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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FGeKhA 8jT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V9cj  
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, v=cX.^ L  
~du U& \  
g ;X K3R  
GyV uQ51  
  class filler g?*D)W U  
  { (B%[NC 6  
public : {XV 'C @B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &q M8)2Y  
} ; (M{>9rk8  
. BX*C  
3QF[@8EH{  
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: &8I*N6p:%/  
GNSh`Tm=#  
i~)EU F  
RL H!f1cta  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W$W w/mcl+  
Fl*<N  
rC_saHo>#R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wO6>jW 7  
\7IT[<Se  
ca5;Z@t$S  
`i+2YCk  
二. 战前分析 X~/-,oV=A  
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。 qyh]v[  
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 #o,FVYYj  
nzF2Waa-  
\f=kQbM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G<]@nP{P  
  /* --------------------------------------------- */ f8G<5_!K_  
vector < int *> vp( 10 ); -9Ygn_M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Spn)M79  
/* --------------------------------------------- */ /1uGsE+[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HVzkS|^F  
/* --------------------------------------------- */ ;=1[D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4UK>Vzn  
  /* --------------------------------------------- */ fPstS ez   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F!w|5,)  
/* --------------------------------------------- */ t_Rj1U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?{xD{f$  
43<i3O  
|?hsMN  
NiQ Y3Nj  
看了之后,我们可以思考一些问题: [ $"  
1._1, _2是什么? Tt=;of{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %a:T9v  
2._1 = 1是在做什么? p#3G=FV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  m3^D~4  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mx#)iHY  
`$FB[Z} &  
DghqSL ^s  
三. 动工 =NSunW!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Zv* uUe  
AYfe_Dj  
s,l*=<  
R<%{I)  
template < typename T > ^:,wk7  
class assignment m=Mk@xfQ#  
  { y=jZ8+M   
T value; RD;A  
public : P>$+XrTE  
assignment( const T & v) : value(v) {} Om_ "X6  
template < typename T2 > hh2&FI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MBnxF^c&P  
} ; c#>:U,j  
C5jt(!pi  
Kaaz,C.$^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A PrrUo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M 9NT%7Il  
.F[5{XV  
d/awQXKe7  
<I0om(P  
  class holder E*kZGHA  
  { DZA '0-  
public : 'pO-h,{TS  
template < typename T > &JD^\+7U:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qz_4Ms<o  
  { s OLjT34  
  return assignment < T > (t); kuq&; uk$Q  
} 06v'!M  
} ; 8i<]$  
sGpAaGY>  
t2|0no  
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: IWI$@dng6  
WP=uHg  
  static holder _1; Xg\unUHa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *y$CDv  
%b~ND?nn-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /zr)9LQY0  
而不用手动写一个函数对象。 $vn)(zn+  
'(ZT }N  
OYb:);o,iE  
nT(AO-Ue^  
四. 问题分析 @X9T"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #\O'*mz  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QIJ/'72  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n</Rd=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c>Ri6=C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =Lnip<t>ja  
# @7 I  
五. 问题1:一致性 g_?Q3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 77wod}h!:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,DEcCHr,  
563ExibH  
struct holder Vi0D>4{+  
  { QjYw^[o  
  // v yt|x5  
  template < typename T > L|;sB=$'{  
T &   operator ()( const T & r) const zZey  
  { rEbH< |  
  return (T & )r; 4$U^)\06W  
} ub+XgNO  
} ; G|||.B 8  
x|()f 3{.  
这样的话assignment也必须相应改动: NJ;m&Tm,DF  
'Asr,[]?  
template < typename Left, typename Right > A]drNFE  
class assignment QXO~DR1  
  { 0O-"tP8o  
Left l; ( )f)  
Right r; m'k>U4  
public : nwqA\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y0m?ZVt  
template < typename T2 > yJ6g{#X4K<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q|r*4={^!*  
} ; ;vbM C74J#  
| h+vdE8  
同时,holder的operator=也需要改动: c\O2|'JzE  
e<FMeg7n  
template < typename T > Z`zLrXPD)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4X+I2CD  
  { 17 0r5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7#7|+%W0  
} x"cB8bZ!$  
IYH4@v/#  
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。 o02G:!gB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7KJ0>0~Et  
Kb1@+  
return l(rhs) = r; r:4]:NKCi  
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。 YD{N)v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h~z}NP  
u0g"x_3  
template < typename Tp > L {&=SR.  
class constant_t :VLYF$|  
  { Q/*|ADoq  
  const Tp t; (Jk[%_b>_  
public : b)E<b{'W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  o|#F@L3i  
template < typename T > qZv@ULluc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Kltqe5  
  { |2rOV&@l9  
  return t; 'C#[iRG4  
} 3preBs#i  
} ; BMV\@Sg  
|sP0z !)b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6BM$u v4  
下面就可以修改holder的operator=了 * X}2  
s#")hMJQ  
template < typename T > s<aG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |`V=hqe{  
  {  !$!%era`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6o5,d]  
} dO,; k +  
<U\8&Uv>  
同时也要修改assignment的operator() Iek ] /=  
I:YgKs)[  
template < typename T2 > e#k)F.TZ:%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >l=^3B,j  
现在代码看起来就很一致了。 jB0Ts;5  
_{eA8J(A<  
六. 问题2:链式操作 G-;EB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?du*ITim  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 m&be55M;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3"k n5)x  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  3SPXJa\i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6K=}n] n  
r}:U'zlC{  
template < typename T > -z se+]O`  
struct result_1 UFUEY/q  
  { a0Fq$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -%{+\x2  
} ; 9U=6l]Np  
5P 5Tgk  
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: cR*~JwC:  
}m7$,'C%P  
template < typename T > )ZFc5m^+u  
struct   ref DnW/q  
  { &FYv4J  
typedef T & reference; (N)>?r@n`  
} ; uK1VFW  
template < typename T >  a3a:H  
struct   ref < T &> _5$L`&  
  { crSqbL  
typedef T & reference; Y4X`(\A  
} ; {SRD\&J[  
fE3%$M[V7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }1lZW"{e[  
)V*`(dn'zm  
template < typename T > ?U1Nm~'UZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T1x67 b u  
  { NX:\iJD)1U  
  return l(t) = r(t); l0g+OMt  
} bT|-G2g7Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 vGI)c&C>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =wD&hDn4  
yT='V1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }jdmeD:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Cn5;h(r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r)Ml-r =  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _u6MSRX[6$  
最后的布局是: P4|A\|t  
                Add 141xi;o  
              /   \ bUSa#pNO>  
            Divide   5 W{j(=<|<  
            /   \ N%e^2O)  
          _1     3 ]&P 4QT)f  
似乎一切都解决了?不。 t'.:"H8BI  
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。 }9;mtMR$  
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。 b' ~WS4xlD  
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: .0;\cv4}  
5 [4{1v  
template < typename Right > ~{npG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const MF4B 2d  
Right & rt) const r$;u4FR  
  { M K, $#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kr5'a:F)  
} cmbl"Pqy1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *&rV}vVP^  
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。 Mt(;7q@1c  
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。 KvuM{UI5  
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。 RRR=R]  
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。 )zvjsx*e=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? 5s1XO*s)>X  
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: k\lU Q\/O5  
=42NQ{%@;  
template < class Action > .Wvg{ S -  
class picker : public Action o\:vxj+%*  
  { qJEtB;J'  
public : ~DUOL ~E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~X1<x4P\  
  // all the operator overloaded ^97\TmzP{  
} ; l=^^l`  
U7d05y'  
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。 ,:?=j80m  
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: jI,?*n<  
=1% <  
template < typename Right > q|N4d9/b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7B#HF?,?  
  { S *K0OUq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qiyJ4^1  
} \Gz 79VW  
9c=`Q5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >d5L4&r  
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。 ;2iDa  
SSa0 x9T  
template < typename T >   struct picker_maker jMQ7^(9-  
  { #%SF2PB;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pDG>9P#mO  
} ; D 13bQ&\B-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5:X^Q.f;  
  { vU,;asgy  
typedef picker < T > result; &3bhK5P  
} ; IyGW>g6_.  
khfWU  
下面总的结构就有了: 'n!kqP  
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。 R'p- 4  
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。 PZO8< d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a #Pr)H  
至此链式操作完美实现。 '7>Yr zq  
 OiMr,  
hC...tk  
七. 问题3 ,(&5y:o  
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。 ]`_eaW?Ua  
RWINdJZ  
template < typename T1, typename T2 > 3d*wZ9qz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :N ]H"u9X  
  { cg'z:_l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wTPHc:2  
} F)hUT@  
8Hh= Sp^  
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: nSeb?|$D6  
tz`T#9  
template < typename T1, typename T2 > F`JW&r\  
struct result_2 qJT|om L Y  
  { -)Y[t Z^*`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #EX NSr  
} ; yU< "tgE  
v!%VH?cA8  
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? #kPsg9Y  
这个差事就留给了holder自己。 <l"rnM%  
    fIm=^}?fwK  
W3-g]#\?  
template < int Order > VfJdCg_  
class holder; ,3FG' q2  
template <> %Y<3v \`_  
class holder < 1 > "BD$-]  
  { f&L8<AS Fo  
public : ^?o>(K  
template < typename T > +}.S:w_xQ  
  struct result_1 [p&2k&.XYe  
  { H5?H{  
  typedef T & result; \:`-"Ou(*  
} ; x]<0Kq9K  
template < typename T1, typename T2 > L<H6AzR+  
  struct result_2 EGJrnz8  
  { I<LIw8LI  
  typedef T1 & result; $%0A#&DVh  
} ; )5U2-g#U  
template < typename T > DYaOlT(rE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o&U/e\zy  
  { $JZ}=\n7  
  return (T & )r; G.sf>.[  
} RL~]mI!U  
template < typename T1, typename T2 > <;':'sW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NM&R\GI  
  { &xMQ  
  return (T1 & )r1;  o C#W  
} W#lt_2!j  
} ; fW8whN  
>`u/#mrd  
template <> g,d'&r"JWt  
class holder < 2 > b{hdEb  
  { wQw y+S  
public : 6V6,m4e  
template < typename T > >q)VHV9P  
  struct result_1 p 28=l5y+  
  { bx=9XZ9g  
  typedef T & result; zvHeoM ,  
} ; /[#5<;  
template < typename T1, typename T2 > D./3,z  
  struct result_2 2&d|L|->  
  { +a}>cAj*  
  typedef T2 & result; Sx}61?  
} ; 40R7@Vaf  
template < typename T > 71!'k>]h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xr).ZswQ  
  { `} :~,E  
  return (T & )r; ,G!mO,DX  
} u<K{=94!e  
template < typename T1, typename T2 > h\PybSW4s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xhm)K3RA*T  
  { RoeLf Ow  
  return (T2 & )r2; e{7"7wn=  
} qASV\ <n  
} ; GMQKR,6VM  
B{\qYL/~  
gWpG-RL0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  T6N~L~J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cSWn4-B@l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LP:F'Q:<  
YB3?Ftgw  
return l(i, j) = r(i, j); D!nx%%q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JWo).  
\2NT7^H#  
  return ( int & )i; N(= \S:  
  return ( int & )j; 56T{JTo  
最后执行i = j; 2L|)uCb  
可见,参数被正确的选择了。 LGPPyK Nx  
9  7Mi{Zz  
1JWo~E'  
^P}c0}^  
NG?-dkD  
八. 中期总结  D/]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )ME'qA3K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2!;U.+(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ki(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l"app]uVZ  
SQJ }$#=  
U<jAZU[L  
Gf y9?sa  
c},wW@SF2W  
]q CCCI`  
九. 简化 ^F4h:  
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。 bA8RoC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JPGEE1!B{b  
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: t 'im\_$F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d+Au`'{>  
  +-*/&|^等 rugR>&mea  
2. 返回引用。 ^b@&O-&s  
  =,各种复合赋值等 o0\d`0-el  
3. 返回固定类型。 2V)qnMxAZJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /j:fc?yv  
4. 原样返回。 wC~LZSTt  
  operator, $KMxq=  
5. 返回解引用的类型。 6h3TU,$r  
  operator*(单目) B96"|v$  
6. 返回地址。 mqk tM6  
  operator&(单目) n06Jg+  
7. 下表访问返回类型。 B[B(=4EzMP  
  operator[] mdy+ >e <  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0$\ j  
  operator<<和operator>> I4\ c+f9  
Qa-~x8]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 E{W(5.kb;i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]?A-D,!(  
+L\bg| ;  
template < typename Left > !j-JMa?  
struct value_return Mv#\+|p 1x  
  { tX 3y{W10"  
template < typename T > A&/VO$Y9wp  
  struct result_1 IBSoAL  
  { mj _ V6`m4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w6FVSU]sY  
} ; c!HmZ]/  
mH)th7  
template < typename T1, typename T2 > z;+LU6V  
  struct result_2 cNvh2JI  
  { "?SR+;Y:q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UV j1nom   
} ; -P[bA0N,  
} ; "pW@[2Dkx/  
TSHH=`cx  
Z&Ao;=Gp1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !p$k<?WXc  
xA {1XS}  
下面我们来剥离functor中的operator() (X(c.Jj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <Z^qBM  
ztHEXM.  
return l(t) op r(t) ~zD*=h2C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7R5!(g  
return op l(t) (043G[H'.  
return op l(t1, t2) F,>-+~L=  
return l(t) op tDwj~{a~  
return l(t1, t2) op A.@Af+  
return l(t)[r(t)] <N}*|z7=b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n9x&Ws;  
}&:F,q*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: tFKR~?Gc  
单目: return f(l(t), r(t)); Y:'#jY*V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JBxizJBP  
双目: return f(l(t)); SE<hZLd"  
return f(l(t1, t2)); T^XU5qgN  
下面就是f的实现,以operator/为例 \B1<fF2  
?QfomTT  
struct meta_divide !|`vW{v  
  { ;OD+6@Sr  
template < typename T1, typename T2 > SF?s^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3&ES?MyB#  
  { IQA<xqX   
  return t1 / t2; bhg OLh#  
} Xsit4Ma  
} ; 4[^lE?+  
g{%2*{;i  
这个工作可以让宏来做: -y5Z c?e  
2=p"%YSn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h&$,mbEoI  
template < typename T1, typename T2 > \ Eh*t;J=O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Yvbk[Rb  
以后可以直接用 [5O`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k>;a5'S  
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 z3>oUq{  
(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。。。) /'g"Ys?3  
y.m;4((  
S+Vsy(  
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 Yiy|^j  
I'%(f@u~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D"RxI)"HP  
class unary_op : public Rettype ~A =?_5kJ  
  { SP |R4*KY  
    Left l; 'YUx&F cM  
public : sM8AORd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vhaUV#V"  
zgR@-OtFZ  
template < typename T > }2-p= Y:6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "=r"c$xou  
      { - yn;Jo2-  
      return FuncType::execute(l(t)); Up|>)WFw"  
    } | *J-9  
;UB$Uqs6  
    template < typename T1, typename T2 > }4M4D/=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &}/h[v_#'  
      { `GD>3-   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KB^i=+xr  
    } |#D$9+  
} ; fW'U7&O  
999E0A$dkv  
F6h|AF|"  
同样还可以申明一个binary_op ;r}>1LhN  
;4rTm@6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !j|93*  
class binary_op : public Rettype H D95>%  
  { _2C[F~ +l  
    Left l; ]A2l%V_7  
Right r; V*U*_Y  
public : :*wjC.Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _hb@O2f  
\dIQhF%%2  
template < typename T > r$Z_Kwe.|&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _^)<d$R<  
      { H!NyM}jsr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E-_Q3^  
    } aj:B+}1  
&@MiR8  
    template < typename T1, typename T2 > c#6g[TE@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *1 [v08?!  
      { `/z6 Q"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '!6Py1i  
    } L)LW5%.6  
} ; CrIt h/Z  
'l}T_7g  
\|}dlG  
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  `=h`:`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _@47h86 Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $"/xi `  
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。 4mY(*2:HC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bf3Njma%  
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。。。 UHEn+Tc>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r6Hdp  
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) S^Z[w|1  
下面是修改过的unary_op 0` {6~p  
~KufSt *  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1*"t-+|  
class unary_op DGwN*>X  
  { u(s/4Lu  
Left l; domaD"C  
  -K_p? l  
public : <6s?M1J  
M=hH:[6 &  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >7VO ytc  
W5_:Q @  
template < typename T > xjOj1Hv  
  struct result_1 MxY~(TVPK  
  { '$3]U5KOwK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; exqFwmhh  
} ; %Hk9.1hn5  
x}W,B,q  
template < typename T1, typename T2 > 'xUyGj:  
  struct result_2 V2I"m  
  { 4Em mh=A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E,[@jxP  
} ; na &?Cw  
AAr[xo iYp  
template < typename T1, typename T2 > 3YG[~o|4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PSO9{!  
  { ^qaS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `!.)"BI/s  
} )@xHL]!5m  
GIt~"X  
template < typename T > "Z&-:1tP{9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #S/]=D  
  { hZE" 8%\q  
  return OpClass::execute(lt(t)); f;C*J1y  
} p`)GO.pz  
n4cM /unU  
} ; =7JvS~s  
s0 ZF+6f  
J2$L[d^  
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 +P?!yH,n  
好啦,现在才真正完美了。 zqDIwfW  
现在在picker里面就可以这么添加了: gNdEPaaFI  
2FxrMCC  
template < typename Right > Gk9Y{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tSVN}~1\  
  { }dl[~iKW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |D %m>M6  
} +0016UgS#  
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。 NW'rqgG  
GHaOFLY  
.a%D:4GYR  
,Jy@n]x  
S`oADy  
十. bind =l_B58wrx  
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。 )uvs%hK  
先来分析一下一段例子 [*<F   
_;G. QwHr  
,9I %t%sb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #,0PLU3%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YRXXutm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +*2]R~"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。 $niJw@zC  
我们来写个简单的。 }Fd4; ]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tiZ5 :^$b4  
对于函数对象类的版本: ^t&S?_DSZ  
Q k e8BRBn  
template < typename Func > }pJ6CW  
struct functor_trait 3BuG_ild  
  { )[d?&GK  
typedef typename Func::result_type result_type; gOpi>  
} ; v+.  n9  
对于无参数函数的版本: *9#6N2J$M  
4l/hh|3@  
template < typename Ret > d NQ?8P-&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Yj/aa0Ka4  
  { *=Ko"v }  
typedef Ret result_type; %#xdD2oN  
} ; {sn RS)-  
对于单参数函数的版本: /gkHV3}fu  
e>zCzKK  
template < typename Ret, typename V1 > EZy:_xjZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AJ_''%$I3:  
  {  F?UI8  
typedef Ret result_type; C&\MDOjx  
} ; ~)\9f 1O{^  
对于双参数函数的版本: A"(XrL-pV  
9yU(ei:GUo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b&AGVWhh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  `mar-r_m  
  { <L4.*  
typedef Ret result_type; ^I=W<  
} ; ;D}8acQ  
等等。。。 {MP8B'r-6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy < Y5pAStg  
^}JGWGib=+  
template < typename Func > "gD]K=  
struct func_return E8_j?X1  
  { kD&% 7Vz  
template < typename T > MKqMH,O  
  struct result_1 T5* t~`bfU  
  { !S0$W?*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K4 \{G  
} ; rI/;L<c  
~#z8Q{!O  
template < typename T1, typename T2 > 7jss3^.wA  
  struct result_2 xLxXc!{J5  
  { =L,s6J8_'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H =Y7#{}  
} ; #2`ST=#  
} ; c1!0Z28  
}I3 ZNd   
*C/bf)w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,t"?~Hl".  
=<,>dBs}\  
template < typename Func, typename aPicker > ^HJvT)e4  
class binder_1 p:*)rE  
  { }e/#dMEi  
Func fn; v5 |XyN"  
aPicker pk;  F#0y0|  
public : mGss9eZa  
]!@z3Hv3  
template < typename T >  rG#o*oA  
  struct result_1 )uj:k*`)  
  { 7Cx*Ts$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DGR[2C)@N  
} ; 8>U{>]WG  
g+g0iS  
template < typename T1, typename T2 > D8Ntzsr6  
  struct result_2 ZGILV  
  { /INjP~C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $KSdNFtM)A  
} ; GyirE`  
MHl ffj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VFmG\  
u'Od~x^z  
template < typename T > yf > rG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (8JL/S;Z$  
  { Lek!5Ug  
  return fn(pk(t)); jXa;ovPK  
} NOC8h\s}(  
template < typename T1, typename T2 > {RG4m{#9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v'0WE  
  { 9'$\GN{0  
  return fn(pk(t1, t2)); 0m3:!#\  
} mP!=&u fcU  
} ; x9QUo*MT  
y\a@'LFL  
=1kE2u  
一目了然不是么? Hnq$d6F  
最后实现bind A_8UPGh8  
P\jnht  
z%FBHj  
template < typename Func, typename aPicker > Z<P?P`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |M8FMH[_  
  { ;u:A:Y4V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~J~@mE2ks  
} /nPNHO>U  
xbVvK+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8fI]QW  
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。 nj90`O.K  
V(lxkEu/Fj  
十一. phoenix 3^jkd)xw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [9<c;&$LU  
JWh5gOXd  
for_each(v.begin(), v.end(), +#;t.&\80N  
( 0A,u!"4[  
do_ VnjhEEM!  
[ k},@2#W]  
  cout << _1 <<   " , " QPD[uJ(I  
] `6No6.\J  
.while_( -- _1), 8QJ^@|7  
cout << var( " \n " ) "c9T4=]&t  
) K2Z]MpLD  
); /v<FH}  
0uZL*4A+C  
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: 8I>'x f  
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 ??]b,f4CNa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n_ 3g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !#NGGIp;  
MD4RSl<F  
h^B~Fv>~  
template < typename Cond, typename Actor > $D][_I  
class do_while w\K(kNd(  
  { iQT$#"m n  
Cond cd; n<)gS7  
Actor act; yQ [n7du  
public : )yl;i  
template < typename T > oCxh[U@*D  
  struct result_1 ,J@A5/B,AA  
  { \kR:GZ`{UV  
  typedef int result_type; h,*-V 'X.k  
} ; kB! iEoIBA  
y/.I<5+Bu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M#u~]?hS  
ZZ? KD\S5  
template < typename T > 4[XiD*  *  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fkvf[!Ci  
  { =Hd+KvA  
  do Ya*<me>`  
    { -d*zgP  
  act(t); lZ*V.-D^]  
  } S^c; i  
  while (cd(t)); WV8vDv1jt  
  return   0 ; n:8<Ijrh  
} {<P{uH\l  
} ; b(HbwOt ~3  
K ; e R)  
Y00hc8<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "y7IH GJ\3  
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。 :z^,>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。 1sIPhOIys  
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。 8XG|K`'u  
下面就是产生这个functor的类: k .#I ;7  
Dk^T_7{  
}8LTYn  
template < typename Actor > %E"dha JY  
class do_while_actor PR2;+i3  
  { /cX%XZg  
Actor act; NY3/mS3w  
public : bH Nf>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >(\Z-I&YQ  
lc(}[Z/|V  
template < typename Cond > Gl6M(<f\5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VBN=xg}  
} ; <hBd #J  
dcH@$D@~S  
DX(!G a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~7$jW[i  
最后,是那个do_ 4> NmJrh  
oXgi#(y  
([ODmZHv  
class do_while_invoker h|{DIG3  
  { CeINODcT  
public : o:c:hSV  
template < typename Actor > nr?|!gj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m85H x1!p.  
  { ~vscATQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); {%BPP{OFk  
} 3Hi[Y[O`%P  
} do_; oIv\Xdc81  
.FeVbZW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2hf7F";Af  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yt {?+|tXU  
最后来说说怎么处理break和continue  V$fn$=  
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。 s?7"iE  
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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