjK;w7xS.  
} do_; 7#BpGQJQ  
wZA(><\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "`AIU}[_I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UlN+  
最后来说说怎么处理break和continue D20n'>ddg  
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。 E|jbbCZy2  
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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