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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sMhUVc4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MsL*\)*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, aOr'OeG(=e  
F7r!zKXZ  
0M^v%2 2  
.2V`sg.!  
  class filler !qjIhZi  
  { as%ab[ fX  
public : E"|LA[o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kUp[b~  
} ; | ]DJz  
|z`kFil%  
<,S5(pZ  
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: ~VqDh*0  
wx,yx3c (  
t"]+}]O  
t|ih{0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _3lci  
|*w}bT(PfR  
`?H yDny  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 uR:@7n  
@},25"x)  
Q{~WWv  
vA r fsgk  
二. 战前分析 =d{B.BP(  
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。 9 Z 5!3  
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 $%3"@$  
? !dy  
v9t26>{~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [1\k'5rp  
  /* --------------------------------------------- */ !M&Qca2  
vector < int *> vp( 10 ); PDEeb.(.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >5aZ?#TS1  
/* --------------------------------------------- */ wM"P JG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Wt%+q{  
/* --------------------------------------------- */ ^D=1%@l?#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >4.K>U?0FC  
  /* --------------------------------------------- */ =y$|2(6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *QIlh""6  
/* --------------------------------------------- */ 5ZXP$.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D[NJ{E.{  
k[`9RGT  
W8$ky[2R  
k\qF> =  
看了之后,我们可以思考一些问题: )M!6y%b67  
1._1, _2是什么? e;kH,fHUI3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :&{:$-h!  
2._1 = 1是在做什么? 4zRz U  
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。 i`Tp +e@a>  
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。 w'/ Mn+  
][jW2;A  
'>wr _ f  
三. 动工 x2m*0D~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }KBz8M5  
`}Of'i   
jOYa}jm?  
^Pq4 n%x  
template < typename T > f[AN=M"B"s  
class assignment nF Mc'm  
  { d=q&% gqN  
T value; \x,q(npHi  
public : {c;][>l  
assignment( const T & v) : value(v) {} r? w^#V  
template < typename T2 > i1OF @~?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E=-ed9({:  
} ; KXQ &u{[<  
7j ]d{lD  
+4N7 _Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UcHe"mn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Cm~Pn "K_]  
g p2S   
2+2Gl7" s  
PLkwtDi+&  
  class holder cL]vJ`?Ih  
  { w=ib@_:f  
public : 8,0WHivg  
template < typename T > |[RoR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YPV@/n[N  
  { Vw^2TRU  
  return assignment < T > (t); T ke3X\|  
} CWTPf1?eB  
} ; x'4q`xDa  
3?do|>  
[dQL6k";b  
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: t==CdCl  
Xiy9Oeq2uh  
  static holder _1; rF3QmR?l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]d4`PXI  
m ll-cp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b.LMJ'1  
而不用手动写一个函数对象。 &zxqVI$4  
y&-1SP<  
IpJMq^ Z  
klwC.=?(j"  
四. 问题分析 p>g5WebBN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4P406,T]r  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [eWZ^Eh"I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VIXY?Ua  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a'[Ah2}3r<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vDeb?n  
T uk:: .jD  
五. 问题1:一致性 qy9RYIfZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| rwJCVkF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,EE,W0/zzM  
YR 5C`o  
struct holder P1r)n{;  
  { 6D=9J%;  
  // u%o]r9xl'  
  template < typename T > d;4LHQ0yU  
T &   operator ()( const T & r) const tRl01&0S  
  { Y#/mE!&  
  return (T & )r; Rz #&v  
} Qb.Ve7c  
} ;  .J0Tn,m  
*&=sL  
这样的话assignment也必须相应改动: u . xUM  
k Y}r^NaQA  
template < typename Left, typename Right > W<QMUu  
class assignment q)m0n237P  
  { RjcU0$Hi  
Left l; )V6Bzn}9  
Right r; 'P:u/Sq?m  
public : Z7="on4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =ObI  
template < typename T2 > 3Uy48ue  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eTeZ^G  
} ; ef Moi'v  
l\HLlwYO  
同时,holder的operator=也需要改动: O<RLw)nzg  
NMM$ m!zg  
template < typename T > K&\ q6bU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  W0&x0  
  { __3s3YG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NrVE[Z#  
} }Ai_peO0a  
T"b'T>Y  
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。 MMQ^&!H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mB.j?@Y%  
MXsCm(  
return l(rhs) = r; mBrH`!  
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。 j_ \?ampF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MR?5p8S#g  
5Al1u|;HB  
template < typename Tp > N4xC Zb  
class constant_t SqF `xw  
  { H;~Lv;,g,  
  const Tp t; TEzMFu+V  
public : 9sgyg3fv>5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pGsk[.  
template < typename T > SyB2A\A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fad.!%[  
  { mRNA,*  
  return t; js$L<^7  
}  s-Z<  
} ; >,9ah"K_x  
j6JK4{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '#oNOU  
下面就可以修改holder的operator=了  Fhk 8  
>iKbn  
template < typename T >  jO5,PTV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nueb xd  
  { UG!528;7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zUIh^hbFf  
} [Zpx :r}  
~0 PR>QJ  
同时也要修改assignment的operator() l!d |luqbA  
&>xd6-  
template < typename T2 > (v)/h>vS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TpSv7kT]  
现在代码看起来就很一致了。 -r'/PbV0  
Fcz}Gs4  
六. 问题2:链式操作 'bb *$T0=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8E+]yB"  
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。 moOc G3=9  
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。 +NT8dd  
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。 O6[ 4=4L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2LTMt?  
L%CBz]`  
template < typename T > j1141md 5  
struct result_1 %*A|hK+G:W  
  { JG:li} N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0^-1/Ec  
} ; <y4WG  
o?O> pK  
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: gic!yhsS_  
\,ko'4 8@  
template < typename T > B*3<(eI  
struct   ref ,pHQv(K/  
  { %@~;PS3kd  
typedef T & reference; ;S5J"1)O~  
} ; MV?#g-5  
template < typename T > e*!0|#-  
struct   ref < T &> 0^m`jD  
  { Ifu[L&U  
typedef T & reference; L>>RboR}  
} ; sA|!b.q  
{@7xOOAw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G &QGQ  
/7CV7=^d,  
template < typename T > G(fS__z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b3M`vJ+{  
  { GpZ}xY'|w,  
  return l(t) = r(t); @4]} J-3  
} JGRL&MG4  
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。 unB`n'L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nc[Kh8N9  
xo.k:F  
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 zAkF:^#Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O}3|UI!`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !SPu9:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A?+0Ce&qL  
最后的布局是: B4M rrW4=  
                Add gtwUY$  
              /   \ {y%cTuC=  
            Divide   5 '5r\o8RjN  
            /   \ 3Jh!YzI8  
          _1     3 l8~s#:v6X  
似乎一切都解决了?不。 r?$ V;Z  
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。 QnTKo&|9  
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。 4Nl3"@<$  
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: "sUjJ|  
*Tum(wWZ  
template < typename Right > Iy#=Nq=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5XzN%<_h9  
Right & rt) const d2U+%%Tdw  
  { nXT/zfS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fxx -2(U  
} PY76;D*`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0Lx,qZ'  
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。 E'cI}q  
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。 4G3u8)b=  
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。 <5]ufv  
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。 gjL+8Rk  
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? 0CpE,gg  
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: wec_=E qK0  
v vzPt.ag  
template < class Action > Xx+eGV";`  
class picker : public Action ( &!RX.i  
  { Ial"nV0>0  
public : Kn*LwWne  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5kik+  
  // all the operator overloaded  &Sdf0"  
} ; [C`LKA$t  
<]f{X<ef  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 7tP qez#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: qORL 7?{  
Lyq[gQjr  
template < typename Right > X6Q\NJ"B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H{4_,2h =m  
  { :SD#>eD0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =eyPo(B  
} mfx-Ja_a  
5q;c=oRUj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > TXS{=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^jE8 "G*  
_A~>?gJ;,  
template < typename T >   struct picker_maker Y&j'2!g  
  { KsSIX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -nQ(.#-n  
} ; x8o/m$[,=u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?3y>K!D(A  
  { ]NyN@9u@(  
typedef picker < T > result; Ke^9R-jP  
} ; #+Y%Bxf  
Jbn^G7vH<6  
下面总的结构就有了: &Lbh?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。 *| as-!${k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <8ih >s(C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U'LPaf$O  
至此链式操作完美实现。 kD me>E=  
t\WU}aKML  
~~3*o  
七. 问题3 :(YFIW`59  
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。 4YgO1}%G  
~wQ M ?h  
template < typename T1, typename T2 > Z]XjN@j"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~7w LnB  
  { wlFK#iK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &N*l?7(  
} c"diNbm[  
! NJGW  
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: TDX~?> P  
+45.fo  
template < typename T1, typename T2 > '?Xf(6o1  
struct result_2 ^fj30gw7\5  
  { A_Y5{6@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Oe21noL  
} ; #sE: xIR  
#y f  
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? &ZL4/e  
这个差事就留给了holder自己。 G2&,R{L6w  
    }yaM.+8.  
N, ,[V  
template < int Order > 30YH}b#B  
class holder; Ln8r~[tVE<  
template <> ]sI\.a  
class holder < 1 > \c1>15  
  { bPIo9clq  
public : 9 ^=kt 2[  
template < typename T > QJSi|&Rx&?  
  struct result_1  K{9  
  { q2U?EP{8~  
  typedef T & result; s_3a#I  
} ; !p Q*m`Xo  
template < typename T1, typename T2 > 9&zQ 5L>  
  struct result_2 KB {IWu  
  { Wf~PP;  
  typedef T1 & result; VAp 1{  
} ; j_.tg7X  
template < typename T > R5xV_;wD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MeYu  
  { %I;uqf  
  return (T & )r; ?:6w6GwAA  
} Bkg./iP5x  
template < typename T1, typename T2 > -b)3+#f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +R_s(2vz  
  { _zkTx7H  
  return (T1 & )r1; *xN?5u%  
}  +F~B"a  
} ; :kC*<f\  
Lb?0<  
template <> I%{ 1K+V/  
class holder < 2 > LfJMSscfv  
  { S0ReT*I  
public : 8gG;A8  
template < typename T > 0./Rdf=-1j  
  struct result_1 iI;np+uYk  
  { hW`o-'  
  typedef T & result; _p?s[r*  
} ; j Y(|z*|  
template < typename T1, typename T2 > ]MC5 uKn  
  struct result_2 [ #fz [U  
  { k\RS L  
  typedef T2 & result; EHfB9%O7y  
} ; y,K> Wb9e  
template < typename T > gYloY=.Z$'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gX| \O']6  
  { >vXS6`;  
  return (T & )r; ZH`(n5  
} ^O}J',Fm%f  
template < typename T1, typename T2 > qC3PKlhv6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1k`gr&S  
  { 1Beh&pl^  
  return (T2 & )r2; LP/SblE  
} a*t>Ks'C  
} ; LYiIJAZ.  
D~M*]&  
^>^h|$  
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> >。 "N)InPR-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cqT%6Si  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _UY=y^ c0>  
4O:HT m  
return l(i, j) = r(i, j); ,t!I%r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m}f{o  
!3{. V\P)  
  return ( int & )i; E,fbIyX  
  return ( int & )j; qTN30(x2  
最后执行i = j; E= .clA  
可见,参数被正确的选择了。 +:W?:\  
t>x!CNb'C  
WO6+r?0M2  
b;nqhO[f}  
P76gJ@#m  
八. 中期总结 <sX_hIA^Fx  
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: aimf,(+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Qwp2h"t`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m*\LO%s]E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xe9\5Gb}  
x3F94+<n{  
7%G&=8tq  
_#uRKy<`N  
jUDE)~h  
%cJdVDW`L  
九. 简化 t^}"8  
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。 y|NY,{:]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W@i|=xS?  
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: MO|Pv j~[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,@I\'os  
  +-*/&|^等 fAfB.|cd  
2. 返回引用。 rV2>;FG  
  =,各种复合赋值等 foB&H;A4oC  
3. 返回固定类型。 m)]|mYjju  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )@] W=  
4. 原样返回。 [&l+Ve(  
  operator, 4q(,uk&R[  
5. 返回解引用的类型。 @Y<fj^]k  
  operator*(单目) }:[MSUm5  
6. 返回地址。 O&}R  
  operator&(单目) rDu?XJA  
7. 下表访问返回类型。  )\kNufP  
  operator[] t~.^92]s|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ad9u;uS  
  operator<<和operator>> =LEzcq>XO  
;F"Tu  
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。 Ga V OMT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .y0u"@iF  
Yv2L0bUo:  
template < typename Left > >h~>7i(A  
struct value_return {hm-0Q  
  { ;Wsl 'e/  
template < typename T > ]\]mwvLT  
  struct result_1 ymT]ow6C  
  { prB:E[1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8#4Gs Q"  
} ; um\A  
L`fT;2  
template < typename T1, typename T2 > ,dF Y]  
  struct result_2 2vddx<&  
  { dj}P|v/;z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )Y"t$Iw"  
} ; `6LV XDR  
} ; : qV|rih_Q  
>S S^qjh/  
A0Q1"b=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J7~Kjl  
=$ubSfx  
下面我们来剥离functor中的operator() NxB/U_j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;=@?( n  
&(jt|?{  
return l(t) op r(t) ''k}3o.K[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '*t<g@2$  
return op l(t) @V+KL>Qw  
return op l(t1, t2) 5d}bl{  
return l(t) op ,4}s 1J#  
return l(t1, t2) op 3E>]6  
return l(t)[r(t)] [|YJg]i-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H>"P]Y)oX  
wy:euKB~   
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: ?ZkVk=t?  
单目: return f(l(t), r(t)); q^~w:$^ U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o[S Mt  
双目: return f(l(t)); `_"?$ v2F  
return f(l(t1, t2)); C\|HN=2eh  
下面就是f的实现,以operator/为例 2d<`dQY{l3  
Xob(4  
struct meta_divide D2io3Lo$ov  
  { }/g1  
template < typename T1, typename T2 > W#wC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @v.?z2h  
  { Bu{%mm(  
  return t1 / t2; RhE|0N=  
} u N_<G  
} ; d ;,C[&  
=H^~"16  
这个工作可以让宏来做: 6c}nP[6|  
SL<EZn0F9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .tK]-f2  
template < typename T1, typename T2 > \ SK_N|X].  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0,iG9D 7  
以后可以直接用 ? :F Jc[J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Kn2W{*wD  
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 ;:bnLSPo  
(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。。。) $us7fuKE  
lH"VLO2l  
1W9uWkk_d  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9FF  
^a#W|-:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4hn' b[  
class unary_op : public Rettype RVpo,;:  
  { C4|79UG>s  
    Left l; j"&Oa&SH  
public : ,ZnL38GW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lnV!Xuf  
cQ0+kX<  
template < typename T > Tcq@Q$H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5)gC<  
      { a JQ_V  
      return FuncType::execute(l(t)); 2}5@: cwR+  
    } YCyh+%Q(  
mH'om SCz  
    template < typename T1, typename T2 > (]5gYi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s]xn&rd_  
      { `>0(N.'T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |Lc.XxBkc  
    } 5g2:o^  
} ; l585L3i  
w}x&wWM  
[Fr <tKtB  
同样还可以申明一个binary_op _~!c%_  
:} o{<U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *bi;mQ  
class binary_op : public Rettype iF"kR]ZL  
  { FXid=&T@0D  
    Left l; mEV@~){  
Right r; rwAycW7  
public :  j 2e|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P> 7PO~E.  
U^OR\=G^  
template < typename T > )N&95\ u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; VQ:\f G  
      { L0ZAF2O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ) =|8%IrB  
    } ` )~CT  
N2Cf(  
    template < typename T1, typename T2 > !Eb!y`jK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ul\FZT 4  
      { $u,`bX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F4g3l    
    } ~JOC8dO  
} ; 8`q"] BQN  
'^.3}N{Fo  
0Rh*SoYrC  
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 z@xkE ,j>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u"kB`||(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s18A  
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。 Ia>~ph#]{`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :) T#.(mR  
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。。。 gy/bA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IZZ $p{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) kyUG+M  
下面是修改过的unary_op 7nbaR~ZV  
4TaHS!9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > szy2"~hm  
class unary_op Kp/l2?J"  
  { `(@{t:L  
Left l; N\ zUQ J  
  sQT<I]e  
public : 8|rlP  
7*47mJyc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }kk[lvhJ  
N!13QI H  
template < typename T > `W4Is~VVv  
  struct result_1 l/bZE.GJ  
  { K)9f\1\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V_T~5%9Fy  
} ; qWI8 >my11  
BU%gXr4Ra  
template < typename T1, typename T2 > Aj@t*3  
  struct result_2 Qf|c^B  
  { e]smnf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6+yA4pRSd  
} ; R%;dt<Dh  
8jgamG  
template < typename T1, typename T2 > \-:4TuU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'zYx4&s  
  { rF . Oo0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D}bCMN <  
} q_0,KOGW  
a8Z{-=)  
template < typename T > WD#7Q&T(;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ks<+gL{K|i  
  { ?/Z5%?6  
  return OpClass::execute(lt(t)); (APGz,^9#  
} R,W w/D  
1zY" Uxp  
} ; q]m$%>  
hu-6V="^9  
h) W|~y@  
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 lf2(h4[1R  
好啦,现在才真正完美了。 h=ko_/<  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^1[u'DW4  
6 kAXE\T  
template < typename Right > s!/Q>A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s C?-L  
  { UjS,<>fm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /@K1"/fqH  
} o,=dm@j  
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。 I>spJ5ls  
)dI  `yf  
Y/G~P,9  
MrpT5|t  
 76EMS?e  
十. bind >3y:cPTM5  
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。 GP=&S|hi  
先来分析一下一段例子 "A&HNkRz  
6zW3!_tz  
YW^sf,zQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x=VLRh%Gvl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1Ozy;;\-9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 + Scw;gO  
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。 R(DlJ  
我们来写个简单的。 R}\n @X*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z4*`K4W  
对于函数对象类的版本: J, vEZT<Mt  
6?KJ"Ai9  
template < typename Func > B}Sl1)E  
struct functor_trait VY'1 $  
  { z<n&P7k5j  
typedef typename Func::result_type result_type; "TePO7^m  
} ; 3X}>_tj  
对于无参数函数的版本: g;G.uF&  
,$; pLjo6  
template < typename Ret > :HDU \|{^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2<Q3-|/i  
  { 0]`%i G|  
typedef Ret result_type; i@STo7=  
} ; WhN~R[LE_  
对于单参数函数的版本: BFMINq>  
_9b;8%? Yf  
template < typename Ret, typename V1 > OqA#4h4^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OG}m+K&<  
  { p*" H&xA@  
typedef Ret result_type; E=8$*YUW(g  
} ; [78^:q-/0  
对于双参数函数的版本: d@_|  
63y&MaqSJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ma(E}s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GJ4R f%  
  { OO`-{HKt  
typedef Ret result_type; haIH `S Y  
} ; UqsX@jL!  
等等。。。 [5TGCGxP{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \v[?4 [  
YVB\9{H?  
template < typename Func > ld/\`s[i  
struct func_return UqaV9  
  { 8!u8ZvbFG  
template < typename T >  a 9f%p  
  struct result_1 }o MY  
  { Q{+N{/tF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z\ ?cazQ  
} ; WEFvJ0]  
uGH>|V9'c  
template < typename T1, typename T2 > %,[p[`NRYR  
  struct result_2 H8'_.2vwX  
  { D\i8WU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~V<imF  
} ; Id;YIycXe  
} ; l|p \8=  
?:XbZ"25pJ  
ZF6?N?t}h8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HCTjFW>C  
o&b1-=MC2  
template < typename Func, typename aPicker > cq \()uF'c  
class binder_1 p8a \> {  
  { 1dahVc1W  
Func fn; 2[R{IV8e  
aPicker pk; i?1g{JW  
public : }qOj^pkJ  
rkz_h  
template < typename T > E||[(l,b  
  struct result_1 c>nXnN  
  { NRgNW1#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?go+oS^  
} ; U$5 lh  
WGeTL`}dh  
template < typename T1, typename T2 > bI?YNt,  
  struct result_2 4tv}V:EO  
  { vkQkU,q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c3$h-M(jVJ  
} ; =UW! 7OzC  
t^zmv PDK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ">^O{X\  
$Q cr  
template < typename T >  B1!b@0^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s9'lw'  
  { Mk~]0d  
  return fn(pk(t)); "]M]pR/j  
} io{uN/!X_J  
template < typename T1, typename T2 > Vx6/Rehj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B5Y 3GWhrx  
  { 8V$:th('  
  return fn(pk(t1, t2)); D-<9kBZs  
} (d2|r)O  
} ; RiX~YL eM  
!$i*u-%4  
"Wz#<! .r  
一目了然不是么? . w_oWmD  
最后实现bind %@jL? u  
*>a+`|[1*  
[spJ%AhV  
template < typename Func, typename aPicker > L| uoFG{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~ :\QC  
  { #gL$~.1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |/R)FT#i  
} 5}uH;E)4  
?4 fXCb]7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Mr3;B+S  
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。 ,#FK3;U  
}bxW@(bs  
十一. phoenix 8 ;C_@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x!08FL)  
lnk`D(>W  
for_each(v.begin(), v.end(), Gz9w1[t  
( `N69xAiy  
do_ Ikn)XZU^  
[ [?vn>  
  cout << _1 <<   " , " |%@.@c  
] D/ SM/  
.while_( -- _1), $\ 0d9^)&  
cout << var( " \n " ) -!k$ Z  
) g{}{gBplnl  
); DKG%z~R*  
?{OB+f}Mo  
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: A@kp` -  
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 u ::2c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $YX\&%N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'F- wC!  
8RfFP\AP  
4t0B_o"  
template < typename Cond, typename Actor > Sf2pU!5n^  
class do_while >J]^Rgn>  
  { ^MUSq(  
Cond cd; _'yN4>=6u  
Actor act; RiY9[ec2  
public : AI|8E8h+D  
template < typename T > o6PDCaT7  
  struct result_1 KfO$bmwmx  
  { 8d90B9  
  typedef int result_type; &{Zt(%\ '  
} ; fgmIx  
d&dp#)._8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &3Q!'pJJ  
Z*}5M4  
template < typename T > rl0sN5n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8%dE$smH  
  { ){PL6|5x  
  do BixKK$Lo  
    { &3SQVOW ~T  
  act(t); @o[C Xrz  
  } /a?*Ap5"  
  while (cd(t)); l 4zl|6%  
  return   0 ; c3X'Sv  
} yj6o533o  
} ; 4+Sq[Rv0  
"t-u=aDl-.  
b#:Pl`n6u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }E\ b_.  
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。 p@H3NX  
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。 7g}lg8M  
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。 '8Q:}{  
下面就是产生这个functor的类: 1kG{z;9  
|hp_<F9.  
\BV$p2m5-  
template < typename Actor > FY^[?lj  
class do_while_actor dU7+rc2,CU  
  { (QPfrR=J4  
Actor act; BrdHTk= Vy  
public : Ye'=F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x*G-?Xza)  
CLb~6LD  
template < typename Cond > +izB(E8&{J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x-Kq=LFy.  
} ; [Ch)6p  
[7Yfv Xp  
A/XY' 3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9!u=q5+E  
最后,是那个do_ |a(%a43fC  
_&Hq`KJm  
E^:8Jehq  
class do_while_invoker 7r`A6 \ !  
  { D;pfogK @  
public : QBg~b{h  
template < typename Actor > s~@4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~w&P]L\dB  
  { 7IrbwAGZ3  
  return do_while_actor < Actor > (act); y#4f^J!V  
} 'l%b5:  
} do_; vo9DmW  
%_rdO(   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @l7~Zn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HA?<j|M  
最后来说说怎么处理break和continue Hh_Yd)  
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。 d-=RS]j;j  
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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