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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vm =d?*cR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1c*;Lr.K  
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, MIqH%W.r u  
nPjK=o`KR  
xO4""/ n  
z0|-OCmL  
  class filler ~1nKL0C6u  
  { jcRe),  
public : R_ )PbFw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +DE;aGQ.z?  
} ; i*T -9IP  
6A ptq  
~G.MaSm  
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: ^,`]Q)P^  
9!ARr@ ;  
zd{sw}  
6;(b-Dhi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  %Nx,ZD@  
Z tc\4  
#L&/o9|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~Q}!4LH  
{Ywdhw JP  
R^"mGe\LL  
Q(4~r+  
二. 战前分析 0:c3aq&u  
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。 Oc5f8uv  
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 n3$u9!|P  
,V{Bpr  
ScmwHid:\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =,X*40=  
  /* --------------------------------------------- */ _9?v?mL5;  
vector < int *> vp( 10 ); R 83PHM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x{/-&`F  
/* --------------------------------------------- */ =)a %,H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >;%LW} %  
/* --------------------------------------------- */ b*4aUpW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Iz>\qC}  
  /* --------------------------------------------- */ 9WV8ZP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b~(S;1NS'  
/* --------------------------------------------- */ WC b 5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N,:G5WxW  
MPF({Pnx7  
QSwT1P'U  
;Zn&Nc7  
看了之后,我们可以思考一些问题:  `YO&  
1._1, _2是什么? *:`fgaIDa  
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'SIHV4M@Q  
2._1 = 1是在做什么? >ul&x!?@  
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。 {\|XuCF#  
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。 $4og{  
LLoV]~dvUu  
3} C-Hg+gt  
三. 动工 s!1/Bm|_T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <vu~EY0.  
^N`KT   
R[TaP 7n  
i+lq:St  
template < typename T > j)Z0K$z=  
class assignment fG{3S:TQq  
  { Cv p#=x0  
T value; 6j|~oMYP  
public : Kek %io  
assignment( const T & v) : value(v) {} qoW$Iw*q)B  
template < typename T2 > m~&>+q ^7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8: uh0  
} ; J%fJF//U  
x}x)h3e  
4#I=n~8a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S(rnVsW%Ki  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YfNN&G4_  
]{I>HA5[  
#W8c)gkG9  
H)y_[:[  
  class holder W>'gG}.  
  { T>&dPVmG,  
public : qR , 5  
template < typename T > mXsSOAD<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;#*.@Or@Ah  
  { J|cw9u  
  return assignment < T > (t); r\y\]AmF  
} H D,6  
} ; */vid(P77  
|@?='E?h  
2Ns<lh   
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: +RK/u  
s,D GFK  
  static holder _1; "#{b)!EH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J>nta?/,X  
QEmktc1 7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); % 5BSXAc  
而不用手动写一个函数对象。 h[ C XH"  
c3\p@}  
h^J :k  
?w)A`G_  
四. 问题分析 !'>#!S~h3  
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。 ~0vNs2D,S  
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。 = @FT$GQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TNcMrbWA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ux[13]yY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QKoJxjR=^  
)EN ,Ry  
五. 问题1:一致性 t V7{j'If  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3V]psZS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4XeO^#  
hi Ws:Yq  
struct holder `Cu9y+t  
  {  7re4mrC  
  // g G|4+' t  
  template < typename T > ;uuBX0B  
T &   operator ()( const T & r) const Q%t _Epe  
  { \<b42\a}  
  return (T & )r; v/`#Gu^P  
} CY)[{r  
} ; Xd&oERJj  
z}p*";)A  
这样的话assignment也必须相应改动: w/7vXz<  
1_LGlu~&  
template < typename Left, typename Right > N&u(9Fxn  
class assignment @ t8{pb;v  
  { p vu% p8  
Left l; 3d_g@x#9  
Right r; [wUJ ~~2#  
public : P;e@<O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]T>YYz  
template < typename T2 > l{_1`rC'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zc>LwX}<  
} ; xllmF)]*Y  
zZ])G  
同时,holder的operator=也需要改动: {^K&9sz  
mzTM&@  
template < typename T > X""}]@B9z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^^gV@fz  
  { )"^ )Nk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pKk{Q0Rt  
} T'VKZ5W  
e&=T`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Za1VJ5-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UC"_#!3  
n UD;y}}n  
return l(rhs) = r; b#_u.vP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a]R1Fi0n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0S>U_#-  
ZRoOdo94  
template < typename Tp > }Ym~[S*x  
class constant_t eX{Tyd{  
  { 'FGf#l<  
  const Tp t; Jgf= yri  
public : \jByJCN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _gP-$&JC  
template < typename T >  =u Ieur  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jX{t/8v/s4  
  { %%k`+nK~  
  return t; w]Vd IS  
} ] _P!+5]<  
} ; E.OL_\  
\BxE0GGky  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (]p,Z <f  
下面就可以修改holder的operator=了 1\BQq  
]!04L}hy|P  
template < typename T > TZ%u;tBH:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JGKiVBN  
  { A{b?ZT~2]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N6_<[`  
} <eG8xC  
<hbxerg  
同时也要修改assignment的operator() &B5@\Hd;  
2kU=9W6ND  
template < typename T2 > _ Tj`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rZv5>aEI  
现在代码看起来就很一致了。 SB' $?Kh  
m;d#*}n\p  
六. 问题2:链式操作 RtVG6'Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }^ j"@{~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 DU/WB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8_@#5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Ju"*>66  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7+vyN^XJ"5  
Q(Dp116  
template < typename T > 4^mpQ.]lO  
struct result_1 K)C9)J<  
  { U^$o< 2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wLf=a^c#  
} ; {]w @s7E  
f._FwD  
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: J `8bh~7  
."m2/Ks7  
template < typename T > r-$SF5uv  
struct   ref vUXas*s4  
  { 45;{tS.z,B  
typedef T & reference; :3# t;  
} ; _ ecKX</Q  
template < typename T > Gdd lB2L)x  
struct   ref < T &> W c"f  
  { U`es n?m!  
typedef T & reference; *hp3w  
} ; u:r'&#jb~@  
2<jbNnj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,}i`1E1=  
eJ+V!K'H2  
template < typename T > lPL>8.j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^NB @wuf7  
  { u?[dy n  
  return l(t) = r(t); yjUSM}$  
} u 9Wi@sO#  
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。 f S50  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _{z.Tu  
ZzA4iT=KO  
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 !ydJ{\;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tgn_\-+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +@),Fk_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e;:~@cB,c  
最后的布局是: 0;,4.hsh  
                Add 9s\;,!b  
              /   \ LJK<Xen  
            Divide   5 {8Jr.&Y2  
            /   \ uc@f#(-  
          _1     3 nlaJ  
似乎一切都解决了?不。 t0XM#9L  
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。 ^a~^$PUqI  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 tmF->~|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^v. ~FFK  
Q70LQCms  
template < typename Right > qiQS:0|_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wjGD[~mB  
Right & rt) const ,"!t[4p=f  
  { hO3>Gl5<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `N%q^f~  
} f8um.Xnp6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }ie\-V  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 swv 1>52{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )8Defuxk  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Iuk!A?XV  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 0q`n]NM  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %;+Q0 e9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 9mW95YI S  
W|_^Oe<  
template < class Action > W$=MuF7R  
class picker : public Action 4c"x&x|  
  { <[9{Lg*D  
public : d^5OB8t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kaBP& 6|Z  
  // all the operator overloaded "o+E9'Dm  
} ; I"/p^@IX  
,dhSc<:LT  
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。 i}C9  
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: hq}kAv4B=  
>0yx!Iao  
template < typename Right > YcJZG|[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |TCHPKN  
  { 6|q\ M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qs24b  
} NYS |fa  
{Vy2uow0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o&tETJ5Bhe  
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。 0OJBC~?{\  
cB~D3a0Th  
template < typename T >   struct picker_maker lCmTm  
  { SyHS9>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <w@ziUr  
} ; :Osw4u]JXd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E yJWi<  
  { Eg&oAY.U  
typedef picker < T > result; #:E}Eby/6I  
} ; <=fYz^|XT  
w9QY2v,U  
下面总的结构就有了: nW1Obu8x|  
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。 rkw^RW^  
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。 ILsw'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [ 0? *J<d  
至此链式操作完美实现。 pwq a/Yi  
1=fP68n  
W( O)J$j  
七. 问题3 M<'AM4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 fB~BVYi  
tqdw y.  
template < typename T1, typename T2 > ZH]n&%@j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4`(b(DL]  
  { ^Fmp"[q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5[^pU$Y  
} AcF6p)@_  
P+tnXT>nE  
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: zoFCHs r  
ZaxBr  
template < typename T1, typename T2 > sxac( L  
struct result_2 \F_~?$  
  { -oSfp23u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mJjd2a"vi  
} ; !U}dYB:O  
.c#G0t<i[  
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? }bwH(OOS  
这个差事就留给了holder自己。 Bismd21F6=  
    e;QPn(  
{<\[gm\X  
template < int Order > -)S(eqq1  
class holder; g=8}G$su{%  
template <> >]DnEF&  
class holder < 1 > @.JhL[f  
  { @EPO\\C"f  
public : P)VysYb?  
template < typename T > %!_okf   
  struct result_1 IhIPy~Hgt  
  { GwHp@_>  
  typedef T & result; J|vriI;  
} ; Qyn~Vu43  
template < typename T1, typename T2 > 7#\\Ava$T  
  struct result_2 51:NL[[6  
  { | Vl Q0{  
  typedef T1 & result; nYfZ[Q>v  
} ; LP_w6fjT  
template < typename T > )~((6?k4e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sA( e  
  {  Fu@2gd  
  return (T & )r; N{6 - rR  
} $:v!*0/  
template < typename T1, typename T2 > (<|NerwD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |$Y0VC4a  
  { _*(n2'2B  
  return (T1 & )r1; =&kd|o/i  
} *|Cmm>z"7  
} ; s@Q, wa(  
_FG?zE  
template <> ^Q)&lxlxpx  
class holder < 2 > C7|z DJ_  
  { 6xLLIby,  
public : '"# W!p  
template < typename T > JqX+vRY;dd  
  struct result_1 XeGtge/}T  
  { })zYo 7  
  typedef T & result; lwY2zX&%)/  
} ; t-, =sV  
template < typename T1, typename T2 > U_1syaY!  
  struct result_2 "YUh4uZ~P  
  { :fxG]uf-P  
  typedef T2 & result; U9uy (KOW  
} ; ups] k?4  
template < typename T > 2aROY2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4T]n64Yid  
  { VeLuL:4I  
  return (T & )r; 6jdNQC$#B  
} 7hg)R @OC  
template < typename T1, typename T2 > ;@I4[4ph}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^xB=d S~  
  { Gw\-e;,  
  return (T2 & )r2; \NIj&euF  
} D #<)q)  
} ; OPYl#3I  
v5aHe_?lp  
WH@CH4WM  
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> >。 9&FFp*'3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Sqt '}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 85QVj] nr  
?3X(`:KB  
return l(i, j) = r(i, j); JjD'2"z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y@\R$`0J  
zcn> 4E)  
  return ( int & )i; =TTk5(m  
  return ( int & )j; 7RH1,k  
最后执行i = j; "`QI2{!l  
可见,参数被正确的选择了。 9_~[  
Xup"gYTZQ  
"r:i  
D^R=  
G-5 4D_ 4  
八. 中期总结 f{m,?[1C,  
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: Kbdjd p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :n@j"-HA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9KqN .  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C(RZ09,.S  
-#9Hb.Q;  
8$c_M   
"s:eH"_s  
!9w;2Z]uum  
\]@XY_21  
九. 简化 &p."` C  
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。 4| 6<nk_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }D/O cp~o  
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: l6YToYzE2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fV 6$YCf  
  +-*/&|^等 QA=G+1x  
2. 返回引用。 N2 vA/  
  =,各种复合赋值等 FEdWe\E  
3. 返回固定类型。 m!Iax]D{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {~Q9jg(A  
4. 原样返回。 RB\0o,mw4  
  operator, ~^6[SbVb  
5. 返回解引用的类型。 s,tZi6Z=%E  
  operator*(单目) l'~~hQ{h/  
6. 返回地址。 u$3wdZ2&m  
  operator&(单目) 6m=FWw3y  
7. 下表访问返回类型。 6:(R/9!P  
  operator[] \[nvdvJv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NXJyRAJ*%  
  operator<<和operator>> G>3]A5  
M[;N6EJH  
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。 Qh 3V[br  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QG|KZ8uO  
vf |lF9@U  
template < typename Left > } Fw/WD  
struct value_return gK`o ;` ^  
  { nb -Je+  
template < typename T > NI@$"   
  struct result_1 >.tP7=  
  { Ps0 g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N33{vx  
} ; Fj0a+r,h!  
SGZ]_  
template < typename T1, typename T2 > fs43\m4= m  
  struct result_2 ]~')OSjw  
  { %XpYiW#AK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nE~HcxE/  
} ; 500qg({2]  
} ; T:/68b*H\:  
FqvMi:F  
qrWeV8ur+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z5oX "Yx  
.U66Uet>RX  
下面我们来剥离functor中的operator() `I\)Kk@*b9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !7m )QNV  
x[ sSM:  
return l(t) op r(t) K2W$I H:.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fP6]z y^ *  
return op l(t) &oA p[]  
return op l(t1, t2) ,>DaS(  
return l(t) op 8-A * Jc  
return l(t1, t2) op r*n_#&-7  
return l(t)[r(t)] :3FJe  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LC!ZeW35  
x vi&d1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C*S%aR  
单目: return f(l(t), r(t)); 6{XdLI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l~Em2@c  
双目: return f(l(t)); <])w@QOA#  
return f(l(t1, t2)); f/FK>oUh  
下面就是f的实现,以operator/为例 w&M)ws;$  
1j_x51p  
struct meta_divide liYR8D |  
  { 5M.KF;P  
template < typename T1, typename T2 > 97$1na3gq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -:5]*zVp+-  
  { S`!MoIMsD  
  return t1 / t2; 6Y#V;/gK!5  
} \Oku<5  
} ; nvJ2V $  
p|W <xFk  
这个工作可以让宏来做: D92#&,KD  
l c<&f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F$Cf\#{3  
template < typename T1, typename T2 > \ X j'7nj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  Tl.%7)  
以后可以直接用 'O\me  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R*C  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xaiA?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~)RKpRga\p  
4_#y l9+  
L @b8,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 91Cg   
qU'O4TWZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M5SAlj  
class unary_op : public Rettype ~MvLrg"i  
  { _` %z  
    Left l; hb6UyN  
public : B{D!5{t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~[J&n-bJU  
C$Y pk\p  
template < typename T > ~}SOd<n)|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UUxDW3K  
      { ..ig jc#UF  
      return FuncType::execute(l(t)); N"i'[!H%  
    } @ =RH_NB  
Iw ? M>'l  
    template < typename T1, typename T2 > +sTZ) 5vQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nly`\0C  
      { hBSci|*f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lv;R8^n  
    } ` "Gd/  
} ; V9v80e {n4  
t^|+|>S  
n9J.]+@J  
同样还可以申明一个binary_op y.zS?vv2g  
t=`bXBX1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,{@,dw`lUz  
class binary_op : public Rettype Unl6?_  
  { _&/FO{F@m  
    Left l; va(ZGGS]N  
Right r; w3^>{2iqq  
public : ;tS4 h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9s5PJj"u  
-3M6[`/  
template < typename T > '`$US;5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :v_H;UU  
      { e3+'m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9d7$Fz#  
    } py,B6UB5  
w$JG:y#  
    template < typename T1, typename T2 > { r9fKA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FW)G5^Tf  
      { ZMSP8(V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4{d`-reHg  
    } oGzZ.K3 A  
} ; J?ljq A}i  
LL~bq(b  
! H)D@,@&  
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 $-dz1}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *mQOW]x%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %ZF6%m0S  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~E2xIhV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yNk9KK)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M(,npW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8^3Z]=(Q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) MQR@(>TZy  
下面是修改过的unary_op _kR,R"lh  
zOR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^L&hwXAO:  
class unary_op |w(@a:2 kw  
  { )'{:4MX  
Left l; QI@!QU$K&  
  P)?)H]J"  
public : d#@N2  
?]S!-6:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O!!Ne'I  
X<4h"W6  
template < typename T > kcd~`+C  
  struct result_1 ;!(.hCHvr  
  { u$c)B<.UR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <~BheGmmy  
} ; B]K@'#  
;C8'7  
template < typename T1, typename T2 > g->cgExj  
  struct result_2 >pKu G#  
  { Dm': D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]k[y#oB  
} ; fDmGgD?  
>r7{e:~q  
template < typename T1, typename T2 > |qS<{WZ!h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #NM .g  
  { t 7D2k2x9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W?m?r.K?  
} kI974:e42  
DiF=<} >x  
template < typename T > 36D-J)-Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /i+8b(x  
  { D/_=rAl1  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xidt\08s  
} U$KdY _Z97  
|5SYKA7CS  
} ; /ey[cm2#[s  
jyPY]r  
x\j6=|  
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 &$fe%1#  
好啦,现在才真正完美了。 AF5.gk=  
现在在picker里面就可以这么添加了: KYY~ YP  
f<ABs4w  
template < typename Right > vkan+~H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X%!#Ic]Q  
  { >\b=bT@iM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &*Eyw s  
}  }5^j08  
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。 1c S{3  
/OaLkENgvf  
@*W,Jm3Y  
fL4F ~@`9l  
$~4ZuV%  
十. bind 93:s[b mx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b9HE #*d,  
先来分析一下一段例子 P-ma~g>I  
zw^jIg$  
R,01.N( U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6sl*Ko[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Nzz" w_#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |{HtY  
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。 d; \x 'h2  
我们来写个简单的。 elXY*nt8h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <1]# E@  
对于函数对象类的版本: uYiM~^ 0  
E,5jY  
template < typename Func > =x}27f%-Mg  
struct functor_trait *iS<]y  
  { ;5-Sn(G  
typedef typename Func::result_type result_type; vBQ|h  
} ; xtN%v0ZZ  
对于无参数函数的版本: mY2 Ubn*  
pm O}m>  
template < typename Ret > zzy%dc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %WHue  
  { f;#hcRSH  
typedef Ret result_type; UO8#8  
} ; Z2`(UbG}  
对于单参数函数的版本: % w 6fB  
 Aki8#  
template < typename Ret, typename V1 > Z<z(;)?c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UceZW tYa  
  { XX~~SvSM  
typedef Ret result_type; Q$G!-y+"i  
} ; MzsDWx;eJ  
对于双参数函数的版本: ge?1ez2  
+LV~%?W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k 61Ot3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $d?<(n  
  { ?AX./LI  
typedef Ret result_type; u\-xlp?"o  
} ; $Ne$s  
等等。。。 tlu-zUsi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AM*V4}s*9k  
+mE y7qM  
template < typename Func > OT{wqNI  
struct func_return V[Fzh\2n  
  { Xm*gH, '  
template < typename T > ~c,HE] B  
  struct result_1 )P@t,mxW/  
  { ^rjICF e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U aj8}7v  
} ; *^ncb,1+i  
&(-+?*A`E  
template < typename T1, typename T2 > z '3  
  struct result_2 2Q,e1' =  
  { M?x/C2|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |2AK~t|t  
} ; j%Y`2Ra  
} ; V9NE kS  
#, W7N_mt  
0Pu$1Fp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3D[IZ^%VtM  
`omZ'n)  
template < typename Func, typename aPicker > *xA&t)z(i  
class binder_1 9a"[-B:  
  { `] ;*k2  
Func fn; N^xnx<  
aPicker pk; :84fd\It4  
public : f"q='B9_T\  
Wd?(B4{  
template < typename T > ?kX$Y{M}  
  struct result_1 4a00-y='  
  { i5w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XLz>h(w=  
} ; ihBlP\C  
i&$L$zf,  
template < typename T1, typename T2 > i-~HT4iw  
  struct result_2 z{Z'2,#  
  { 4*d$o=wa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '@i/?rNi%N  
} ; i]a 5cn  
rg)>ZHx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oOUL<ihe?  
,1EyT>  
template < typename T > Eb{Zm<TP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i[sHPEml(5  
  { q+5g+9  
  return fn(pk(t)); ^.aFns{wv  
} C,Q>OkSc  
template < typename T1, typename T2 > yt}Ve6  m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "C&l7K;bp  
  { gUwg\>UC  
  return fn(pk(t1, t2)); b/HhGA0  
} D/^yAfI  
} ; ZH;VEX  
W2P(!q>r]  
cm@q{(r  
一目了然不是么? [Nbs{f^J=  
最后实现bind vx62u29m  
|RS9N_eRt  
<V0]~3  
template < typename Func, typename aPicker > '`&gSL.1a@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Md mS  
  { =v]\{ .  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rg64f'+Eug  
} Y|FF ;[  
q}p&<k  
2个以上参数的bind可以同理实现。  yaza  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P~`gWGC}  
@?lmho?  
十一. phoenix ]Qm$S5tU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d,AEV_  
`w';}sQA7  
for_each(v.begin(), v.end(), bYQvh/(J  
( P|HxD0c^u  
do_ N^z4I,GV(  
[ }vzP\  
  cout << _1 <<   " , " L"{qF<@V7&  
] jL o(Uf  
.while_( -- _1), s :ig;zb  
cout << var( " \n " ) ~Gm<F .(+  
) :@#9P,"  
); ZFwUau  
uNSaw['0j  
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: 5IE3[a%X  
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 k8IhQ{@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sh;DCd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _W]R|kYl$'  
(37dD!  
t66Cx  
template < typename Cond, typename Actor > g<U\7Vp\1  
class do_while "g27|e?y  
  { zGgPW  
Cond cd; -!i1xR (;h  
Actor act; HR'sMu3  
public : P t< JF  
template < typename T > PJ}d-   
  struct result_1 8 p D$/  
  { `t[b0; 'OH  
  typedef int result_type; 0x BO5[w,Y  
} ; z7TMg^9 #  
Io_bS+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8'XAZSd(  
-wn ,7;  
template < typename T > ^f6p w!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ov;1=M~RF  
  { Nl/^ga  
  do R(p`H}^  
    { fghw\\]3  
  act(t); pGZiADT  
  } y buKwZFC  
  while (cd(t)); EZs"?A  
  return   0 ; zI-]K,!  
} >_XC  
} ; +/O3L=QyJ  
(U@Ks )  
_EPfeh;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;::]R'F[  
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。 |m{u]9  
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。 1N\/61+aA  
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。 l9{}nz  
下面就是产生这个functor的类: P=3mLz-  
 T.d1?  
,f*Q3 S/I  
template < typename Actor > Y#e,NN  
class do_while_actor LH}]& >F  
  { '#<4oW\]  
Actor act;  kg &R  
public : tzIcR #Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CghlyT  
\-?0ab3Z  
template < typename Cond > P{m(.EC_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {$>Pg/  
} ; 2WO5Af%  
j!c~%hP  
r=}v` R&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LNNwy:_ !  
最后,是那个do_ XXD LbT'J  
XrUc`  
[L m  
class do_while_invoker r>ziQq8C&  
  { X!xmto  
public : gN@|lHbU  
template < typename Actor > k~%j"%OB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wK]p`:3  
  { {,+{,Ere  
  return do_while_actor < Actor > (act); OsT|MX  
} /SW*y@R2l  
} do_; '3|fv{I  
{ )g $  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S( ^HIJK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MCO2(E-  
最后来说说怎么处理break和continue ,ZV>"'I:  
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。 q-hREO  
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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