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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &1Fply7(Ay  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0ar=cuDm  
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, {4rQ7J4Ux  
\0AiCMX[  
TnE+[.Qu  
>o[|"oLO  
  class filler yP\Up  
  { 0"4@;e_)>  
public : FA$zZs10\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nyhMnp#<  
} ; -<W2PY<  
+LzovC@^  
rsF:4G"%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: JSW&rn  
8$}OS-  
\G;CQV#{9  
h~miP7,c<u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N z~" vi(t  
vJC f~'  
LprM;Q_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q)iTn)Z!  
@ajM^L!O  
t26ij`V  
0Nr\2|  
二. 战前分析 *fhX*e8y  
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。 r nBOj#N  
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 cY{Nos  
y\[r(4h  
xm^95}80yh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x9V {R9_gf  
  /* --------------------------------------------- */ R6@uM<  
vector < int *> vp( 10 ); ;<-7*}Dj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j Z'&0x"U  
/* --------------------------------------------- */ w0Ij'=:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !N~*EI$  
/* --------------------------------------------- */ l{%a&/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MUcN C\`z  
  /* --------------------------------------------- */ dDlG!F_=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K`4GU[ul  
/* --------------------------------------------- */ V0NVGRQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4e9E' "8%  
|I1+"Mp  
pP\h6b+B  
r/AHJU3&eY  
看了之后,我们可以思考一些问题: _T]>/}}p  
1._1, _2是什么? D'L{wm  
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。 WK; (P4Z  
2._1 = 1是在做什么? 4}-#mBV]/  
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。 ~ hm`uP  
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。 8"M<{72U]  
j'Wp  
cyMs(21  
三. 动工 7a<_BJXx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qp!J:YV  
x!?Z *v@I  
*Nlu5(z  
%dmfBf Ev  
template < typename T > ;$;rD0i|  
class assignment Ae3,^  
  { a:u}d7T3e  
T value; d@>\E/zA  
public : :`J>bHE  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3;y_mg  
template < typename T2 > Dl\d_:+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `Bu9Nq  
} ; DHzkRCM  
S=O$JP79  
1+^n!$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3bts7<K=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :t>Q:mX(N  
:bv|Ah  
Z| L2oc e  
.)`-Hkxa  
  class holder GP]TnQ<*;  
  { <E}N=J'uJ  
public : ,n5a])Dg  
template < typename T > RbAt3k;y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4Hd Si  
  { DMMLzS0A  
  return assignment < T > (t); oD,C<[(p  
} 'w6hW7"L  
} ; @dV9Dpu  
pqq?*\W&[v  
1;`Fe":;vC  
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: JUU&Z[6J  
w\DspF  
  static holder _1; czS7-Hh@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4:3_ER]J  
w, 7Cr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kaO{#i2-  
而不用手动写一个函数对象。 ^j iE9k)  
-fPT}v  
I61%H9 ;  
>13/h]3  
四. 问题分析 4k$0CbHx0  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 H;wR  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 M8_R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R8uj3!3^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cz>mhD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d<v~=  
/f]/8b g>  
五. 问题1:一致性 EW9b*r7./  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y"oDFo,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U/5$%0)  
@Wz%KdXA  
struct holder +9_,w bF  
  { p}BGw:=  
  // 1b+h>.gWar  
  template < typename T > F-tFet  
T &   operator ()( const T & r) const g@(4ujOT  
  { ,P~QS  
  return (T & )r; sL8>GtVo  
} !"%S#nrL$  
} ; Oc~VHT  
kw#X]`c3  
这样的话assignment也必须相应改动: Kk>DYHZ6y  
&~}@u[=ux  
template < typename Left, typename Right > n5\}KZh  
class assignment J7Sx!PQ  
  { GqMB^Ad  
Left l; q55M8B 4w  
Right r; LGXZx}4@;  
public : I<KCt2:X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :-U53}Iy  
template < typename T2 > V4Qz*z%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1[px`%DR~  
} ; |lY`9-M`I  
{F/q{c~]  
同时,holder的operator=也需要改动: }q]jjs  
*cPN\Iu.W  
template < typename T > qNy-o\;XN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lj Y  
  { xmOM<0T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i!tc  
} A^t"MYX@  
PH[4y:^DN  
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。 i"< ZVw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vyujC`61d  
E~}[+X@  
return l(rhs) = r; _E&U?>g+  
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。 zWJKYFqK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &D)Hz  
uRFNfX(*  
template < typename Tp > UYH|?Jw!N  
class constant_t " xlJs93c  
  { raSF3b/0  
  const Tp t; [+_\z',u  
public : t&3 8@p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @kS|Jz$iY  
template < typename T > 7bHE!#L`0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U n]DFu  
  { 3F;EE:  
  return t; 5VuC U  
} ykJ+%gla  
} ; ~ 0av3G  
ixg\[5.Q+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 av"Dljc  
下面就可以修改holder的operator=了 x-tm[x@;o  
K6ciqwUO  
template < typename T > i[mC3ghM6,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <##|311o  
  { ' l|41wxk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SlR7h$r'  
} QziN]  
O}e|P~W  
同时也要修改assignment的operator() hkkF1 h  
X >3iYDe  
template < typename T2 > | pF5`dX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !Jk(&.  
现在代码看起来就很一致了。 i-|/2I9%  
-/@|2!d  
六. 问题2:链式操作 CX1L(Y[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9yO{JgKA  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 U f=vs(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pK-_R#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?ykVfO'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K-N]h  
ZD$-V 3e`  
template < typename T > +8L(pMI4  
struct result_1 AN|jFSQ'  
  { er&uC4Y]a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Np|:dP9#}  
} ; #|)JD@;Q  
rhlW  
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: 9:bh3@r/  
v!WU |=u  
template < typename T > XLkL#&Ir  
struct   ref Km|9Too  
  { Y\ #.EVz  
typedef T & reference; `I]1l MJ)o  
} ; M Ak-=?t  
template < typename T > ;t.SiA  
struct   ref < T &> oO!1  
  { [lDt0l5^  
typedef T & reference; x!Z:K5%O  
} ; )R [@G.  
wgSR*d>y*9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ):|G k Sm  
DTX/3EN  
template < typename T > >Hd~Ca>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .{'Uvn  
  { pIU#c&%<9  
  return l(t) = r(t); $sd3h\P&R  
} Pj1K  
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。 ')1}#V/I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F^%{ ;  
(hRgYwUa<  
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 nzQYn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o{S}e!Vb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?<>,XyY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Cu)%s  
最后的布局是: S<2CG)K[  
                Add Q G=-LXv:@  
              /   \ .g(\B  
            Divide   5 XNkQk0i;g&  
            /   \ ,J`lr U0  
          _1     3 q>(I*=7  
似乎一切都解决了?不。 Pp JE|[]  
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。 ei|*s+OZu  
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。 1drqWI~  
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: HwV gT"  
Xn ZX *Y]"  
template < typename Right > &}L36|A:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  }]n>A  
Right & rt) const )\I? EU8  
  { tLoD"/z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (to/9OrG  
} .JD4gF2N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =yhn8t7@]  
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。 pdcwq~4~%  
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。 xi1N? pP  
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。 WO+?gu  
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。 Z@c0(ol  
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? 3wa<,^kqy  
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: &[W3e3Asra  
Ck/_UY|  
template < class Action > `1[Sv"  
class picker : public Action G\,A> mT/P  
  { g qJEJ~  
public : Vx7Dl{?{'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eN2k8=  
  // all the operator overloaded } {gWTp  
} ; .olP m3MC  
#1qVFU  
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。 MLv.v&@S  
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: 13>3R+o  
^b|Nw:  
template < typename Right > x9o^9QJh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8NF;k5   
  { 0@mX4.!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4f*Ua`E_  
} ) R a/  
3Ld ;zW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )zL"r8si  
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。 (HV~ '5D  
2cX"#."5p  
template < typename T >   struct picker_maker -RqAT1  
  { X?}GPA4 W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7p>-oR"  
} ; sh)) [V"8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @IyH(J],h  
  { I ;11j  
typedef picker < T > result; 6t mNfI34  
} ; J%O4IcE  
_]~ht H  
下面总的结构就有了: 7^t(RNq  
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。 m9<[bEO<$  
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。 :Z]+Z_9p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Hb AMoow!  
至此链式操作完美实现。 %_@5_S  
HfeflGme*  
D@b<}J>0'  
七. 问题3 Qpv}N*v^  
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。 )Fr;'JYC1S  
8$jT#\_  
template < typename T1, typename T2 > 4ysdna\+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oQjB&0k4  
  { Nj@?}`C 4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t>h i$NX{p  
} DEwtP  
UG?C=Tf  
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: G$kwc F'C  
gjN!_^ _  
template < typename T1, typename T2 > kcz#8K]~  
struct result_2 5iI3u 7Mn1  
  { |KrG3-i3X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ONe!'a0  
} ; 6r-n6#=  
<%#y^_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8 W<)c  
这个差事就留给了holder自己。 cxJK>%84  
    "%f5ltut3  
*=If1qZs  
template < int Order > >]Yha}6h  
class holder; NUnc"@  
template <> |%cO"d^ri  
class holder < 1 > 1o8"==n%  
  { 6'*Uo:]  
public : &@iF!D\u  
template < typename T > ;pyJ O_R[  
  struct result_1 (cA|N0  
  { 898wZ{9  
  typedef T & result; _5S$mc8K0  
} ; m#K%dR  
template < typename T1, typename T2 > yGG\[I;7  
  struct result_2 tKsM}+fq  
  { n_&)VF#n(  
  typedef T1 & result; N3c)ce7[  
} ; ;AB,:*  
template < typename T > M-K@n$k   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2&K|~~  
  { jLS]^|  
  return (T & )r; 2/4x]i H*  
} aq\TO?  
template < typename T1, typename T2 > h:;eh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [*ovYpj^  
  { PyxN_agf  
  return (T1 & )r1; 1nTaKK q  
} 2|>wY%  
} ; safS>wM]  
>37}JUG  
template <> C{,] 1X6g  
class holder < 2 > 8PjhvU  
  { $<% nt  
public : P(nHXVSUE  
template < typename T > t}+c/ C%b=  
  struct result_1 OSi9J.]O  
  { 5f@YrTO[@  
  typedef T & result; R{A/ +7!  
} ; }e =GvWGa  
template < typename T1, typename T2 > 7.rZ%1N  
  struct result_2 bK%tQeT  
  { |8{iIvi/  
  typedef T2 & result; o? "@9O?  
} ; kGiw?~t=%  
template < typename T > H>X1(sh#}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S,v>*AF  
  { u N0fWj]  
  return (T & )r; IMrOPwjc  
} >,vW  
template < typename T1, typename T2 > O|zmDp8a+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Riuv@i^6K  
  { Awf = yE:  
  return (T2 & )r2; VZbIU[5  
} ;OqLNfU3y  
} ; #f;1f8yrN  
zn$ Ld,  
i j;'4GzQL  
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> >。 >M85xjXP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '6J$X-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u`,R0=<4  
bO3KaOC8N  
return l(i, j) = r(i, j); *]?YvY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]=<@G.[=  
_'dy$.g  
  return ( int & )i; |sM#g1D@  
  return ( int & )j; 3edK$B51;  
最后执行i = j; BTtYlpN6  
可见,参数被正确的选择了。 g c=|< (  
4<Y[L'UaA@  
R! xc $`N  
HOb\Hn|6jq  
wk/U"@lq  
八. 中期总结 GQxJ (f  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )PNk O3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iPNs EQ0We  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n:kxG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o!0a8i  
RM$S|y{L  
~h|L;E"  
rn*VL(Yd(  
8#-}3~l[  
74wa  
九. 简化 rVmO/Y#Hx$  
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。 vbJMgdHFR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T5G+^XDA  
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: 5|z[%x~f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J1MnkxJmpQ  
  +-*/&|^等  ]^%3Y  
2. 返回引用。 K 2v)"|T)  
  =,各种复合赋值等 Yy1Pipv  
3. 返回固定类型。 =5F49  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CcE TS}Q0C  
4. 原样返回。 +O6@)?pI  
  operator, y+h=x4t  
5. 返回解引用的类型。 Gl9a5b  
  operator*(单目) B`Pi\1H6%  
6. 返回地址。 ZH :X 4!  
  operator&(单目) <h0ptCB  
7. 下表访问返回类型。 qILr+zH  
  operator[] mAKi%)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  $nWmoe)  
  operator<<和operator>> GrIdQi^8  
EQ-~e   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 G9Ezm*I;:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9rz"@LM  
H& +s&F{%  
template < typename Left > ?c*d z{  
struct value_return UzXbaQQ2g  
  { @,.H)\a4  
template < typename T > beoMLHp  
  struct result_1 |R;=P(0it  
  { "w1jr 6"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dRmTE  
} ; E}+A)7mA  
'@bA_F(  
template < typename T1, typename T2 > Oylw,*%  
  struct result_2 5E8P bV-l  
  { 7)#/I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c$;enAf@  
} ; m? hX=  
} ; .>e~J+oL  
|xOOdy6 )~  
@VAhmYz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8*ysuL#  
Sl#XJ0 g  
下面我们来剥离functor中的operator() BHYEd}M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^C{a'  
fA^O  
return l(t) op r(t) xM,3F jF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K||85l?<  
return op l(t) t z{]H9  
return op l(t1, t2) a@. /e @p  
return l(t) op mB\|<2  
return l(t1, t2) op s*@.qN  
return l(t)[r(t)] KpL82  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }m?L/Y'}  
wP i=+  
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: \wd~ Y  
单目: return f(l(t), r(t)); {+MMqJCa  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T+fU +GLD  
双目: return f(l(t)); li[g =A,  
return f(l(t1, t2)); mon(A|$|j  
下面就是f的实现,以operator/为例 T&%>/7I>  
]pt @  
struct meta_divide k&2I(2S  
  { sf LBi~*j  
template < typename T1, typename T2 > S=Zjdbd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L2N/DB'{  
  { _Z%C{~,7)x  
  return t1 / t2; Jad'8}0J  
} CH2o[&  
} ; 2yNlQP8%  
"^\4xI  
这个工作可以让宏来做: S=o/n4@}  
4 ClW*l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;Wr$hDt^  
template < typename T1, typename T2 > \ ~ rRIWfhb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rpd3Rp  
以后可以直接用 opBv x>S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +XQ6KG&  
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 sU>*S$X8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) hZy"@y3Yq  
8=$@azG  
^E9@L ??  
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 kys?%Y1  
J[9jNCq|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (GZm+?  
class unary_op : public Rettype niFjsTA.Z  
  { q+N}AKawB  
    Left l; ZnQnv@{8 l  
public : h"[ ][  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cu Nwv(P  
7Kn=[2J5k'  
template < typename T > % R'eV<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1vobfZ-w9  
      { #pf}q+A  
      return FuncType::execute(l(t)); .AKx8=f  
    } RvVnVcn^#  
ohwQ%NDl  
    template < typename T1, typename T2 > RE Hfk6YE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bo]k9FC  
      { |/q*Fg[f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R^D~ic N  
    } *? c~7ru  
} ; JAgec`T%  
BKN]DxJ6  
l9n 8v\8,o  
同样还可以申明一个binary_op $BG9<:p  
Y*4\K%e(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xe 6x!  
class binary_op : public Rettype :qI myaGQ  
  {  ;v.l<AOE  
    Left l; F7mzBrz  
Right r; 8R)*8bb  
public :  ,5<-\"{]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1,4kw~tA  
<n0-zCf  
template < typename T > 55hJRm3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x *(pr5k  
      { dlyE2MiL:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7pkc*@t  
    } _))_mxV{  
r0_3`; H  
    template < typename T1, typename T2 > GK:*|jV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bw+~5pqM  
      { nc([e9_9v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U%2pbGU  
    } ?eeE[F  
} ; :  wb\N'b  
e -x{7  
\\BblzGMR  
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 I/fERnHM/+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AM,@BnEcuT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .{~ygHQ`f  
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。 S__+S7]Nr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z;1yZ4[G  
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。。。 tXwnK[~x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )4"G1R`3  
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) PJO +@+"{@  
下面是修改过的unary_op :QB Wy  
t hTY('m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?2QssfB  
class unary_op k'EP->r  
  { dfO84Z} 5  
Left l; JoIffI?{(D  
  !y `wAm>n  
public : XP~4jOL]  
KTd4pW?w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HP"5*C5D  
]#KZ W)M  
template < typename T > 0vf2wBK'T  
  struct result_1 %E,s*=j  
  { /mF%uI>:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (?;Fnq  
} ; AI/xOd!a  
vaS/WEY  
template < typename T1, typename T2 > ig)rK<@*[  
  struct result_2 j8_WEjG  
  { /a(xUm@.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q3'\Vj,S&  
} ; QzCu$ [  
!ku5P+y$  
template < typename T1, typename T2 > h1q?kA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4F^(3RKZ|  
  { d>VerZZU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R=_ fk  
} {?$-p%CF`8  
t9;yyZh  
template < typename T > o!dTB,Molr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IJhJfr0)Oo  
  { i9 8T+{4  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8%@7G*  
} L*"Q5NzB]  
^~E?7{BL  
} ; ]SA]{id+  
g/'CX}g`  
b<u   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug q$Gf9&ZO  
好啦,现在才真正完美了。 oQ{(7.e7)  
现在在picker里面就可以这么添加了: ou0(C `  
`%SFu  
template < typename Right > 2WE_NEpJI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }lvD 5  
  { %3M1zZY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); / q*n*j  
} 4 Z.G  
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。 vc0'x4  
7 ^>UUdk(  
&-mPj82R  
X"0n*UTF,  
wi-O}*O   
十. bind 5xtIez]x?  
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。 @*`9!K%  
先来分析一下一段例子 7O84R^!|2  
n&DRh.@  
$k5mI1~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 65X$k]x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !#wd~: H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E2+x?Sc+  
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。 2Z!%Q}Do  
我们来写个简单的。 f mXU)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MBXja#(k  
对于函数对象类的版本: c((^l&  
nK=-SQ  
template < typename Func > d}#G~O+y3v  
struct functor_trait x;w&JS1 V  
  { Wyh   
typedef typename Func::result_type result_type; nKPvAe(  
} ; DlIy'@ .  
对于无参数函数的版本: mVUDPMyZ  
#!!Ea'3Iq  
template < typename Ret > QbA+\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v,qK= ]ty  
  { f7NK0kuA  
typedef Ret result_type; .b'hVOs{  
} ; 0kEz i  
对于单参数函数的版本: ZtG5vdf  
^wDZg`  
template < typename Ret, typename V1 > yf5X=f.%@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PO9<g% qTf  
  { M8j%bmd(,  
typedef Ret result_type; ?L.c~w;l  
} ; ,QW>M$g{  
对于双参数函数的版本: 9nIBs{`/Ac  
H3< `  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :"BZK5{8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p<%76H A  
  { A#t#c*  
typedef Ret result_type;  O+D"7  
} ; _c| aRRW  
等等。。。 ;;4xpg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'Y`.0T[&  
n$>E'oG2 t  
template < typename Func > p%Zx<=f-_  
struct func_return ODE9@]a  
  { PP{2{  
template < typename T > Sg$14B  
  struct result_1 |/LCwq%  
  { GS1Vcav<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )./pS~  
} ; 49Sq)jd<  
\g|u|Y.2[  
template < typename T1, typename T2 > ZUE?19GA  
  struct result_2 8GC(?#Kb  
  { 6@ `'}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [p3)C<;ZC  
} ; };m.Y>=)K  
} ; N"d*pi#h  
q r12"H  
Rx e sK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'MEO?]Tf.^  
5~WMb6/  
template < typename Func, typename aPicker > Mk-C&#'  
class binder_1 M[9]t("  
  { UMe@[E=  
Func fn; +f)Nf) \q  
aPicker pk; DkO>?n:-C  
public : q#W7.8 Z@  
(C;oot,  
template < typename T > neC]\B[Xm  
  struct result_1 -u6`B -T  
  { gHS;RF9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "WKE% f  
} ; ]sz3:p=5  
=\IcUY,4  
template < typename T1, typename T2 > UH8)r  
  struct result_2 wA`A+Z2*?  
  { x+h7OvW{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x)@G+I \u  
} ; 'WH@Zk/l  
GnbXS>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pH&Q]u; O  
XK:KWqW  
template < typename T >  5" U8|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /wIev1Z!Y  
  { !Xt=+aKN  
  return fn(pk(t)); +nKxSjqI  
} ~g2ColFhu  
template < typename T1, typename T2 > ku,Y-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =dbLA ,z9  
  { cm]D"GFLY  
  return fn(pk(t1, t2)); e=nExY  
} ]2Aqqy  
} ; Vxif0Bx&/d  
DBi3 j  
g<~[k?~J  
一目了然不是么? &libC>a[  
最后实现bind Jrlc%,pZ  
Py 8o8*H  
Nzc1)t=  
template < typename Func, typename aPicker > ]zVe%Wa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~AuvB4xe~  
  { {: EQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rS9*_-NH  
} g#=^U`y  
)|/t}|DIx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NWB/N*  
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。 /B!"\0G/,  
f9u["e  
十一. phoenix $i@5'[jA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q>}I@eyJ  
3 Yl[J;i  
for_each(v.begin(), v.end(), 'dj}- Rs  
( #UU}lG  
do_ Jg k@ti.}Z  
[ y)U8\  
  cout << _1 <<   " , " M 0->  
] 7w )#[^  
.while_( -- _1), B7t#H?  
cout << var( " \n " ) ?Z!itB~  
) I}Q3B3Byg  
); `Pl=%DR  
TO[5h Y\  
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: u4o%qK  
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 :[(X!eP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {b/60xl?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #f/-iu=L  
& A9psc(,&  
*Gu Cv3|  
template < typename Cond, typename Actor > 7+T\  
class do_while )X\3bPDJR  
  { !l6B_[!@  
Cond cd; :'GTCo$3  
Actor act; 1Sz5&jz  
public : 0; V{yh  
template < typename T > RW>Z~Nj  
  struct result_1 ; @Gm@d  
  { jy@}$g{  
  typedef int result_type; /q='~t  
} ; .(9IAAwKn  
"@` mPe/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O";r\Z  
a3Es7R+S  
template < typename T > tGmyTBgx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5+%BZ  
  { b'9G`Y s^  
  do 8Yq6I>@!  
    { [+GQ3Z\  
  act(t); HEe0dqG  
  } by6E "7%  
  while (cd(t)); <;9 vwSH>  
  return   0 ; t4s}w$4  
} MiOSSl};  
} ; ,PN>,hFL  
%_tL}m{?  
i-E&Y*\^9H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). , st4K;-  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 YVW!u6W'[6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 SKRD{MRsux  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L**!$k"{5  
下面就是产生这个functor的类: d\Dxmb]o  
Uk*s`Y  
+oQ@E<)H  
template < typename Actor > ;e jC:3yO  
class do_while_actor 5@ ZD'  
  { ?6j@EJ<2q  
Actor act; &a:>P>\  
public : 7CG_UB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^O892-R  
;#xhlR* ~  
template < typename Cond > R~Xl(O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o_G.J4 V  
} ; MF E%q  
PS=crU@"H  
z5Nw+#m| i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 23+GX&Rp  
最后,是那个do_ S%%>&^5  
.2Rh_ful  
OB$A"XGAEV  
class do_while_invoker {I2jLc  
  { HVu_@[SYR3  
public : T@Q.m.iV4  
template < typename Actor > <,cDEN7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {h@R\bU  
  { R`$Odplh>  
  return do_while_actor < Actor > (act); J-,T^Wv  
} uNx3us-  
} do_; + qS$t  
C2`END;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vx#xq#wK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Pel3e ~?t  
最后来说说怎么处理break和continue 9'4cqR  
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。 o^AK@\e:^Z  
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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