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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #<]Iz'\`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x G^f  
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, zb?kpd}r  
PT05DH  
OGGSS&5t w  
{lMqcK  
  class filler j-6v2MH  
  { UO1$UF! QC  
public : k% NrL@z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L20rv:W$h  
} ; -$9~xX  
yfC2^#9 Zu  
rmQ\RP W  
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: F+3!uWUK  
}k| g%H J  
sjb-Me?  
VfRs[ 3Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3A d*,>!  
D$$3fN.iEL  
SM$\;)L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g}YToOs  
B*2{M  
zsQF,7/}B  
qh H+m  
二. 战前分析 c&b/Joi7@  
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。 :l;,m}#@  
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 6&mWIk^VC  
8yvJ`eL-  
*0\k Z,#BJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &1~Re.* B  
  /* --------------------------------------------- */ H) cQO?B  
vector < int *> vp( 10 ); *#6|!%?g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2^J/6R$  
/* --------------------------------------------- */ 7N6zqjIB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hR0]8l|  
/* --------------------------------------------- */ r.?+gW!C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A]#_"fayo  
  /* --------------------------------------------- */ }H; ]k-)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XHZLW h"gS  
/* --------------------------------------------- */ 8;0 ^'Qr8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~T7\8K+ $  
 7BS/T  
3<3t;&e  
@BXaA0F4  
看了之后,我们可以思考一些问题: Kn. iyR  
1._1, _2是什么? {o {#]fbO%  
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。 |veBq0U  
2._1 = 1是在做什么? t"tNtLI  
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。 q 7`   
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。 B6uf;Yc  
9!cW  
.jCk#@+  
三. 动工 e_^KI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  t9]r  
sZT VM9<)  
il7 !}  
%![4d;Z%x  
template < typename T > \wTW?>o Z  
class assignment IQ#So]9~Y  
  { |\/~ 8qP  
T value; *50ZinfoG  
public : 9a-]T=5Ee  
assignment( const T & v) : value(v) {} S`4e@Z$  
template < typename T2 > nE4l0[_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vRxL&8`&  
} ; a9L0f BRy  
0 oQ/J:  
f}A^]6MO:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _4O[[~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ID&zY;f  
X=\x&Wt  
g*^wF?t'T  
uz8nRS s  
  class holder %bN"bxv^  
  { UX?X]ZYVR  
public : "1AjCHZ  
template < typename T > :3:)E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =\*S'Ded  
  {  POkXd^pI  
  return assignment < T > (t); *SWv*sD  
} ;>sq_4_  
} ; []!tT-Gzy  
cz$c)It  
jjNxatAN  
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: H9/XW6W,"w  
v#w4{.8)  
  static holder _1;  PVS\,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |I4D(#w.  
v!iWzN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^j1Gmv)  
而不用手动写一个函数对象。 )_WH#-}  
UX03"gX  
*pmoLiuB>  
9.^-us1  
四. 问题分析 MI?]8+l  
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。 qEPf-O:lm  
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。 A5`#Ot*3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l[:^TfB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jD$;q7fB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |P^ikx6f5  
zaQ$ Ht  
五. 问题1:一致性 X*(gT1"t  
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?| `>$g y/N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %9fa98>  
!x+MVJ]  
struct holder `W6:=H  
  { Be'?#Qe   
  // ,!xz*o+#@  
  template < typename T > d91I  
T &   operator ()( const T & r) const m/SJ4op$  
  { ,%& LG],6  
  return (T & )r; Aigcq38  
} \ >&@lA  
} ; V7qCbd^>XJ  
q=(M!9cE  
这样的话assignment也必须相应改动: t"jIfU>'a/  
EY=\C$3J:  
template < typename Left, typename Right > y=y/d>=w  
class assignment ,K"r:)\  
  { {b\Y?t^>f  
Left l; P TfN+  
Right r; ";%e~ =  
public : ? Yynd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z_ iQU1  
template < typename T2 > 7R% PVgS4x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $sB48LJuU'  
} ; My`josJ`Pb  
^R&_}bp  
同时,holder的operator=也需要改动: 11^ {W F  
{m1t~ S   
template < typename T > k:&?$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NXC~#oG  
  { ^Y1AeJ$L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1t} (+NNjH  
} o+PQ;Dl  
BZnp #}f  
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。 N> uZt2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \rB/83[;u  
U)IsTk~}O  
return l(rhs) = r; 7zz(#  
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。 oRtY?6^$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fJ|Bu("N  
3"2<T^H]  
template < typename Tp > g~i''lng  
class constant_t ?(|TP^  
  { 9OO0Ht4j  
  const Tp t; i75?*ld  
public : `"^@[1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z`0r]V`Ys  
template < typename T > K{`2jK#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S]#=ES'^/  
  { ;'Z,[a  
  return t; O4'kS @  
} ?[*@T2Ck  
} ; Y'+F0IZ+  
8xeun~e"vS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Xm0&U?dZB  
下面就可以修改holder的operator=了 oK(W)[u  
[xp~@5r'  
template < typename T > <*b]JY V@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iPtm@f,bI  
  { ps{&WT3a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PEwW*4Xo  
} }(vOaD|k=  
^| a&%wxA  
同时也要修改assignment的operator() _z_3%N  
lhW#IiX  
template < typename T2 > R+@sHsZ@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qU /Wg  
现在代码看起来就很一致了。 s\3Z?zm8  
%yS`C"ZQ)  
六. 问题2:链式操作 A+bu bH,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2=Vkjh-  
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。 z!t3xFN&/  
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。 Kr+Bt y  
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。 A{n*NxKCX!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x"h)"Y[c5  
:a^,Ei-&  
template < typename T > I _Mqh4];  
struct result_1 ^0BF2&Zx  
  { SjNwT[.nr7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [ XY:MU e  
} ; r)Mx.`d!  
3<1HqU  
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: R;Ix<y{U  
DlQ[}5STF  
template < typename T > C>(M+qXL+  
struct   ref *Tlws  
  { )MX1776kU  
typedef T & reference; ?-6x]l=]  
} ; j{Qbzczy,  
template < typename T > 4)>\rqF+v  
struct   ref < T &> hnfrnYH  
  { QeOt; {_|  
typedef T & reference; S92 !jp/  
} ; _`Yvfz3  
#dn%KMo2r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $BO}D  
[7 Kj$PB3  
template < typename T > gWU(uBS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5GWM )vrZg  
  { WTy8N  
  return l(t) = r(t); f^yLwRUD  
} kosJ]q'U  
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。 ;r@R (Squ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &V,-W0T_  
h}VYA\+<B  
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 jJ{ w -$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iTBhLg,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^Ihdq89t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @0@'6J04  
最后的布局是: "=5vgg3  
                Add  "lnk  
              /   \ + 1%^c(3  
            Divide   5 `a1R "A  
            /   \ q'8@0FT0  
          _1     3 rQQPs\o  
似乎一切都解决了?不。 #}]il0d  
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。 3E2.v5*  
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。 fB ,!|u  
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: Tk@g9\6O9  
h/y}  
template < typename Right > -r2qIt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BKlc{=  
Right & rt) const *]UEF_  
  { . L6@Rs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y7L4jO9h  
} :aFpz6<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p-03V"^&  
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。 bJMcI8`  
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。 ST [1'T+L  
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。 qFsg&<  
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。 o4 OEA)k)=  
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? Y Z2VP  
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: j!8+|eA kk  
kk7: A0._  
template < class Action > ~X(xa  
class picker : public Action w!9WCl]9M  
  { k^%ec3l  
public :  ,8 NEnB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l$~bkVNL  
  // all the operator overloaded kx#L<   
} ; OU3+SYM  
{zN_l!  
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。 U&\{/l  
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: qA\kx#v]P  
q>oH(A  
template < typename Right > \iE9&3Ie  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tS\NO@E_Jh  
  { YbBH6R Zr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \ rWgA  
} 9PfU'm|h  
8}E(UsTa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (c|qX-%rC  
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。 O)Dw<j)  
Oqe.t;E 0}  
template < typename T >   struct picker_maker >u#VHaB  
  { B91PlM.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G+^$JN=  
} ; |Ie`L("  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eu|q {p  
  { e ;u8G/  
typedef picker < T > result; 4W-+k  
} ; 1E_Ui1[  
g~D6.OZU  
下面总的结构就有了: Gv3Fg[MA@c  
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。 /g7?,/vnZ  
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。 6zZR:ej  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BiCa "  
至此链式操作完美实现。 ~TR|Pv  
zi[M{bm  
M{RZ-)IC  
七. 问题3 ? Z fhz   
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。 /%w[q:..h  
AFJY!ou~6  
template < typename T1, typename T2 > IGV.0l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1>{-wL4rc  
  { c^gIK1f-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \k-juF80  
} iC2nHZ*,  
z(68^-V=:  
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: Ui;s.f  
5&Kn #  
template < typename T1, typename T2 > ho$%7mc  
struct result_2 G QBN-Qv  
  { jz:c)C&/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,T[ +omo  
} ; g'7hc~=  
{ 4{{;   
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? RYaof W  
这个差事就留给了holder自己。 ]7 mSM  
    ~,-O  
^#nWgo7{7  
template < int Order > )#Bfd(F  
class holder; }@6 %yR  
template <> LbknSy C  
class holder < 1 > 2/N*Uk 0  
  { F;@&uXYgc  
public : *9 wHH-#  
template < typename T > U  {!{5l:  
  struct result_1 ^}\R]})w"  
  { ]arskmB]  
  typedef T & result; s4k%ty}  
} ; fG5}'8  
template < typename T1, typename T2 > o^6j(~  
  struct result_2 agD.J)v\  
  { MCG~{#`  
  typedef T1 & result; Q kpmPQK  
} ; HN@)/5BY  
template < typename T > a/#,Y<kJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UH|.@7w  
  { BQg]$Tr?  
  return (T & )r; gP%!  
} @!O{>`  
template < typename T1, typename T2 > Z"T(8>c;g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r0bPaAKw  
  { T bWZw  
  return (T1 & )r1; >vy+U  
} 1e} 3L2rC  
} ; [ Ulo; #P  
X+@,vCC  
template <> ^`?> Huu<w  
class holder < 2 > HE'8  
  { y@JYkp>I  
public : XjU;oh4:.  
template < typename T > 1]`HX=cl  
  struct result_1 k@U`?7X  
  { [nD4\x+  
  typedef T & result; XePBA J  
} ; Tyl"N{ _  
template < typename T1, typename T2 > KVy5/A/8c  
  struct result_2 6<nO2GW  
  { X\RTHlw']  
  typedef T2 & result; !YHu  
} ; ZW%`G@d"H-  
template < typename T > "ukbqdKD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S}O\<6&  
  { Ts6X:D4,  
  return (T & )r; V1;-5L75  
} 2jC\yY |PN  
template < typename T1, typename T2 > WE]^w3n9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yG4MqR)J  
  { sAlgp2-  
  return (T2 & )r2; ztpb/9J9  
} k]g\` gc  
} ; {jG`l$$  
i[#Tn52D  
UkV] F]  
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> >。 T7'$A!c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )_?$B6hf,&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;v\n[  
VRt*!v<")  
return l(i, j) = r(i, j); c qp#1oM4M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  ]plC  
RoZV6U~  
  return ( int & )i; _jz=BRO$  
  return ( int & )j; < .!3yy  
最后执行i = j; )' #(1 ,1k  
可见,参数被正确的选择了。 _3S{n=9  
A>puk2s  
,V?,I9qf  
jU$PO\UTk  
a=dN.OB}F7  
八. 中期总结 y"ck;OQD  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p3'+"sFU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &EOh}O<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ui&$/%Z|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X;NTz75  
%54![-@  
~T~v*'_h  
#v-!GK_<  
./'n2$^3  
?da3Azp  
九. 简化 IpxjP\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 kZNZ?A<D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b&1@rE-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: r "R\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D~:fn|/Brp  
  +-*/&|^等 s-B\8&^C  
2. 返回引用。 X'm2uOEj  
  =,各种复合赋值等 x?IT#ty  
3. 返回固定类型。 *&D=]fG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9':$!Eoq  
4. 原样返回。 T2{+fR v N  
  operator, KX`,7-  
5. 返回解引用的类型。 e j9G[  
  operator*(单目) |.A>0-']M  
6. 返回地址。 jo~Pr  
  operator&(单目) #,56vVY  
7. 下表访问返回类型。 $BY{:#a]  
  operator[] O}Jb,?p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :y)'qv[  
  operator<<和operator>> FcA0 \`0M  
p* @L1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 i`~y %y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +,lD_{}_  
LHb{9x  
template < typename Left > QS}=oOR@k  
struct value_return D }\`5L<  
  { ~a$% a  
template < typename T > _,^sI%  
  struct result_1 QVpZA,  
  { ]Gr'Bt/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _$0Ix6y,  
} ; t>xV]W<  
iYf4 /1IG,  
template < typename T1, typename T2 > FyEl@ }W  
  struct result_2 C6n4OU  
  { ARE~jzakg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4]bT O  
} ;  oa|0=  
} ; L*z;-,  
hk I$ow(  
|j,Mof  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RC 48e._t  
~&x%;cnv_  
下面我们来剥离functor中的operator() P(`IY +  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JI&>w-~D  
|Xag:hof  
return l(t) op r(t) UTPl7po5D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i]nE86.;  
return op l(t) D1f=f88/}  
return op l(t1, t2) -n9e-0  
return l(t) op Hpt)(Nz:  
return l(t1, t2) op AS7!FD6b  
return l(t)[r(t)] eZcm3=WV|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *s^5 BLI9  
ZZTV >:  
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: Lh}he:k+  
单目: return f(l(t), r(t)); wb}tN7~Y;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9YJb~tuZ73  
双目: return f(l(t)); z+b~#f3  
return f(l(t1, t2)); 181P;R=}<  
下面就是f的实现,以operator/为例 t`AD9 H"\!  
N]duv~JS  
struct meta_divide 1jL?z6S  
  { 1pV"< ,t  
template < typename T1, typename T2 > R/#*~tPi8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "a: ;  
  { $?\],T  
  return t1 / t2; J0#% *B  
} Ur`v*LT}~  
} ; =9c24j  
(:\hor%  
这个工作可以让宏来做: 6-3l6q  
"rXGXQu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [D t`@Dm  
template < typename T1, typename T2 > \ ct  ZW7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rLwc=(|  
以后可以直接用 ; H3kb +  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #'T|,xIr-Q  
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 /$n${M5!  
(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。。。) 1Jahu!c?  
)"1D-Bc\Q  
<ygO?m{  
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 "CaVT7L  
pQp}HD!-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |"mb 59X  
class unary_op : public Rettype RwwKPE  
  { `drvu?F  
    Left l; vmoqsdZ/  
public : M;(lc?Rv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O7.Is88!  
={fi&j  
template < typename T > IOA{l N6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ri:fo'4TO  
      { GB+G1w  
      return FuncType::execute(l(t)); h*d,AJz &.  
    } yR`-rJb V  
(~P&$$qfD  
    template < typename T1, typename T2 > WDZEnauE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Ybm27Dk  
      { #zXDh3%]a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1t)6wk N  
    } rh!41  
} ; K|B1jdzL  
+b{\v1b  
#NqA5QR  
同样还可以申明一个binary_op BAxZR  
>fjf] 6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M*}o{E;  
class binary_op : public Rettype F :u}7t>  
  { sK\?i3<?  
    Left l; _])1P?.  
Right r; +`[$w<I  
public : ?XHJCp;f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?LZ)r^ger  
&v:iC u^|  
template < typename T > q%JV"9,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YFW+l~[#  
      { MVdE7P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7DI8r|~  
    }  E5o0^^  
P`"dj@1'  
    template < typename T1, typename T2 > 9@h>_1RJz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }n<dyX:a  
      { "evLI?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |6&"r&  
    } sOHh&e  
} ; pZH bj2~  
b*bR<|dTj  
-du+iOe?  
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 J|ILG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DF|qNX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) , vky  
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。 f6m^pbQFl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cJqPcCq(wn  
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。。。 @p!["v&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }x%"Oq|2]x  
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) 5X  
下面是修改过的unary_op ^wX_@?aKtt  
r}vr E ^Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C6Kz6_DQZ  
class unary_op Qc3 !FW<26  
  { bk8IGhO|m!  
Left l; Db2G)63  
  =^{^KHzIl3  
public : 9/nL3U@i1  
P[Qr[74 )  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9 Iw+g]`y*  
:!3P4?a  
template < typename T > L\b$1U!i  
  struct result_1 UP,(zKTA  
  { '8}\! i&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cd:O@)i  
} ; AD8~  
Y &#<{j':  
template < typename T1, typename T2 > "['YMhu_  
  struct result_2 1s*I   
  { ftK.jj1:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }$b/g  
} ; /WM : Bj   
wo?C 7,-x  
template < typename T1, typename T2 > w PV`j:?'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / {A]('t  
  { AKS(WNGEp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yX8F^iv[  
} YN\ QwV  
!{SEm"J^  
template < typename T > $CXqkK<6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \f+R!  
  { $+?6U  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0|HhA,u  
} D]4?UL  
#M_QSD}&  
} ; <,LeFy\zW  
4=1lyw  
u52@{@Ad  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug bjR&bIA:  
好啦,现在才真正完美了。 uH]^/'8vBd  
现在在picker里面就可以这么添加了: z`TI<B  
GA;E (a  
template < typename Right > |ejrE,~1vb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >f_D|;EV  
  { )hn,rmn (P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !'+t)h9^  
} )`g[k" yB3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &*0!${ B  
of(Nq@  
[TNYPA> {  
[t ^|l?  
`5>IvrzXrK  
十. bind |=7%Edkd  
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。 #'"h+[XY  
先来分析一下一段例子 |Q7Ch]G  
(s}9N   
 *A_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A@`C<O ^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =r GkM.^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YXBS!89m  
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。 |px4a"  
我们来写个简单的。 X_=oJi|:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +[z(N  
对于函数对象类的版本: jP+4'O!s[  
;&[0 h)  
template < typename Func > "b2Mk-qP  
struct functor_trait ytJ |jgp'  
  { ==IL63  
typedef typename Func::result_type result_type; 71f]KalqL  
} ; >.B+xn =  
对于无参数函数的版本: 6.ap^9AD  
n+xM))  
template < typename Ret > iPHMyxT+S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J_`.w  
  { EQ7cK63  
typedef Ret result_type; OD*DHC2rN]  
} ; Z5NuLB'  
对于单参数函数的版本: W[YcYa_tQ  
gzw[^d  
template < typename Ret, typename V1 > !WDdq_n*v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %d*}:295  
  { t7lRMCN  
typedef Ret result_type; ,ll!19y  
} ; fV[xv4D.  
对于双参数函数的版本: ` 3<#DZ;!  
&9^c-;Vs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A~h8 >zz*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `7'(U)x,F  
  { 9#_49euy|P  
typedef Ret result_type; QI!:+8  
} ; {9P<G]Z  
等等。。。 bXtA4O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K)^.96{/@  
H#6J7\xcS  
template < typename Func > !n !~Bw  
struct func_return />]/At  
  { f!1K GP  
template < typename T > u,&Z5S  
  struct result_1 W+Iln`L  
  { @Wdnc/o]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z#\ \NfR  
} ; # VR}6Jv  
`GH6$\:  
template < typename T1, typename T2 > ncihc$V<  
  struct result_2 ,/Xxj\i  
  {  E?%k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'zRd?Z>%  
} ; w}7`Vas9  
} ; w/ZV9"BhE  
RCoz;|c`P  
F[~qgS*;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 > a^H7kp  
*mBn''a"*  
template < typename Func, typename aPicker > .i`+}@iA  
class binder_1 u*H2kn[DU  
  { 1q/z&@+B  
Func fn; J&h 3,  
aPicker pk; ;9b?[G  
public : 3):7mE(  
qB"y'UW8  
template < typename T > i"_JF-IbN  
  struct result_1 r\L:JTZ$  
  { 0z\=uQ0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 23+>K  
} ; )v'3pTs2  
48w3gye  
template < typename T1, typename T2 > m@"!=CTKd  
  struct result_2 1eK J46W  
  { e?F r/n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X/'B*y'=U  
} ; ?jb7Oq#[  
$YL} rM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q-p4k`]  
>Utn[']~  
template < typename T > D|UDLaz~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l$PO!JRD  
  { >oLM2VJ  
  return fn(pk(t)); c-`&e-~XKL  
} Br-bUoua  
template < typename T1, typename T2 > J]$%1Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hLO nX<%a  
  { ]_5C5m  
  return fn(pk(t1, t2)); jj.)$|&#`  
} d0 |Q1R+3  
} ; 4}96|2L5  
/l@7MxE  
Jg: Uv6eN+  
一目了然不是么? >uxak2nM-  
最后实现bind vzy/Rq  
XIf,#9  
$D8KEkW  
template < typename Func, typename aPicker > R%SsHu">  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QZ h|6&yI  
  { Z<xSU?J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .viA+V  
} $eI[3{}X  
H2rh$2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "xYMv"X  
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。 {}vW=  
iZ)7%R?5  
十一. phoenix + ^4"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dqPJ 2j $\  
|yw-H2k1  
for_each(v.begin(), v.end(), l,pq;>c9a  
( u V=rLDY  
do_ 8={(Vf6  
[ W9.Z hpM  
  cout << _1 <<   " , " Bqa%L.N2SS  
] :|P"`j  
.while_( -- _1), 3^ wJ4=^  
cout << var( " \n " ) 6lsU/`.  
) )Z"7^ i  
); k' pu%nWN  
h&.9Q{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: w QwY_ _  
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 N4'b]:`n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vy6NH5Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >0B [  
p8o%H-Xk  
}?8KFe7U  
template < typename Cond, typename Actor > R3%T}^;f  
class do_while ,O $F`0>9A  
  { 4jO~kcad  
Cond cd; 5+giT5K*h  
Actor act; A#LK2II^  
public : $Pl>T09d  
template < typename T > 2>?GD@GE  
  struct result_1 c[J#Hc8;  
  { B8;_h#^q  
  typedef int result_type; 1rTA0+h  
} ; />)>~_-3  
 LBw,tP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O:pQf/Xn  
nvgo6*  
template < typename T > Sr%~ 5Q[W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K)@]vw/\  
  { < _c84,[V  
  do 2-UZ|y  
    { KiH#*u S  
  act(t); gO_^{>2  
  } d ID] {  
  while (cd(t)); K.*zqQKlI|  
  return   0 ; *s;$`8fM<  
} 024*IoVZ  
} ; c$@,*c 0n  
80l(,0`,  
1b* dC;<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +xFtGF)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OjyS ?YY)b  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5#q ^lL  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |0A n| 18  
下面就是产生这个functor的类: >p2v"XX  
s^js}9]p  
9]7+fu  
template < typename Actor > DEqk9Exk`  
class do_while_actor Ay"x<JB{U2  
  { (Q#ArMMORI  
Actor act; vWjK[5 M%  
public : bbA+ZLZJn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _ 4Hf?m7z  
a5]~%xdK  
template < typename Cond > 9CUMqaY2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8I NVn'G  
} ; "x3_cA~  
}# w>>{Q  
^EZ)NG=e5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S7~yRIjB  
最后,是那个do_ ~8}"X] 4  
=]U[   
V4/eGh_T  
class do_while_invoker ,Sghi&Ky  
  { %Xkynso~  
public : |'Ve75 W6u  
template < typename Actor > FSc7 30rM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \#G`$JD  
  { L$lo5  
  return do_while_actor < Actor > (act); zVkHDT[  
} 0z.`  
} do_; |I85]'K9a  
q35%t61Lc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0v+5&Jk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5wP(/?sRy  
最后来说说怎么处理break和continue kX5v!pm[  
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。 wz>j>e6k`  
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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