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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %3q@\:s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j"c"sF\q  
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, u~G,=n  
ZJ!/49c*>  
^UJO(   
r:u5+A  
  class filler JK_sl>v.7  
  { nOOA5Gz   
public : -8-Aqh8|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^7(zoUn:  
} ; aeSXHd?+(  
4Jw0m#UN1  
t.]oLG22r  
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: qD%Jf4.0j  
W1Ht8uYG3  
Y2Tg>_:t   
+ ('jqbV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JK,k@RE y]  
JeiW z1t  
?p/i}28=y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @$Y`I{Xf  
pO"V9[p]  
Pj+XKDV]T  
)'nGuL-w!i  
二. 战前分析 b-ZvEDCR  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 / VJ[1o^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \5J/ ?  
aG,N>0k8  
NK d8XQ=%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5 J 0  
  /* --------------------------------------------- */ [ h%ci3  
vector < int *> vp( 10 ); *!Xhy87%Z)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iX~V(~v  
/* --------------------------------------------- */ O"Ar3>   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0e3 aWn  
/* --------------------------------------------- */ C#(4>'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V" I+E  
  /* --------------------------------------------- */ QarA.Ne~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RM,r0Kv17Y  
/* --------------------------------------------- */ 3pm;?6i6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); " >;},$  
L7 qim.J  
AWGeK-^  
pi+m`O   
看了之后,我们可以思考一些问题: BLfoU_Z  
1._1, _2是什么? J5IQ  
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。 2E;*kKw[  
2._1 = 1是在做什么? 2T iUo(MK  
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。 =eYrz@,  
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。 aA=qel  
"]`!#5j^WP  
<1V!-D4xu  
三. 动工 O7:JG[tR*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Haiuf)a  
#m|AQr|  
6f0 WN  
Q;SMwCB0M  
template < typename T > HJM-;C](  
class assignment Vhv<w O Ct  
  { ]{Iy<  
T value; &rk /ya[  
public : vxK}f*d  
assignment( const T & v) : value(v) {} =3Y?U*d  
template < typename T2 > FjVC&+c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )9J&M6LX  
} ; i9uJ%nd:  
T[L  
HBeOK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f0}+8JW5h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zR">'bM:  
9 *Q/3|   
b4i=eI8  
^#p S u  
  class holder * r$(lf  
  { StA5h+[m  
public : $ ^m_M.1  
template < typename T > JT,8/o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \Ua"gS2L  
  { 4mPCAA7  
  return assignment < T > (t); ^HQg$}=  
} rl[&s\[  
} ; }`M[%]MNc  
9psD"=/"  
6 O!&!  
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: 8E ^yHd4Y  
vEOoG>'Zq  
  static holder _1; #GY;.,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P$4G2>D8dg  
n ;y<!L7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v|"Nx42  
而不用手动写一个函数对象。 rx CSs  
) j_g*<  
A9!%H6  
7;+:J;xf66  
四. 问题分析 Zw` Xg@;xP  
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。 fXEF]C  
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。 AMGb6enl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]8<;,}#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $-EbJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _T7tq  
wZ5 + H%x  
五. 问题1:一致性 |#Z:v1]"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7lqj" o(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DI"mi1ObE  
1Y_Cd  
struct holder A90o X1l  
  { "(>P=  
  // ,GA2K .:#  
  template < typename T > 8.ll]3))  
T &   operator ()( const T & r) const swntz  
  { 5\A[ra  
  return (T & )r; 0j F~cV  
} TG~:Cmc  
} ; d:|X|0#\uH  
CfNHv-jDL  
这样的话assignment也必须相应改动: Uo#% f+t  
MD%_Z/NL  
template < typename Left, typename Right > dd@qk`Zl&A  
class assignment 06|+ _  
  { `B}( Ln  
Left l; %+ynrg-  
Right r; _pnJ/YE  
public : J] ^)vxm3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ph'*s{   
template < typename T2 > ~q 0)+'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =X'i^Q  
} ; y2bL!Y<s9  
mp:%k\cF|  
同时,holder的operator=也需要改动: mFC0f?nr  
ggR@& \  
template < typename T > I9-vV>:z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y9F!HM-`  
  { KWq7M8mq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K3Zc>QL{  
} 4W &HUQ?^  
CqDKQQ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /p+ (_Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7@NAky(  
7aUk?Hf  
return l(rhs) = r; {+_ pyL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "T|%F D&[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AL74q[>  
.H {  
template < typename Tp > EbZRU65J}O  
class constant_t Sp3?I2 o  
  { Av:5v3%  
  const Tp t; {{7%z4l  
public : %]S~PKx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2It$ bz  
template < typename T > vtM!?#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @-|{qP=Dy  
  { +YVnA?r?  
  return t; }J"}5O2,b  
} -'*\KA@u  
} ; Z6F>SL  
r<,W{Va  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x2(!r3a  
下面就可以修改holder的operator=了 TO7%TW{L  
Yj99[ c#]  
template < typename T > v<c~ '?YzO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?kEcYD  
  { m{4e+&S|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]V \qX+K  
} E$"( :%'v  
l=G=J(G  
同时也要修改assignment的operator() !_P;4E  
Nn5z   
template < typename T2 > q] eSDRW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]y= ff6Q  
现在代码看起来就很一致了。 Ch8w_Jf1yx  
zY6{ OP!#  
六. 问题2:链式操作 R{uq8NA- W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O*^=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 WlVp|s{TYP  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (,<&H;,8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {-;lcOD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C50&SrnBU1  
y1z<{'2x  
template < typename T > T|dQY~n~  
struct result_1 +`4`OVE_#  
  { ""Nu["|E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U+gOojRy{  
} ; p_T>"v  
'# K:e  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: o%_MTCANy  
9|#YKO\\i  
template < typename T > ug*#rpb  
struct   ref T 7`9[  
  { ov>Rvy  
typedef T & reference; wN1%;~?7  
} ; gRA}sF  
template < typename T > 72@lDY4cE  
struct   ref < T &> c#X9d8>  
  { +rse,b&U(  
typedef T & reference; (GB2("p`  
} ; 9fp@d  
2]W"sT[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aVsA5t\zi  
"e.QiK  
template < typename T > mNS7/I\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DtkY;Yl  
  { ?0k(wiF  
  return l(t) = r(t); DrE +{Spm  
} 2K?~)q&t*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *c'nPa$+|S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YYfX@`\  
S0?4}7`A  
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 J-C3k`%O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \7M+0Ul1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "J:~Aa%_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xE%1C6~C<  
最后的布局是: q2v:lSFY  
                Add + <AD  
              /   \ {*WJ"9ujp]  
            Divide   5 *h6Lh]7  
            /   \ h&Thq52R  
          _1     3 >'IFr9&3  
似乎一切都解决了?不。 +c&n7  
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。 @pq#?  
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。 Ckd=tvL  
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: ).aQ}G wx^  
f4.k%|]  
template < typename Right > lR] z8 &  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g$C-G5/bjD  
Right & rt) const D5]4(]k&  
  { aRFLh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 01v7_*'R  
} |X&.+RI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hT:+x3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 o!.\+[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {z)&=v@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 o+(>/Ou  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,nn5LQ|l.j  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? `m2e *  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 52+;j[ ]/O  
!<9sOvka{  
template < class Action > gq9D#B  
class picker : public Action #T\Yi|Qs#  
  { +Kc1a;  
public : x1:#rb'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @oC# k<  
  // all the operator overloaded }6/L5j:+  
} ; ?v-Y1j  
jG($:>3a@  
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。 d D6I @N)X  
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: _isqk~ ul  
TMt,\gTd  
template < typename Right > >~O36q^w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hw[jVx  
  { +$]eA'Bh@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TBq;#+1W  
} |n9~2R   
I5RV:e5b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <~aQ_l  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  _@es9  
BcJ]bIbKb  
template < typename T >   struct picker_maker Cj).  
  { cd8ZZ 8L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Qd~M;L O"i  
} ; e">$[IhXtV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M%=V vE.I  
  { oK3uGPi  
typedef picker < T > result; % :?_N  
} ; &P8 Run  
v IBVp  
下面总的结构就有了: Jvi"K  
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。 c&zZsJ"~  
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。 !]bXHT&!R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "=~P&Mi_  
至此链式操作完美实现。 Q _}i8p '  
cG%ttfq\  
V,,/}f '  
七. 问题3 e_C9VNP  
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。 ]TTX<R ZLr  
0,)Ao8  
template < typename T1, typename T2 > _ED,DM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const **\BP,]}  
  { i!zh9,i>M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L||_Jsu  
} o`^GUY}  
H^jFvAI,8  
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: (s?`*i:2  
V\axOz!  
template < typename T1, typename T2 > .E !p  
struct result_2 }5n((7@X  
  { r,p6J7/lfS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; GH%'YY3|  
} ; (W~jr-O^  
W#cr9"'Ta  
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? `Pj7O/!)#!  
这个差事就留给了holder自己。 p%304oP6  
    zG z^T  
:SxOQ(n  
template < int Order > a/@<KnT  
class holder; Sz0M8fYT]  
template <> e2#"o{+@  
class holder < 1 > wv,,#P  
  { (]'Q!MjGa  
public : ]+\@_1<ZI  
template < typename T > /BWJ)6#H  
  struct result_1 MWSx8R)PN  
  { ?f+w:FO  
  typedef T & result; G?-27Jk8  
} ; y<YVb@O.  
template < typename T1, typename T2 > AYHfe#!  
  struct result_2 &fBLPF%6  
  { %gd=d0vm  
  typedef T1 & result; 5,:tjn  
} ; s:Us*i=H,  
template < typename T > yjvH)t/!.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hfer\+RX  
  { ^G63GYh]y  
  return (T & )r; .%+`e  
} xG<H${ k;  
template < typename T1, typename T2 > :"ZH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u>;#.N/  
  { H[o'j@0  
  return (T1 & )r1; &]~z-0`$!  
} @+",f]  
} ; )>LQ{ X.  
t1HUp dHY  
template <> GE$spx  
class holder < 2 > R7us9qM4e  
  { v _Bu  
public : i |>K  
template < typename T > _I_Sq,Z#  
  struct result_1 ,hK0F3?H>  
  { lo:]r.lX{  
  typedef T & result; Du>dTi~  
} ; VVuL+i  
template < typename T1, typename T2 > <!:,(V>F(C  
  struct result_2 8k'UEf`'(  
  { Z,o*M#}  
  typedef T2 & result; woZ'T  
} ; E0=-6j  
template < typename T > 6w K=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -tT{h 4  
  { ,=l MtW  
  return (T & )r; |0(Z)s,  
} b:7;zOtF  
template < typename T1, typename T2 > i;^ e6A>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LBtVK, ?  
  { c1wM"  
  return (T2 & )r2; aKaqi}IT  
} ".| 9h  
} ; >]"5K<-1  
k%QhF]  
%" $.2O@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #{(?a.:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w5jH#ja  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?mY )m +  
zdn e2  
return l(i, j) = r(i, j); MxxYMR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xc R  
s)yEVh  
  return ( int & )i; +3vK=d_Va  
  return ( int & )j; :c,\8n  
最后执行i = j; Rs)tf|`/  
可见,参数被正确的选择了。 xZFha=#  
AW6]S*rh  
v:CYf_  
)8&Q.? T  
EA75 D&>I  
八. 中期总结 _6qf>=qQ`"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: BW:&AP@B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [7]p\' j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |LKhT4rE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .CI]8O"3y  
~=%eOoZP;c  
uW4G!Kw28  
%-]j;'6}cX  
ezlp~z"_k  
-!">SY\  
九. 简化 MLmc]nL=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }*$-rieg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ".v9#|  
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: ,e>C)wq;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >;o^qi_$  
  +-*/&|^等 xpFu$2T6P.  
2. 返回引用。 e}/c`7M  
  =,各种复合赋值等 UuT>qWxQ8  
3. 返回固定类型。 .EH^1.|v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ({![  
4. 原样返回。 X =S;8=N  
  operator, gq[}/E0e  
5. 返回解引用的类型。 Rjo6Pd{d<  
  operator*(单目) Du$kDCU  
6. 返回地址。 ?`\<t$M  
  operator&(单目) :<ujk  
7. 下表访问返回类型。 \UJ:PW$7  
  operator[] o&*1Mx<+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N&S :=x:$S  
  operator<<和operator>> abD55YJY  
;eG%#=>  
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。 bm%2K@ /U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8[f]9P/i  
xQ1&j,R]  
template < typename Left > @)VJ,Ql$Y  
struct value_return O:r<es1  
  { CJjma=XH  
template < typename T > / c/!13|  
  struct result_1 H|F>BjXn5  
  { \R&`bAdk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K]@6&H-b|  
} ; 2|EH Ny!  
BAm H2"  
template < typename T1, typename T2 > 6$SsdT|8B  
  struct result_2 D8`,PXtV  
  { K"Nq_Ddwd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :Iwe>;}  
} ; aU4'_%Y@  
} ; nImRU.;P  
 +aP %H  
Js^ADUy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kf>'AbN  
!bH-(K{S6  
下面我们来剥离functor中的operator() QwOQS %  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g IX"W;  
sdS<-! %u4  
return l(t) op r(t) ,PRM(n-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =h&DW5QC  
return op l(t) f`WmRx]K  
return op l(t1, t2) ^ 9;s nr  
return l(t) op U <4<8'  
return l(t1, t2) op M/d!&Bk  
return l(t)[r(t)] 9]NsWd^^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .j7|;Ag  
LfOGq%&  
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: 'r1&zw(  
单目: return f(l(t), r(t)); |V!A!tB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,dBtj8=  
双目: return f(l(t)); s.zH.q,  
return f(l(t1, t2)); F\-qXSA  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?3KI}'}EM  
z RvYN  
struct meta_divide =*Wl;PI'  
  { XZp(Po:H  
template < typename T1, typename T2 > ( }JX ]-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 22tY%Y9  
  { 6EX:qp^`  
  return t1 / t2; 'O\K Wj{  
} Dvd.Q/f  
} ; ^Po\:x%o  
k qwS/s  
这个工作可以让宏来做: #J2856bzS  
j?w7X?1(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D ?,P\cp  
template < typename T1, typename T2 > \ |r0j>F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /^/'9}7  
以后可以直接用 webT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1+#Vj#  
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  PJk Mn  
(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。。。) /"iYEr%_  
)E6m}?H5  
wQ.ild  
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 ;HqK^[1\  
8VMq>-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .V/TVz!b  
class unary_op : public Rettype ^o?.Rph|i]  
  { HLk}E*.mC  
    Left l; Ih,~h[  
public : kP8Ypw&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /#>?wy<s ~  
hC6$>tl  
template < typename T > )%,bog(x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x( mY$l,il  
      { >2VB.f  
      return FuncType::execute(l(t)); Q~-gtEv+&  
    } 7;|6g8=  
#XJYkaL  
    template < typename T1, typename T2 > cE]tvL:g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #exE ~@fy-  
      { {_(;&\5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MIt\[EB  
    } (x.K%QC)  
} ;  KsUsj3J  
%j^=  
Atfon&^  
同样还可以申明一个binary_op GVEjB;  
I[[rVts  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hk6Dwe[y  
class binary_op : public Rettype :kFWUs=  
  { ?FMHK\  
    Left l; KY|Q#i|pM  
Right r; O^:Rm=,$  
public : d(To)ly.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u1]5qtg"  
^vG*8,^S=8  
template < typename T > 8swj'SjX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2^ UFP+Yw  
      { ]^Q`CiKd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Pi+,y  
    } U4LOe}Ny  
aNXu"US+Sp  
    template < typename T1, typename T2 > %X[|7D-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Dk;U*2  
      { )*s.AFu]7x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vNJ!i\bX  
    } hsfVKlw-  
} ; 1RcaE!\p  
?"sk"{  
rvr Ok  
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 dnNc,l&g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pazFVzT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y!aq}YS  
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。 ]Ff&zBJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^'FY!^dE  
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。。。 ~@sx}u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +Do7rl  
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) ze#LX4b I  
下面是修改过的unary_op Q>Q$BCD5  
\" .3x PkE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a_x|PbD  
class unary_op RqcX_x(p  
  { gCwg ;c-  
Left l; Z,u:g c+*  
  M>T#MDK\(  
public : \:" s*-  
Sf*VkH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,VHvQU  
im1]:kr7  
template < typename T > I{1w8m4O6  
  struct result_1 KgKV(q=  
  { o'D6lkf0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0V`/oaW;  
} ; TH6g:YP`7  
<ygkK5#q  
template < typename T1, typename T2 > k ( R  
  struct result_2 -M[5K/[  
  { k`TEA?RfQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y l3iU:+V  
} ; \ =83#*KK  
=2`s Uw}  
template < typename T1, typename T2 > ~'T]B{.+J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C(?lp  
  { `9 $?g|rB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K<|eZhp~  
} *M KVm)Iv  
{d7KJmN  
template < typename T > 0HG*KW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e@X~F6nP  
  { O'5(L9,  
  return OpClass::execute(lt(t)); M)3h 4yQ  
} D;:lw]  
?rHc%H  
} ; pGsVO5M?  
@rVmr{UE  
1 k H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O gycP4z[  
好啦,现在才真正完美了。 ~8|$KD4I  
现在在picker里面就可以这么添加了: ][qZOIk@  
&|9?B!,`  
template < typename Right > {OQ sGyR?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q .?D{[2  
  { 7 H<_ wW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cJH7zumM)  
} (cA=~Bw[=  
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。 S liF$}J  
JDMaLo  
St&XG>nWS  
][0HJG{{g  
[!aHP ?-  
十. bind e=_*\`/CN  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y @K9Hl  
先来分析一下一段例子 0e/~H^,SQ  
uHwuw_eK`  
My5X%)T>P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B;rq{ac!P]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (1TYJ. Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^&Qaf:M  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {O!fV<Vx 9  
我们来写个简单的。 2@A7i<p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;N4mR6  
对于函数对象类的版本: wV(_=LF  
n}._Nb 5  
template < typename Func > W;0_@!?mr}  
struct functor_trait U;{VL!  
  { I:Z38xz-[  
typedef typename Func::result_type result_type; j&#p&`B  
} ; 4V[+6EV  
对于无参数函数的版本: sb8SG_c.  
&, K;F'  
template < typename Ret > ]Q)TqwYF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3EzI~Zsx  
  { G%4vZPA  
typedef Ret result_type; VoP(!.Ua>7  
} ; ,rTR |>Z  
对于单参数函数的版本: [;tbNVZK  
| pJ.73  
template < typename Ret, typename V1 > [.6uw=;o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jPbL3"0A&  
  { [ 9$>N  
typedef Ret result_type; ;Hm\?n)a  
} ; 8BWLi5R[  
对于双参数函数的版本: XSZW9/I-(|  
cIq3En  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BfhOe~+i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1FY^_dvH  
  { Fv(zql  
typedef Ret result_type; 7e u7ie6  
} ; EI/_=.d  
等等。。。 g:OVAA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xx41Qw>\W  
aP4r6lLv+  
template < typename Func > N(F9vZOs  
struct func_return VpJ2Qpd=  
  { @3b0hi4  
template < typename T > uT;9xV%ch  
  struct result_1 \N;s@j W  
  { TrHBbyqk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PRf2@0ZV  
} ; \d v9:X$  
b%pLjvU  
template < typename T1, typename T2 > EP{y?+E2  
  struct result_2 0R *!o\y  
  { 1k "*@Z<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GKm)wOb(*S  
} ; *a\1*Jk  
} ; )%UO@4  
9#pl BtQ**  
6IeHZ)jGj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q?\3m3GM  
y'Wz*}8pr  
template < typename Func, typename aPicker > !&! sn"yD  
class binder_1 (8{h I  
  { t'7)aJMP  
Func fn; u*PN1E  
aPicker pk; =1LrU$\  
public : F#W'>WBU  
~EdmVEu  
template < typename T >  +/AW6  
  struct result_1 80 p7+W2m  
  { 9g " ?`_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9n44 *sZ  
} ; `_z8DA}E  
E[ e ''  
template < typename T1, typename T2 > M-0BQs`N  
  struct result_2 =y ^N '1q  
  { 7FfzMs[ \e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?2DYz"/')  
} ; iv3NmkP1  
X@ jml$;$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lwjg57  
+ZXk0sP_<  
template < typename T > VxaJ[s3PQ&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =j }]-!  
  { _[IN9ZC2G  
  return fn(pk(t)); 6?(*:}Q  
} }&EPH}V2n  
template < typename T1, typename T2 > M(SH3~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P62g7>B5^  
  { ]6FpUF#<D  
  return fn(pk(t1, t2)); eV}Ow`~I5  
} ,zz+s[ZH7O  
} ; '6[0NuB  
r1$ O<3\  
/R@eOl}D  
一目了然不是么? &o:wSe  
最后实现bind sIg{a( 1/  
q[7C,o>/  
zjB8~ku#  
template < typename Func, typename aPicker > dN;C-XF3s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v(]\o;/O  
  { iv:[]o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B-'Xk{  
} (t fADaJM  
-=2tKH`Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0zdH6 &  
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。 ~#7=gI&p@  
#t po@pJsE  
十一. phoenix VbJGyjx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s$|GVv1B  
F0]NtKaH  
for_each(v.begin(), v.end(), AfFF u\  
( _Su$oOy(Ea  
do_ 8^^Xr  
[ 4GeWo@8h  
  cout << _1 <<   " , " S'vrO}yU  
] ->$Do$  
.while_( -- _1), SU Hyg/|F  
cout << var( " \n " ) jt=mK ,%  
) r1JKTuuo  
); ?neXs-'-p  
*)H?d  
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: mGwB bY+5n  
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 7WKb| /#;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _}{C?611c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .$L'Jt2X  
7;0^r#:87#  
Ryr2  
template < typename Cond, typename Actor > /vBOf;L  
class do_while wHAoO#`wn5  
  { .G4(Ryh  
Cond cd; WEOW6UV(  
Actor act; 0,E*9y}  
public : LoqS45-)  
template < typename T > o-yZ$+V  
  struct result_1 #-Ehg4W  
  { +t,JCY6  
  typedef int result_type; %9uLxC;  
} ; yM=% a3  
}&bO;o&>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y Dq5%N`  
I?EtU/AD  
template < typename T > OpW4@le_r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9)];l?l  
  { +MvcW.W~  
  do -5\hZ!!J2  
    { ^fQ ]>/u  
  act(t); xOt%H\*k"  
  } ,n-M!y  
  while (cd(t)); v#8{pr  
  return   0 ; ofC=S$wX  
} 'n6D3Vse  
} ; 4'RyD<K\  
7%b?[}y4  
mr,IP=e~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Sbc  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {D={>0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 JS1$l+1  
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。 U\*}}   
下面就是产生这个functor的类: ,Tvfn`;(  
Mxc0=I'a  
[ ]}E- V  
template < typename Actor > &-dyg+b3  
class do_while_actor DZ<q)EpC  
  { & w&JE]$ 5  
Actor act; F\^9=}b_i  
public : :D\M.A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xKi: 2  
q@1b{q#C5  
template < typename Cond > rF'_YYpr>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8' M4 3n  
} ; ]DHB'NOh,  
u!S^lV@  
('hr;s=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R7+3$F5B  
最后,是那个do_ *UJ.cQ}  
r#M0X^4A  
Y@)/iwq  
class do_while_invoker 0hVw=KDO9:  
  { outAZy=R;  
public : Q`j!$r  
template < typename Actor > >> yK_yg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F%Oy4*4  
  { yr8 b?m.x  
  return do_while_actor < Actor > (act); &66-0d+Sh  
} !YYI{BJ7:N  
} do_; He @d~9M  
|=&[sC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j> Ce06G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )z zZYs&|  
最后来说说怎么处理break和continue Q"itV&d,  
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。 JVy-Y  
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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