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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ty?cC**  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N#_H6TfMG  
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, `4J$Et%S  
K\Wkoi5  
iOghb*aW  
p?OoC  
  class filler Dw.J2>uj  
  { k1~&x$G  
public : cOJo3p;&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jvL[ JI,b  
} ; NH4#  
IHac:=*Q  
rglXs  
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: ~q.F<6O  
p8O2Z? \  
$7ZX]%<s  
x|Bf-kc[#Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1.GQau~  
O,f?YJ9S  
<iC(`J$D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i-_mTY&M  
M5X&}cN6  
%ntRG !  
/$?}Y L,  
二. 战前分析 Xl#ggub?  
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。 A?P_DA  
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 r),kDia  
IOmfF[  
.t!x<B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +I|vzz`ZVr  
  /* --------------------------------------------- */ KkbDW3-  
vector < int *> vp( 10 ); 7Ovi{xd@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^jZbo {  
/* --------------------------------------------- */ Ow,w$0(D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [RhO$c$[\  
/* --------------------------------------------- */ |/{=ww8|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SY\ gXO8k  
  /* --------------------------------------------- */ ",; H`V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~B?y{  
/* --------------------------------------------- */ 8cIKvHx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ve; n}mJ?  
/ zPO  
@qAS*3j  
;?p>e'  
看了之后,我们可以思考一些问题: V**~m9f  
1._1, _2是什么? V U3upy<  
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。 $<EM+oJ|ER  
2._1 = 1是在做什么? p_%Rt"!  
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。 8(~ h"]`!  
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。 %dVZ0dl  
H<,gU`&R  
$'M!HJxb  
三. 动工 iqWQ!r^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: on `3&0,.  
6LIJ Q  
HIZe0%WPw  
W^l-Y %a/o  
template < typename T > 2E'UZ m  
class assignment !%c\N8<>GD  
  { )jP1or  
T value; Yc?*dUV  
public : e(t\g^X  
assignment( const T & v) : value(v) {} `X&gE,Ii  
template < typename T2 > /a4{?? #e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4|DWOQ':  
} ; (O3nL.  
-uf|w?  
F={a;Dvrn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UP,c|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 83#mB:^R  
}o`76rDN  
(f"4,b^]  
yY q,*<G  
  class holder [{,1=AB  
  { SO!8Di  
public : CLRdm ^B  
template < typename T > SwMc pNo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XwaXdvmK  
  { q(84+{>B  
  return assignment < T > (t); fNFY$:4X  
} C~/a-  
} ; &F~T-i>X  
4.t-i5  
H/M@t\$Dc  
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: 3[*}4}k9  
.$vK&k  
  static holder _1; _oeS Uzq.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oOFVb5qoFU  
fz "Y CHe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 61U09s%\0  
而不用手动写一个函数对象。 =dN@Sa/  
N;`n@9BF  
8Zd]wYO  
=T7.~W  
四. 问题分析 0o&5 ]lEe  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]D\D~!R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 VI *$em O0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l*G[!u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X"%gQ.1|{j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yJIscwF  
o }m3y  
五. 问题1:一致性 9hyn`u.  
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?| ;Rl x D 4p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jmG~UnM  
CU!Dhm/U  
struct holder b&U62iq  
  { c7H^$_^=  
  // } 0y"F  
  template < typename T > pMM8-R'W-  
T &   operator ()( const T & r) const ]7A'7p $Y  
  { !j-Z Lq:;  
  return (T & )r; G 01ON0  
} A,!-{/wc  
} ; &$H!@@09|w  
=7UsVn#o  
这样的话assignment也必须相应改动: J#83 0r(-  
cFXp  
template < typename Left, typename Right > [dz _R  
class assignment B%68\  
  { I7 ]8Y=xf  
Left l; N?8!3&TiV  
Right r; f _:A0  
public : Zv{'MIv&v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n `Ac 3A  
template < typename T2 > #KvlYZ+1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CWKm(@"5  
} ; ;$Jo+#  
{P-):  
同时,holder的operator=也需要改动: 1|=A*T-<M  
|Y.?_lC  
template < typename T > {M)Nnst"~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &H+xzN  
  { 'Pbr v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rPm x  
} yB!dp;gM{  
x4O~q0>:Le  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +kD R.E:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `WS&rmq&'  
v"0J&7!J  
return l(rhs) = r; DHRlWQox  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -Lg Ei3m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l U]nd[x  
R.3q0yZ wF  
template < typename Tp > cWm$;`Q#\  
class constant_t # f\rt   
  { FP>2C9:d  
  const Tp t; %z$#6?OK^  
public : 0n'_{\yz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cZ3v=ke^  
template < typename T > _yT Ed"$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1\.pMHv/  
  { ?V=CB,^  
  return t; Iu6   
} W%w~ah|/]  
} ; 0*v2y*2V  
Gq P5Kx+=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $:^td/p J  
下面就可以修改holder的operator=了 ,#K'PB4E  
[D1Up  
template < typename T > 19] E 5'AI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ee=D1qNu;  
  { +w~oH=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @(lh%@hO  
} l+b~KU7~l  
|vC~HJpuv'  
同时也要修改assignment的operator() E" vS $  
2KZneS`  
template < typename T2 > ;FEqe 49  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [fy LV`  
现在代码看起来就很一致了。 K)P%;X  
Tj- s4x  
六. 问题2:链式操作 O".=r}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QsW/X0YBv  
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。 1 TXioDs=_  
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。 "Y.y:Vv;  
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。 V.2_i*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e}W)LPR!  
phz&zl D  
template < typename T > FGkVqZ Y2?  
struct result_1 |l!aB(NW  
  { 'hf8ZEW9'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yDh6KUK  
} ; D/' dTrR  
+H2Qk4XFB  
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: 4Po_-4  
C9;kpqNG#u  
template < typename T > c*M} N?|6  
struct   ref ,"ql5Q4  
  { "Rl}VeDY  
typedef T & reference; K<J9 ~  
} ; DaVa}  
template < typename T > LIrb6g&xj_  
struct   ref < T &> F:ELPs4"  
  { .G\7cZ  
typedef T & reference; :E?V.  
} ; #A.@i+Zv  
54qFfN8O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fc@A0Hf  
13 wE"-  
template < typename T > 048kPXm`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XX~,>Q}H=  
  { M^I(OuRMeI  
  return l(t) = r(t); hv+zGID7  
} PI<vxjOK`  
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。 1YMh1+1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2T`!v  
=R\]=cRbg  
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 rM "l@3hP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OrG).^l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [S<";l8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i6N',&jFU  
最后的布局是: S tyfB  
                Add .|=\z9_7S8  
              /   \ E} .^kc[(4  
            Divide   5 . ]M"# \  
            /   \ 92-I~ !d  
          _1     3 A)KZa"EX  
似乎一切都解决了?不。 N uI9iU  
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。 y> (w\K9W  
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。 8>%hz$no=  
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: (iGTACoF  
~{gqsuCCL  
template < typename Right > zMJT:7*`|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const We z 5N  
Right & rt) const Q=:|R3U/  
  { BORA(,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U ;I9 bK8  
} Aa]"   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t:c.LFrF  
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。 CH/rp4NeSy  
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。 "h ^Z  
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。 )CyS#j#=  
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。 F&Hrk|a  
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? F<w/PMb  
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: ZG@q`<:j  
IM+ o.@f-  
template < class Action >  LIdF 0  
class picker : public Action h1(4Ic  
  { Np)lIGE  
public : :i7;w%B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]N[ 5q=A5  
  // all the operator overloaded )_NO4`ejs/  
} ; Q7A MRrN  
|D.ND%K&  
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。 ;=UsAB]  
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: WjjB<YKzF  
{_dvx*M  
template < typename Right > U%<Inb}ad  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d5l UGRg  
  { QdC<Sk!G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a}u Sm/S  
} . [ mR M  
*9i{,I@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KGpA2Nx  
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。 s9d_GhT%-  
FGQzoS  
template < typename T >   struct picker_maker v9UD%@tZ  
  { #o2[hibq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q5_o/wk  
} ; o`RKXfCq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o? $.fhD   
  { 6`-jPR  
typedef picker < T > result; {zFMmPid  
} ; [fIg{Q  
 7[wieYj{  
下面总的结构就有了: 3[f): u3"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <^uBoKB/f  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3D(0=$ W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <Ok3FE.K  
至此链式操作完美实现。 VD\=`r)nT  
e0 T\tc  
A+)`ZTuO  
七. 问题3 dq[xwRU1  
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。 qyNyBr?  
"wHFN>5B  
template < typename T1, typename T2 > E+JqWR5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tRfo$4#NY  
  { 2 Vrw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PiYxk+N  
} OBAi2Vw  
)>- =R5ZV  
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: O0y_Lm\  
O8.5}>gDn.  
template < typename T1, typename T2 > WeiFmar  
struct result_2 puM3g|n@  
  { @|%2f@h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wiu"k%Qsh  
} ; '6Q =#:mc\  
uR r o?m<  
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? |H+Wed|  
这个差事就留给了holder自己。 ZJ[ ??=Gz  
    abLnI =W`  
8pgEix/M5o  
template < int Order > Vy, DN~ag  
class holder; }!C)}.L<  
template <> > "=>3  
class holder < 1 > igR";OQk  
  { 7x4PaX(  
public : J S_]FsxD  
template < typename T > /d<P-!fK  
  struct result_1 Tyf`j,=  
  { fx>4  
  typedef T & result; 9j9TPyC/2  
} ; ~O &:C{9=  
template < typename T1, typename T2 > <<R*2b  
  struct result_2 q(2'\ _`u  
  { )f<z% :I+Z  
  typedef T1 & result; 3x'|]Ns  
} ; $@"g^,n  
template < typename T > h{HHLR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lv+TD!b   
  { ]F'e aR  
  return (T & )r; `, Tz Q  
} 6MMOf\   
template < typename T1, typename T2 > JHTSUq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -0x #  
  { =mp;.k95  
  return (T1 & )r1; l#Y,R 0  
} U/l&tmIVY  
} ; 'Xq| Kf (  
o]M5b;1  
template <>  DwE[D]7o  
class holder < 2 > 8i#2d1O  
  { !58@pLJw  
public : !\.pq  2  
template < typename T > jQ^|3#L\  
  struct result_1 R3&Iu=g  
  { wHMX=N1/  
  typedef T & result; DjQFi  
} ; '=8d?aeF  
template < typename T1, typename T2 > 'XP7" N47O  
  struct result_2 MJ [m  
  { LR.<&m%~.  
  typedef T2 & result; 41?HY{&2  
} ; /zVOK4BqN+  
template < typename T > B; h"lv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .jT#:_  
  { 9c,'k#k  
  return (T & )r; YvyNHW&  
} mQ 26K~  
template < typename T1, typename T2 > =Qj{T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c>:wd@w  
  { 9} M?P  
  return (T2 & )r2; Hp!-248S  
} k],Q9  
} ; rgtT~$S  
=BAW[%1b  
0 e ~JMUb  
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> >。 Z!zF\<r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f=gW]x7'R+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V/ uP%'cd  
'3D XPR^B6  
return l(i, j) = r(i, j); F {4bo$~>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PB`Y g  
x vl#w  
  return ( int & )i; 3z9d!I^>k  
  return ( int & )j; &n}f?  
最后执行i = j; qCpp6~]Um  
可见,参数被正确的选择了。 }1i`6`y1  
gANuBWh8T  
 J^5So  
e95Lo+:f  
(WO]Xq<  
八. 中期总结 <~'"<HwtK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vB|hZTW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aPfO$b:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J1RJ*mo7,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J76kkW`5  
QIvVcfM^  
hl(hJfp  
ju8q?Nyhs  
A_ N;   
;jvBF4Lb>  
九. 简化 l2rd9 -T  
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。 #;q dY[v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lN?qp'%H`  
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: =eXU@B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Yi+wC}   
  +-*/&|^等 `nv~NLkl  
2. 返回引用。 OXSmt DvJ  
  =,各种复合赋值等 \lf;P?M^  
3. 返回固定类型。 x_6[P2"PP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?o4C;  
4. 原样返回。 FR4QUk  
  operator, pW@Pt 3u  
5. 返回解引用的类型。 wb5baY9  
  operator*(单目) `maKN\;  
6. 返回地址。 ,+vy,<e&  
  operator&(单目) R_ ,UMt  
7. 下表访问返回类型。 Ug t.&IA  
  operator[] K'Tm_"[u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kmsb hYM)  
  operator<<和operator>> I{9QeR I  
&5spTMw8  
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。 O-~ 7b(Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AJ? r,!)  
wh\}d4gN  
template < typename Left > 2"kLdD  
struct value_return YY((V@|K  
  { 1s2>C!\  
template < typename T > EQyC1j  
  struct result_1 RO VW s/  
  { C]eSizS.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4Lh!8g=/  
} ; eJVjuG  
%C'?@,7C  
template < typename T1, typename T2 > DV+xg3\(>1  
  struct result_2 +xSHL|:b  
  { ^aMg/.j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5uNJx5g  
} ; YX7L?=;.@  
} ; DiScFx |rE  
KRLQ #,9  
3yY}04[9<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (G u zN  
nntuLuW  
下面我们来剥离functor中的operator() pV +|o.<C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +0%w ;'9z  
c74.< @w  
return l(t) op r(t) `d +Da=L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YTX,cj#D^&  
return op l(t) -MO#]K3<  
return op l(t1, t2) ./k/KSR  
return l(t) op @ ZwvBH  
return l(t1, t2) op =wHVsdNCN  
return l(t)[r(t)] Zq|I,l0+E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wd^':  
eV"h0_ox  
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: YTpSHpf@  
单目: return f(l(t), r(t)); )uIe&B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KB,j7 ~V  
双目: return f(l(t)); ;| 5F[  
return f(l(t1, t2)); zh`<WN&H  
下面就是f的实现,以operator/为例 wj<6kG  
/y#f3r+*2  
struct meta_divide =Z3F1Cq?  
  { mpEK (p  
template < typename T1, typename T2 > Sh~dwxp*"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }6}l7x  
  { r CHl?J  
  return t1 / t2; )!Z*.?  
} -M~:lK]n   
} ; du lI&_x  
GR.^glG?6  
这个工作可以让宏来做: kr5">"7  
}b"yU#`Q\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ He/8=$c%  
template < typename T1, typename T2 > \ qu6D 5t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;Ax }KN7  
以后可以直接用 C12Fl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uR4z &y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 PbgP\JeX  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "f2$w  
9:[  9v  
S6M}WR^,  
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 Mj?`j_X  
/-qNh >v4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :&rt)/I  
class unary_op : public Rettype H8zK$!  
  { B =T'5&  
    Left l; nH'e?>x~e  
public : Z1f8/?`W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D~fl JR  
b-?gw64#  
template < typename T > sPQQ"|wU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wY % }  
      { \?ZB]*Fu  
      return FuncType::execute(l(t)); sA/D]W.P  
    } fS:&Ak ];  
Y%aCMP9j~9  
    template < typename T1, typename T2 > l^-];|Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YQ)kRhFA  
      { TG?brgW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e/&{v8Hmb  
    } ]BZA:dd.G  
} ; q[ZTHd.-  
=tn)}Y.<e  
6qpJUkd  
同样还可以申明一个binary_op N7QK> "a  
,vawzq[oSy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "'.UU$]d  
class binary_op : public Rettype Z'W =\rl  
  { "1*:JVG  
    Left l; VG#EdIiI  
Right r; vjCu4+w($Z  
public : 3E]plj7$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^4hO  
Xp% v.M  
template < typename T > "5!oi]@>(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uc\Kg1{  
      { KYhwOGN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b<ZIWfs  
    } PO^ij2eS  
'<xXK@=KEI  
    template < typename T1, typename T2 > "ycJ:Xv49  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P%VSAh\|n  
      { ({)+3]x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mb3"U"ohs  
    } 4Uo&d#o)C-  
} ; cn3\kT*  
su( 1<S}  
rJT a  
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 F6|]4H.3Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  RVmh6m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EU;9 *W<  
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。 eHZws`W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (@VMH !3  
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。。。 70nqD>M4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L,`LN>  
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) X-Kh(Z  
下面是修改过的unary_op T!kN)#S  
q`a'gJx#y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1#2 I  
class unary_op MUc$ j&  
  { @ioJ] $o7  
Left l; [5b--O  
  [ /b2=>  
public : j0aXyLNX  
y9GoPC`z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]^7@}Ce_  
^|(LAjet  
template < typename T > 5d^sA;c  
  struct result_1 5m 4P\y^a  
  { =R|HV;9 h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]|a g  
} ;  A,<E\  
fOGFq1D  
template < typename T1, typename T2 > P>D)7 V9Hh  
  struct result_2 mdDOvm:&  
  { Sy_G,+$\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  'KL0@l  
} ; v$v-2y'%  
-f^tE,-  
template < typename T1, typename T2 > 6l x>>J!H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eJ-xsH*8  
  { p)-^;=<B3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,^< R{{{-A  
} & h)yro  
ED( Sg  
template < typename T > ..5CC;B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +GN(Ug'R  
  { ]Q1yNtN  
  return OpClass::execute(lt(t)); _6hQ %hv8  
} 1n8/r}q'H  
U9 s&  
} ; ?e4YGOe.  
-@2iaQ(5a2  
ltSU fI  
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 k]|~>9eY]  
好啦,现在才真正完美了。 $8h%a 8I  
现在在picker里面就可以这么添加了: o5PO =AN  
 9Q.Yl&A  
template < typename Right > xLajso1g69  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o:'MpKm  
  { )dw'BNz5hT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *:7rdzn  
} v!-pSa)3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 q YQl,w  
!9e=_mY  
~G&dqw/.-U  
`/+>a8  
\*?~Yj #  
十. bind ^z*t%<@[Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Wvh#:Z  
先来分析一下一段例子 _ 4~+{l+  
Q3~H{)[Kq  
Nh|uO?&C6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ; DR$iH-F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t{9GVLZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0Mm)`!TLSW  
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。 eo?bL$A[s  
我们来写个简单的。 oZgjQM$YP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _jVN&\A]mC  
对于函数对象类的版本: ^{`exCwM x  
q.bSIV|  
template < typename Func > 'H>^2C iM  
struct functor_trait 5C ]x!>kX  
  { ,&.!?0+  
typedef typename Func::result_type result_type; !;A\.~-!G  
} ; %sP*=5?vA  
对于无参数函数的版本: "&u@d~`-n  
H*R"ntI?w  
template < typename Ret > Bsvr?|L\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IEi^kJflU  
  { U7F!Z( 9  
typedef Ret result_type; 90rol~M&  
} ; =UQ3HQD  
对于单参数函数的版本: \}b%E'+_T  
vvMT}-!  
template < typename Ret, typename V1 > CAhXQ7w'Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gr2U6gi  
  { FW4<5~'  
typedef Ret result_type; W{+2/P  
} ; 3nQ`]5.Q w  
对于双参数函数的版本: #c!lS<z  
Qw*|qGvy^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C&%_a~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {VRf0c  
  { CHX#^0m.  
typedef Ret result_type; W ac&b  
} ; XpHrt XD  
等等。。。 va@Lz&sAE%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k4J+J.|  
!F$6-0%  
template < typename Func > gwMNYMI  
struct func_return F$]Pk|,  
  {  =:pJ  
template < typename T > d#FQc18v}k  
  struct result_1 bY:x8fl  
  { XRi8Gpg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q1 97mN+0  
} ; 73;GW4,  
CD~.z7,LC  
template < typename T1, typename T2 > Xx:"4l.w.  
  struct result_2 L="}E rmK  
  { >y 3=|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Aqtew+A&  
} ; h2R::/2.  
} ; 7{*>agQh  
gM:".Ee  
(\x]YMLH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k9!{IScq  
F JyT+  
template < typename Func, typename aPicker > q_58;Bv  
class binder_1 (!WD1w   
  { xb8!B  
Func fn; `|q(h Ow2  
aPicker pk; ~]2K ^bh8&  
public : 5rik7a)Z]  
kxv1Hn"`{E  
template < typename T > YaqJ,"GlT  
  struct result_1 7kE n \  
  { .Q 2V}D85  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j\M?~=*w  
} ; L!xi  
Gd85kY@w7  
template < typename T1, typename T2 > gcT%c|.  
  struct result_2 ?Ir:g=RP*  
  { ym1Y4,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  @q) d  
} ; P&Vv/D  
nu%*'.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wibNQ`4k  
cvL;3jRo  
template < typename T > =I_'.b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3JR+O <3D  
  { S f# R0SA  
  return fn(pk(t)); <a3 WKw  
} "w<#^d_6  
template < typename T1, typename T2 > R:qW;n%AF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZN0P:==  
  { ~P-mC@C  
  return fn(pk(t1, t2)); w7L) '9  
} 4Z0]oI X  
} ; v]UwJz3<  
/)O"l@ }U  
~k5W@`"W  
一目了然不是么? JxU5 fe  
最后实现bind Q7CsJzk~)  
[$UI8tV  
t]G:L}AOl  
template < typename Func, typename aPicker > X:{!n({r=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @H8EWTZ  
  { -KbYOb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !&E-}}<  
} :ShT|n7  
jPkn[W# 6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aN3;`~{9  
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。 e\/w'  
J'r^/  
十一. phoenix +=)+'q]S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jebx40TA3  
qH_Dc=~la  
for_each(v.begin(), v.end(), "m>81-0  
( u*9V&>o  
do_ rytyw77t(  
[ 1o>xEWt:0K  
  cout << _1 <<   " , " veECfR;  
] (/] J3  
.while_( -- _1), \~wMfP8  
cout << var( " \n " ) d0> zS  
) G3v5KmT  
); >yDZw!C  
/>>\IR  
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: hi[pVk~B)  
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 *VN6cSq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a8Wwq?@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xgtR6E^k  
}Y4qS  
8q7b_Pq1U  
template < typename Cond, typename Actor > 3G4-^hY<  
class do_while c:.eGH_f  
  { &%Tj/Qx  
Cond cd; ,R|BG  
Actor act; 93hxSRw  
public : oP.7/*p  
template < typename T > ddR>7d}N  
  struct result_1 Z3!`J&  
  { Ek}A]zC  
  typedef int result_type; u]@['7  
} ; _SkLYL!=9  
akQ7K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }ad|g6i`  
[Vt\$  
template < typename T > 8dhUBJ0_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i!Ga5v8n:  
  { <a+Z;>  
  do |Q>IrT  
    { a' IdYW0  
  act(t); ? =+WRjF  
  } E_LN]v  
  while (cd(t)); teVM*-  
  return   0 ; 4KrL{Z+}  
} dgePPhj  
} ; T[A 69O]v  
D1;QC  
<9 ;!3xG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {l >hMxij  
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。 jZ; =so  
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。 qIqM{#' ^  
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。 bN@ l?w  
下面就是产生这个functor的类: <0?W{3NqI  
DlNX 3  
|^H5^k "Bv  
template < typename Actor > _J[P[(ab  
class do_while_actor xkR0  
  { GuL<Z1<c  
Actor act; >F&47Yn  
public : Sa5G.^ XI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )\^-2[;  
pD]OT-8  
template < typename Cond > X\ F|Tk3_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5/z/>D;  
} ; =nHgDrA_  
gPc=2  
t&DEb_"De  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ti&z1_u  
最后,是那个do_ 8HdAFRw  
-|\ZrE_h  
^sg,\zD 'X  
class do_while_invoker C"enpc_C/  
  { W*w3 [_"sr  
public : WMP,\=6k0  
template < typename Actor > kO-(~];  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S 6,.FYH  
  { B?o7e<l[  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xb,3Dvf  
} BFW&2  
} do_; +d-NL?c  
OK g qT!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 76` .Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,,|^%Ct']  
最后来说说怎么处理break和continue ei5~&  
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。 n?K  
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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