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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p7Z/%~0v:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^L-; S  
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, SN;_.46k  
kudXwj  
hR,5U=+M7  
^qNZ!V4T  
  class filler 2XrYm"6w  
  { zKQXmyO  
public : c@ lH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *0z'!m12  
} ; Eb p=du  
DpIk$X  
$AHdjQ[;6-  
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: }CvhLjo  
~:N 1[  
$s,(-C   
FO)`&s"&2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wu3p2#-Z  
wRJ`RKJ-T  
Wql,*|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IJBIO>Z/  
kyL]4:@W`  
3aFD*S  
> QK"r7f/  
二. 战前分析 pDt45   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  g:?p/L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _+d*ljP)l3  
5}:`CC2,S~  
Qb@i_SX(fs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^4=%~Yx  
  /* --------------------------------------------- */ Asli<L(?`  
vector < int *> vp( 10 ); }^azj>p5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1SG^X-(GM/  
/* --------------------------------------------- */ :`Xg0J+P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |H;+9(  
/* --------------------------------------------- */ 4S*dNYc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "]B%V!@  
  /* --------------------------------------------- */ Jm-bE 8b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @"n]v)[4  
/* --------------------------------------------- */ Svm'ds7>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !JbWxGN`jn  
{YEGy  
\Z_29L w=  
3ZhuC".c  
看了之后,我们可以思考一些问题: G=&nwSL  
1._1, _2是什么? b5W(}ka+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 X{P=2h#g  
2._1 = 1是在做什么? !fG}<6&i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .QB)Y* z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8UXtIuQ  
"B0I$`~wu  
\I7,1I  
三. 动工 n4o}}tI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2I{kLN1TY  
U3|9a8^H  
^<Zye>KO  
;]T;mb>  
template < typename T > kNoS% ?1,  
class assignment )pG*_q  
  { A }d\ ND  
T value; /-Nq DRmJ  
public : n7L|XkaQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4M P8t@z  
template < typename T2 > fy={  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7,FhKTV1/  
} ; 9/dADJe0b  
 e,T^8_>  
6b\JD.r*{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4oN*J +"=+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  RAF do  
;-8]  
$tDM U3,W  
yw*| HT  
  class holder Y/y`c-VO  
  { KB8_yo{y  
public : yo :63CPP  
template < typename T > uuYeXI;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "6>+IF  
  { #dkSAS  
  return assignment < T > (t); I.kuYD62  
} Cps' l  
} ; f'O cW* t  
ov,[F< GT  
1'b}Y 8YO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WZcAwYB  
S%3&Y3S  
  static holder _1; fiW2m=h_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6/&|)gW',  
)jm!^m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z~#d@c\  
而不用手动写一个函数对象。 1:Wl/9mL  
q:9CFAX0=  
EKNmXt1 lE  
U$LI~XZM  
四. 问题分析 <J-.,:  
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。 +f'@  
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。 ebhV;Q.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -AwkP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^ >#@qMw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xPzBbe  
  9EWw  
五. 问题1:一致性 @P<aTRy,f  
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?| #&ayWef  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /hAy1V6  
3 V$ \s8  
struct holder ,e;_ Vb  
  { afd.v$63  
  // synueg  
  template < typename T > [midNC+,  
T &   operator ()( const T & r) const uLrZl0%HT~  
  { d^I:{Ii'  
  return (T & )r; c=33O,_  
} Z5,"KhB]  
} ; JdX!#\O  
t!o=-k  
这样的话assignment也必须相应改动: K9) |b`E=  
d)L,kzN  
template < typename Left, typename Right > rs,:pU  
class assignment tkW7wP;  
  { 9 !s)52qt  
Left l; .Zr3!N.t  
Right r; Ted!*HKlB  
public : 7$Lt5rn"}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #2;8/"v  
template < typename T2 > (/A 6kp?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gQuU_dbXSB  
} ; (8Te{Kh'  
Gk!CU"`sP  
同时,holder的operator=也需要改动: pd.5  
fhmBKeFdV  
template < typename T > '}E"M db  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ftP]WGSS>  
  { OZ}o||/Rc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )|KZGr  
} R*VEeLx  
(>`S{L C>s  
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。 ]s` cn}d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LX m@h  
+ De-U.  
return l(rhs) = r; 1l\. >H\E  
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。 x/IAc6H~_8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v-}B T+  
vWjHHw  
template < typename Tp > c!]yT0v&s  
class constant_t 6k;>:[p  
  { '%*/iH6<U{  
  const Tp t; B*n_ VBd  
public : L\\'n )  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  ja^  
template < typename T > $"fO/8Ex  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j){0>O.V  
  { pf#~|n#t  
  return t; ##'uekSJ  
} J/\^3rCB  
} ; ,AG k4]  
!jRs5{n^Ol  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [>|6qY$D  
下面就可以修改holder的operator=了 Zz!yv(e)H  
XF?"G<2  
template < typename T > Y.E]U!i*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  4q\gFFV4  
  { 3q.HZfN~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y/qs\c+  
} V@\A<q%jTs  
e%^PVi  
同时也要修改assignment的operator() O[z-K K<  
3#Xv))w1  
template < typename T2 > #xt-65^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cCqmrjUmV  
现在代码看起来就很一致了。 As(6E}{S  
G<`6S5J>hr  
六. 问题2:链式操作 2bxW`.fa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a ~F\ 2`Q  
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。 XRXQ 7\n  
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。 lLN5***47J  
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。 [y(<1]i-a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T)MZ`dM  
E|x t\ *  
template < typename T > AhQsv.t   
struct result_1 x, #?  
  { qjf9ZD&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;:8SN&).  
} ; PF0AU T  
E*VOyH 2[  
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{w<b&  
j "e]Ui  
template < typename T > U^&y*gX1  
struct   ref j9*5Kj  
  { yX CJ?  
typedef T & reference; f# sDG  
} ; b21@iW  
template < typename T > SFVqUg3"Z  
struct   ref < T &> WJii0+8e  
  { AV;x'H7G  
typedef T & reference; htOVt\+!34  
} ; 8 G:f[\^  
~D_Wqr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {3K`yDF  
LteZ7e  
template < typename T > Us4#O&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ilkN3J  
  { T;{"lp.  
  return l(t) = r(t); >5j&Q#Bu  
} m&+V@H  
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。  Z6_fI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AQgm]ex<  
AzFS6<_  
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 ;#ElJXS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]I(<hDuRp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h]p$r`i7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q =4~u z|  
最后的布局是: }/M`G]wT#  
                Add bs?&;R.5  
              /   \ c>L#(D\\  
            Divide   5 mEq>{l:  
            /   \ F 8 gw3  
          _1     3 !_+ok$"d  
似乎一切都解决了?不。 =|_k a8{?  
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。 ant#bDb/  
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。 I$JyAj  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: c!J|vRA5  
e+Sq&H!@  
template < typename Right > cD]#6PFA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }Ih5`$   
Right & rt) const GLa_[9 "  
  { mjJ/rx{kbw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \x=!'  
} V(3rTDg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t9[%o=N~lD  
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。 5~=wia  
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。 T,5(JP(h3  
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。 !s47A"O&B  
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。 m";?B1%x  
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? 8o[+>W  
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: A5%cgr% 6  
RgLkAHA  
template < class Action > t[X,m]SX  
class picker : public Action 884-\M"h  
  { '2v$xOh!y  
public : )C%S`d<%,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9RJFj?^"  
  // all the operator overloaded Z]=9=S| .4  
} ; &|c] U/_w  
|eH*Q%M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 MFs W  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <*5`TE0J  
mM-7 j z  
template < typename Right > `bcCj~j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -|`E'b81  
  { -ZBSkyMGy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <O9.GHV1v  
} Y\{&chuF  
~ ]^<*R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YveNsn  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 J3AS"+]  
tk'3Q1L  
template < typename T >   struct picker_maker 07A2@dx  
  { >@L^^ -r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; meR5E?Fm  
} ; 7A4 6?kfu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 19;F+%no#  
  { ZIvP?:=!  
typedef picker < T > result; LKI2R_|n  
} ; IC@-`S#F  
}ygxmb^@Z  
下面总的结构就有了: @BS7Gyw  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b'TkYa^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 J5*(PxDF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v#Y9O6g]T  
至此链式操作完美实现。 (S k+nD  
zqAp7:  
il >XV>  
七. 问题3 - u'5xn7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 EPL"H:o5%<  
b5d;_-~d  
template < typename T1, typename T2 > GXx/pBdy[4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !nyUAZ9 :  
  { N.qS;%*o{e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wNhtw'E8  
} L'$;;eM4  
CHNIL^B  
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: d@,3P)?  
Y"Y+U`Qt  
template < typename T1, typename T2 > jq"iLgEMO  
struct result_2 ;c~%:|  
  { xlU:&=|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; agMI$  
} ; o5 |P5h  
l Vc':,z  
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? 4Hcds9y9  
这个差事就留给了holder自己。 v^QUYsar  
    r>gU*bs(  
(&t8.7O  
template < int Order > }iCcXZ&5^  
class holder; O9(6?n  
template <> T~(AXwaJ  
class holder < 1 > I&Y9  
  { FR9*WI   
public : _ BUD~'Q5  
template < typename T > /~B \1  
  struct result_1 ~*,e&I  
  { nt*nTtcE  
  typedef T & result; ra*(.<&  
} ; ?g\SF}2  
template < typename T1, typename T2 > cf ~TVa)M  
  struct result_2 *)4 `"D  
  { )zoO#tX  
  typedef T1 & result; 4|[)D/N  
} ; b`Agb <x"  
template < typename T > `tb@x ^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kgw_c:/'  
  { uEPdL':}2  
  return (T & )r; ,V}Vxq3  
} 5? rR'0  
template < typename T1, typename T2 > :P1/kYg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s.oh6wz  
  { -w#Hy>E  
  return (T1 & )r1; d/4kF  
} gQ@fe3[  
} ; ?()$imb*  
{F~:8 6z(g  
template <> [C TR8  
class holder < 2 > OG&X7>'3I{  
  { |Q _]+[  
public : Hlg Q0qb  
template < typename T > W7ffdODb  
  struct result_1 }1/`<m  
  { cqyrao3;  
  typedef T & result; 9 yE   
} ; Gap\~Z@L  
template < typename T1, typename T2 > KW~fW r8  
  struct result_2 ;.g <u  
  { "7T9d)  
  typedef T2 & result; V9"?}cR/W;  
} ; 9J!@,Zsh  
template < typename T > h5.>};"@ '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^:c"%<"='  
  { ]ZjydQjo )  
  return (T & )r; 1ukCH\YgU  
} =!RlU)w  
template < typename T1, typename T2 > 6*:mc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;1&7v  
  { @6roW\'$  
  return (T2 & )r2; \D]H>i$  
} B[I a8t  
} ; {U,q!<@mq  
y,`SLgBID  
r^$4]@Wn  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }8W5m(Zq9n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9mT;> mE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h xCt[G@  
{'QA0K  
return l(i, j) = r(i, j); \2K_"5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *k]izWsV*  
V_SZp8  
  return ( int & )i; A{!D7kwTz~  
  return ( int & )j; F^v <z)x  
最后执行i = j; b\U p(]  
可见,参数被正确的选择了。 Q0}Sju+HX  
#SzCd&hI  
km]RrjRp  
pErre2fS  
jNIZ!/K  
八. 中期总结 m),3J4(q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <]u~;e57  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Qo!/n`19  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Iaq7<$XU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k_2W*2'S  
@"6dq;"  
xlqh,?'>W  
H^N@fG<*dh  
H'L ~8>  
LV:`si K  
九. 简化 M``I5r*cg  
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。 &J\V !uVo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uKI2KWU?2  
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: m#E%, rT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _VeZ lk7 k  
  +-*/&|^等 ;+dB-g[  
2. 返回引用。 )$*T>.JA  
  =,各种复合赋值等 2qb,bp1$  
3. 返回固定类型。 ^<0azza/(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ![wV}. }  
4. 原样返回。 _?M71>3$.  
  operator, +v 9@du  
5. 返回解引用的类型。 B rGaCja  
  operator*(单目) M>CW(X  
6. 返回地址。 Ip/_uDi+!Z  
  operator&(单目) pU4 B6KTW  
7. 下表访问返回类型。 ,&II4;F  
  operator[] MCOz-8@|Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !BN7 B  
  operator<<和operator>> Wx;`=9  
;:JTb2xbb  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5I!EsW$sY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P"`OuN  
OY'490  
template < typename Left > \($EYhx  
struct value_return J?\z{ ;qa  
  { E\5cb[Y  
template < typename T > A$K>:Tt>  
  struct result_1 0jY#,t?>  
  { =='~g~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  g?qh  
} ; [vuqH:Ln  
fmDU  
template < typename T1, typename T2 > :NL.#!>/  
  struct result_2 \de82 4  
  { *5$$C&@o9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8y!d^EQ  
} ; l4oI5)w  
} ; WN?1J4H  
0ad -4  
<(Ub(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }(AgXvRq  
$42C4I*E  
下面我们来剥离functor中的operator() A&#P=m j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xp <RG p7E  
r2A(GUz  
return l(t) op r(t)  k~#F@_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $QQv$  
return op l(t) HFD5* Z~M  
return op l(t1, t2) L1"y5HJ  
return l(t) op gd>Op  
return l(t1, t2) op ag*RQ  
return l(t)[r(t)] g2b %.X4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pqPhtWi%PJ  
OHeVm-VC  
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: <>,V> k|  
单目: return f(l(t), r(t)); RG=!,#X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7Wg0-{yK4  
双目: return f(l(t)); f/G YDat  
return f(l(t1, t2)); ;+XiDEX0}  
下面就是f的实现,以operator/为例 vKppXm1  
H"W%+{AR  
struct meta_divide @)mH"u!(7  
  { p(UUH3%W  
template < typename T1, typename T2 > 2ul!f7#E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t E/s|v#O  
  { b]hP;QK`U$  
  return t1 / t2; 1,fjdd8OM;  
} /X)fWO S6  
} ; s }q6@I  
UahFs  
这个工作可以让宏来做: RO,  
yjZxD[ Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ TfK$tTkM  
template < typename T1, typename T2 > \ +hg|!SS@5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GbG!vo  
以后可以直接用 Q}ho Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n\ aG@X%oq  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 O [GG<Um  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) h0`@yo  
+~RiCZt  
Kr`Cr5v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 bJ~]nj 3  
OL&ku &J_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s)W^P4<  
class unary_op : public Rettype XEM i~L+  
  { ~0r:Wcj x  
    Left l; D OiL3i"H  
public : j.X3SQb4G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [#V?]P\uV  
::N'tcZ^2  
template < typename T > HjUs}#</  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CGvU{n,"  
      { lw0l86^Y  
      return FuncType::execute(l(t)); hkeOe  
    } JX@/rXFY}  
H\AJLk2E  
    template < typename T1, typename T2 > yU3fM?a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 3kzS ]g  
      { lpLjfHr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GB Ia Ul  
    } 'ek7e.x|V  
} ; 8W Mhe=[  
E\&~S+:Xp  
>8+:{NW  
同样还可以申明一个binary_op Fu:VRul=5$  
lAz.I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PJLSDIeN  
class binary_op : public Rettype 6VpT*,2d~  
  { vK z/-9im  
    Left l; NL%5'8F>,  
Right r; k\X1`D}R  
public : :hB/|H*=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LO0<=4iN(  
<z+5+h|^  
template < typename T > Z}6   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aaW(S K  
      { vfPL;__{Y]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )e`$'y@L$  
    } =Is.T  
9T#d.c24  
    template < typename T1, typename T2 > o8c4h<,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V uZd  
      { aj;OG^(!2_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [A99e`  
    } 1 i # .h$  
} ; ibo{!>m  
ew8f7S[  
nS'hdeoW  
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 ^"N]i`dIF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7jP C{W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Oo<L~7B  
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。 ak]:ir`o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ao>] ~r0  
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。。。 9D,`9L5-=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <RQ\nU  
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) Kv3cKNvu~  
下面是修改过的unary_op d 2f   
t/xWJW2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eP6`"<UM  
class unary_op 3gN#[P  
  { ;#a^M*e  
Left l; e%_2n=p~)%  
  dJ~AMol  
public : @T>\pP]o  
{uVvo=3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V?x&.C2Z  
i#c1 ZC  
template < typename T > "`;$wA  
  struct result_1 #w_cos[I  
  { op!8\rM<e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a B(_ZX'L  
} ; w Q!C9Gp3e  
\C<|yD  
template < typename T1, typename T2 > 'vbrzI5m  
  struct result_2 /1A3 Sw  
  { jx*jYil  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (t$jb |Oa  
} ; !$}:4}56F  
OUoN  
template < typename T1, typename T2 > ,|:TML  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L;jzDng<  
  { s#phs `v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %9 kOl  
} ~cC =DeX  
yDmNPk/  
template < typename T > ^g^R[8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _[J @w.l(  
  { 5W%^g_I  
  return OpClass::execute(lt(t)); R<* c   
} o|r8x_!+  
c*fMWtPp  
} ; ,# i@jB  
AcRrk  
. #+N?D<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }K<% h  
好啦,现在才真正完美了。 S}mZU!  
现在在picker里面就可以这么添加了: QkY]z~P4  
b-'T>1V  
template < typename Right > #ZzFAt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '+ %<\.$  
  { no~Yet+<"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A@:h\<  
} k4@$vxy0  
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。 U"SH fI:  
6R`q{}.  
KM'*+.I  
cu~dbv6H  
__B`0t  
十. bind "xr=:[n[  
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。 "#ctT-g`6  
先来分析一下一段例子 M&93TQU-  
^/"[jq3F  
^0x0 rY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S)n+E\c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cPx] :sC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )(4.7>  
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。 w!GPPW(  
我们来写个简单的。 gG?sLgL:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o+}>E31a  
对于函数对象类的版本: 0Z11V9Jk  
#8{U0 7]"  
template < typename Func > :gwM$2vv  
struct functor_trait Oh&k{DWE$  
  { mFGiysM  
typedef typename Func::result_type result_type; %U<1]  
} ; OV.f+_LS  
对于无参数函数的版本: oh?@[U  
[yyL2=7  
template < typename Ret > ` !um )4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;A\SbLM  
  { GW;\ 3@o  
typedef Ret result_type; #a$k3C  
} ; uOv0ut\\G  
对于单参数函数的版本: ]b+Nsr~  
+[lv `tr  
template < typename Ret, typename V1 > A0A]#=S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A,u}p rwH  
  { ;WP%)Z  
typedef Ret result_type; ~BbF:DS  
} ; E3~Wyfd7  
对于双参数函数的版本: >[qoNy;  
q+J;^u"E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [S:{$4&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cH7Gb|,M  
  { m\DI6O"u'  
typedef Ret result_type; "C~Zl&3  
} ; sI OT6L^7  
等等。。。 OMz_xm.UPi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H[e=^JuD  
^77Q4"{W  
template < typename Func > -|WQs'%O  
struct func_return p_:bt7 B  
  { bMvHAtp  
template < typename T > $:u5XJx  
  struct result_1 D\LXjEm e.  
  { Fu$JI8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5f- eWW]!  
} ; ;W2Rl%z88  
iAn]hVW  
template < typename T1, typename T2 > 3o.9}`/  
  struct result_2 t \;,$i  
  { _!:*&{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SMMvRF`7  
} ; 7|Bg--G1  
} ; [R%Pf/[Fr  
LO@='}D=  
L; (J6p]h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Pgo^$xn'6  
5LVzT1j|  
template < typename Func, typename aPicker > NzAMX+L  
class binder_1 '^ob3N/Y [  
  { 4cQ|"sOzD  
Func fn; Re]7G.y  
aPicker pk; FJH'!P\  
public : rL3 f%L  
d>k"#|  
template < typename T > :@c\a99Kx  
  struct result_1 o>?#$~XNv  
  { t(Sjo8, b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N~0~1 WQn  
} ; 0hoi=W6AQ  
` Clh;  
template < typename T1, typename T2 > }N`m7PSf  
  struct result_2 kr{eC/Q"  
  { wzNGL{3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SXF~>|h5<  
} ; # *)X+*  
am(jmf::  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p0bMgP  
M~"93Q`f^  
template < typename T > kD{qW=Lpn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &vHfuM`  
  { /+g)J0u  
  return fn(pk(t)); *fg|HH+i  
} V0)F/qY  
template < typename T1, typename T2 > YIZ+BVa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \9 5O  
  { = k7}[!T  
  return fn(pk(t1, t2)); GAY f.L"  
} Nub)]S>_/t  
} ; b@?pofZ`k  
y>jP]LR4  
`S+B-I0  
一目了然不是么? 4b<>gpQ  
最后实现bind H){lXR/#u  
N&K`bmtD  
qOi"3_  
template < typename Func, typename aPicker > DF`?D +  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ),;O3:n  
  { 6 ~LCj"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9?L,DThQ  
} j]5mzz~  
.sE5QRVc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +%: /!T@@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _zF*S]9 X  
T=D|jt  
十一. phoenix (//f"c]/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #yi&-9B  
Eu)(@,]we  
for_each(v.begin(), v.end(), uFl19  
( v[J"/:]  
do_ )Z qY`by!  
[ p81Vt   
  cout << _1 <<   " , " l:$i}.C  
] f tE2@}  
.while_( -- _1), /.>8e%)  
cout << var( " \n " ) $7 FT0?kG  
) fq,LXQ#G  
); 6X`i*T$.  
h#o?O k  
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: io{\+%;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 B;=-h(E}vJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f9FEH7S68  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PbpnjvVrM  
!wNj;ST*  
>.4mAO  
template < typename Cond, typename Actor > ;2\+O"}4H  
class do_while glo Y@k~  
  { noL&>G  
Cond cd; x_VD9  
Actor act; ?CU6RC n  
public : JDp{d c  
template < typename T > 8DLj?M>N  
  struct result_1 g+1&liV  
  { D6L5X/#  
  typedef int result_type; ckhU@C|=*  
} ; -{O>'9'1A  
{@YY8SKb9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} su\iUi  
pEp`Z,p  
template < typename T > 9Q /t+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vmsrypm  
  { [~&yLccN  
  do l2Pry'3  
    { [Zxv&$SQ  
  act(t); 1O,:fTG<  
  } Z`]r)z%f  
  while (cd(t)); ,$A'Y  
  return   0 ; rZ#ZY  
} -g\;B  
} ; UI%Z`.&  
Swr 8  
c$P68$FB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?[VL 2dP0  
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。 U]AJWC6  
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。 HE|XDcYO  
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。 AC&)FY  
下面就是产生这个functor的类: +oevNM  
XT%\Ce!  
GTuxMg`  
template < typename Actor > vN9R. R  
class do_while_actor 9y+0Zj+.  
  { "K c/Cs2[  
Actor act; J~.`  
public : cNl NJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N@#,YnPI  
~YRG9TK  
template < typename Cond > z3Zo64V~7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {&ykpu090  
} ; wQ9?Z.-$  
SceK$  
^_gH}~l+U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B",;z)(%  
最后,是那个do_ iY*fp=c9  
lG5KZ[/Or  
")YD~ZA%)  
class do_while_invoker i_e%HG  
  { ]?%S0DO*  
public : J'C9}7G  
template < typename Actor > =}g-N)^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UR~s\m  
  { 5=&ME(fmV  
  return do_while_actor < Actor > (act); q ;"/i*+3  
} H/U.Bg 4  
} do_; sBk|KG  
AO238RC!:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MY}/h@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Rt>mAU$}  
最后来说说怎么处理break和continue uJ`:@Z^J  
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。 #&X5Di[A  
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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