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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &WKAg:^k)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1:;S6{oQ  
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, ^61;0   
wx*03(|j;  
N8KH.P+  
-{z<+(K!$  
  class filler 92(P~Sdv  
  { n@$("p  
public : ^xX1G _{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N;` jz(r  
} ; U ATF}x   
N`J]k B7  
gp<XTLJ@>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p#0L@!,  
('z:XW96  
`$t|O&z  
po@Agyg5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AL{iQxQ6  
e'|IRhr  
Q2Dh(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pEp$J;   
puAjAvIax  
G{74o8  
\7PC2IsT3  
二. 战前分析 cV4]Y(9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }2hU7YWt  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :/R>0n,  
 r m  
l:+$Ks  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3Z}v%=5 "  
  /* --------------------------------------------- */ 0at['zw  
vector < int *> vp( 10 ); $ftxid8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ou`;HN;[  
/* --------------------------------------------- */  ]&OI.p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dUL*~%2I  
/* --------------------------------------------- */ ue1g(;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?vP6~$*B  
  /* --------------------------------------------- */ `96MXP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WK5B8u*<  
/* --------------------------------------------- */ w<u@L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?G[=pY:=  
jqlfypU  
u7S C_3R  
Rn*@)5  
看了之后,我们可以思考一些问题: H8kB.D[7Q  
1._1, _2是什么? pQi|PQq  
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。 .I0M'L~!/L  
2._1 = 1是在做什么? mu2|%$C;$  
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。 2cjbb kq  
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。 26}fB  
y~'%PUN  
>8|V[-H  
三. 动工 D63?f\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z*n4$?%W  
-/:!AxIH  
NiYT%K%  
5<M$ XT  
template < typename T > +;,X?E]g  
class assignment d;nk>6<|  
  { RI<&cgWn+<  
T value; :F_>`{  
public : '~VF*i^4  
assignment( const T & v) : value(v) {} rZ&li/Z  
template < typename T2 > WRrg5&._q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2 sj: &][R  
} ; \5-Dp9vG  
E`Br#"/Bl  
.kTOG'K\e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;ojJXH~$}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8)>4ZNXz  
BOD!0CR5  
y;%\ w-.\  
<'48mip  
  class holder MDZPp;\)  
  { 6~l+wu<$  
public : -p"}K~lt:  
template < typename T > NiMsAI@j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C`-CfZZ  
  { @; tM R|p  
  return assignment < T > (t); :`>tCYy;  
} CzI s_/  
} ; Cj=_WWo  
o;21|[z  
Tb!FO"o  
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: dA^{}zZu  
;oO_5[,M  
  static holder _1; Y6T{/!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Tz~a. h@  
6E2#VT>@/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |h\A5_0_  
而不用手动写一个函数对象。 T oT('  
jZH4]^De  
uqD|j:~ =k  
s@E) =;!  
四. 问题分析 nvA7eTO6C  
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。 L F&!od9[  
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。 2Da0*xn{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [dXa,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BY9Z}/{j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D< kf/hj  
?M^qSo=/~  
五. 问题1:一致性 3.9/mztS  
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?| ~Kl"V% >  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lbGPy'h<rt  
'-mzt~zGOY  
struct holder ?mF:L"i  
  { S..8,5mBH  
  //  :YPi>L5  
  template < typename T > }=JS d@`_  
T &   operator ()( const T & r) const A H=%6oT2  
  { ArScJ\/Nwv  
  return (T & )r; -zWNQp$  
} $$SJLV  
} ; C$$Zwgy  
RR|X4h0.  
这样的话assignment也必须相应改动: VrWQ]L  
QpA$='  
template < typename Left, typename Right > #R7hk5/8n}  
class assignment 8kC$Z)  
  { Q`{Vs:8X  
Left l; [e_<UF@A*  
Right r; ?B@3A)a  
public : Gm &jlN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O.Y|},F  
template < typename T2 > r;{ggwY&J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $Ld-lQsL  
} ; 2 6 >9$S  
&gr  T@  
同时,holder的operator=也需要改动: Vk*XiEfKm>  
s>1\bio*I  
template < typename T > `GlOl-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !? H:?  
  { !1K.HdK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NJmx(!Xsh  
} vE1:;%Q  
45x4JG  
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。 ROvY,-?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~*J <lln  
Dm$SW<!l|  
return l(rhs) = r; 4.Fh4Y:$'  
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。 um%s9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '+ mI  
66sgs16k  
template < typename Tp > feH&Ug4?G  
class constant_t g-,lY|a  
  { -[&Z{1A4x4  
  const Tp t; f,|;eF-Z  
public : Y^C(<N$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2 E?]!9T~|  
template < typename T > Y]Z&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  deq5u>  
  { 6)W8HX~+  
  return t; wkx#WC  
} $at\aJ  
} ;  *M$mAy<  
k<Xb< U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sva-Sd8  
下面就可以修改holder的operator=了 [z"oi'"fQ  
)2 q r^)  
template < typename T > 4F6I7lu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~C3J-z<  
  { tOte[~,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |eg8F$WU  
} xi4b;U j  
G$)tp^%]  
同时也要修改assignment的operator() PW iuM=E  
.:4*HB  
template < typename T2 > I+ 3qu=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6xY6EC  
现在代码看起来就很一致了。 }eI9me@Aa  
mKyF<1,m  
六. 问题2:链式操作 wAgV evE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tk:nth  
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。 j^v<rCzc (  
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。 ]Nw ]po+  
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。 m5a'Vs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B*E"yB\NV  
I[gPW7&S@  
template < typename T > W voIh4]  
struct result_1 smn(q)tt  
  { 2yD ?f8P4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DZLEx{cm  
} ; ?R4u>AHS@  
,\1Rf.  
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: f}KV4'n  
T00sYoK  
template < typename T > 5\O&pz@D  
struct   ref XbeT x  
  { m(dW["8D  
typedef T & reference; \VI0/G)L  
} ; gNZ"Kr o6  
template < typename T > PR AP~P&^  
struct   ref < T &> [3ggJcUgW>  
  { qF-Fc q  
typedef T & reference; *-.`Q  
} ; ]/3!t=La  
s jaaZx1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p2fzbBt  
t$p%UyVE  
template < typename T > LaZ @4/z!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DHyQ:0q  
  { T-lP=KF=  
  return l(t) = r(t); Uq x@9z(  
} oK<H/76x  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 tNOOaj9mw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [#SO}'1n  
l}T@Cgt  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 beT[7uVj_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :/Z1$xS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0B2f[A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "4T36b  
最后的布局是: s<:) ;-tL  
                Add 33a}M;vx  
              /   \ y5D3zqCG  
            Divide   5 JDp=w,7LF  
            /   \ gxe u2 HG  
          _1     3 nE0I[T(  
似乎一切都解决了?不。 $GQEdVSNo  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 %U .x9UL  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Jy[rA<x$  
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: P1]F0fR  
$]W*;MTI}  
template < typename Right > &uV|Ie8@q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jROh3kq  
Right & rt) const cg_tJ^vrY  
  { ^vzXT>t-M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [Z;H= `  
} jaVx9FR +  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U[q39FR  
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。 :xO43z  
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 :^OW5d  
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。 :RYYjmG5;  
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。 /?|;f2tbV2  
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? vS:=%@c>ta  
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: R!\._m?\h  
kFT*So`'  
template < class Action > Gg:W%&#  
class picker : public Action _g D9oK  
  { 31M'71s  
public : ?VTP|Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JE@3UXg  
  // all the operator overloaded X 3XTB*  
} ; yM(ezb  
x[BA <UNO  
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。 C nD3%%  
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: V=PK)FJ  
\[8uE,=|  
template < typename Right > &sXk!!85:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D$D;'Kij  
  { %+;amRb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8Bxb~*  
} 41rS0QAM  
&`-e; Xt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yV6U<AP$3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 })q8{Qj!  
/nt%VLms %  
template < typename T >   struct picker_maker !HW?/-\,O  
  { O-~cj7 0\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MRK3Cey}%  
} ; OKj\>3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *Ct ^jU7  
  { P`_Q-vu  
typedef picker < T > result; a +9_sUq  
} ; \!0~$?_)P  
3cNr~`7  
下面总的结构就有了: Y]B9*^d<  
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。 q'Y)Y(d  
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。 u=#_8e(9Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Cs,t:ajP  
至此链式操作完美实现。 ,ob)6P^rw  
Q%V530 P;  
jq|fI P  
七. 问题3 JxRn)D  
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。 sd*NY  
jT-tsQ .,  
template < typename T1, typename T2 > Go~3L8 '  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :/fT8KCwo  
  { Ro2!$[P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =trLL+vGw'  
} fCv.$5  
_gCi@uXS3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: w (ev=)7<  
@ "C P@^  
template < typename T1, typename T2 > _Pl5?5eZj  
struct result_2 M=EV^Tw-=  
  { Of<Vr.m{R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A2`Xh#o  
} ; <bywi2]z  
-t125)6I  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 99b"WH^3$y  
这个差事就留给了holder自己。 Bv6~!p  
    """eU,"  
E1qf N>0Z  
template < int Order > ~(^?M  
class holder; X}&Y(kOT  
template <> gzyi'K<  
class holder < 1 > \YsLVOv%:d  
  { v.Q+4 k  
public : 3nUC,T%  
template < typename T > cNl$ vP83z  
  struct result_1 -e*(+  
  { - KaU@t  
  typedef T & result; cA!o xti  
} ;  '^,|8A2  
template < typename T1, typename T2 > uC 2{ Mmy  
  struct result_2 0qN+W&H  
  { rp!{QG  
  typedef T1 & result; |W|RX3D  
} ; D}nRH@<`  
template < typename T > 9t&m\J >8;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z.U8d(  
  {  ;W@  
  return (T & )r; !q^2| %  
} -&np/tEu&  
template < typename T1, typename T2 > ;7mE%1X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >WY\P4)k  
  { z3yAb"1Hg  
  return (T1 & )r1; ,T+.xB;Q@  
} 1X#gHstD  
} ; N[xa=  
&W>%E!F  
template <> -Vjrh/@  
class holder < 2 > s{0c.M  
  { .:SY:v r  
public : z'k@$@:0XD  
template < typename T > {6;S= 9E\  
  struct result_1 oJ0ZZu?{D  
  { z?C& ,mv  
  typedef T & result; I@I-QiI  
} ; c7 O$< F  
template < typename T1, typename T2 > 5 r&n  
  struct result_2 a,?u 2  
  { JZoH -  
  typedef T2 & result; $HFimU,V=0  
} ; 0JV|wd8j  
template < typename T > -Dr)+Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aq.Lnbi/X  
  { g6;a2  
  return (T & )r; 2U'Vq  
} E~c>LF_]Q  
template < typename T1, typename T2 >  dm{/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z WhV"]w&  
  { l9F]Lw  
  return (T2 & )r2; `"eIzLc%o6  
} `it  
} ; [xl+/F7  
,V ) |A=ml  
N7dI}ju  
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> >。 kaNK@a=e|/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rSNaflYAr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RhSoD.Da  
[?Vk wFD0  
return l(i, j) = r(i, j); 7DW HADr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 42.y.LtZ  
t ;bU#THM  
  return ( int & )i; f^@D uI  
  return ( int & )j; kD_616  
最后执行i = j; L9,O,f  
可见,参数被正确的选择了。 PsyXt5Dk  
^:^8M4:  
:<R"Kk@  
]+@I] \S4  
$/$ 5{<  
八. 中期总结 ^<+V[ =X  
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: YiTVy/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -X,[NI3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L~&r.81  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ECLQqjB  
JnXVI!+JDL  
"Rr650w[  
'E kuCL  
>1NE6T  
1p COLC%1  
九. 简化 "uG@gV  
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。 qnTW?c9Z5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lVo}DFZ  
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: {4HcecT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DkeFDzQ5  
  +-*/&|^等 E6s)J -a  
2. 返回引用。 DY8w\1g"  
  =,各种复合赋值等 #0 eop>O  
3. 返回固定类型。 QK(w2`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xcE<|0N :  
4. 原样返回。 ,2`FSL%J  
  operator, )|E617g  
5. 返回解引用的类型。 =4:]V\o):'  
  operator*(单目) Q <2 `ek  
6. 返回地址。 Zo T8  
  operator&(单目) s=83a{#K  
7. 下表访问返回类型。 )wfqGkr=m!  
  operator[] C0 o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2~)r,.,  
  operator<<和operator>> %%hG],w  
]seOc],4  
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。 ?j@(1",=&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R9)"%SO<y  
\'-E[xNcWI  
template < typename Left > V8" m_  
struct value_return 5PPaR|c3  
  { e&ci\x%  
template < typename T > ^#)]ICV  
  struct result_1 tQmuok4"d  
  { 7s}E q~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GfL: 0  
} ; P8n |MN  
,]_<8@R  
template < typename T1, typename T2 > /=S\v<z  
  struct result_2 &v g[k#5  
  { 8m 5T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -^&NwLEv=  
} ; HAdDr!/`  
} ; V~"-\@  
}^zsN`  
tu5T^"B qO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0^ >b=a  
JbXd9AMh2  
下面我们来剥离functor中的operator() ^H~g7&f9?N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S)=3%toS>  
VrnZrQj<  
return l(t) op r(t) X}_Gk5q*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y [%<s/  
return op l(t) s|9[=JMG  
return op l(t1, t2) ND\M  
return l(t) op 2OsS+6,[x  
return l(t1, t2) op !6*m<#Qm  
return l(t)[r(t)] W>y &  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }5]7lGR  
9oTtH7%  
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: >h{)7Hv  
单目: return f(l(t), r(t)); }}gtz-w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4{CeV7  
双目: return f(l(t)); ^~JF7u  
return f(l(t1, t2)); S$NJmXhx5  
下面就是f的实现,以operator/为例 {YF(6wVl  
J *;= f8  
struct meta_divide 57[tUO  
  { s%i \z }/  
template < typename T1, typename T2 > 7&3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FG)(,?q  
  { *IWWD\U  
  return t1 / t2; 1w'W)x  
} 6\vaR#  
} ; yz^4TqJ  
*~Sv\L  
这个工作可以让宏来做: SGK 5  
=;~*YD(%/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sny$[!)  
template < typename T1, typename T2 > \ U%rq(`;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H_FT%`iM  
以后可以直接用 ob]j1gYb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UM:]Qba In  
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 tX~ *.W:  
(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。。。) *NCkC ~4  
R^&.:;Wi>  
2"IDz01ne  
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 \Sv8c}8  
@Io@1[kj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '9@AhiNV  
class unary_op : public Rettype #T++5G  
  { K8RV=3MBLD  
    Left l; l- $5CO  
public : P71] Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _f"KB=A_x  
rVZlv3  
template < typename T > tP4z#0r2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9xaieR  
      { REWW(.3o  
      return FuncType::execute(l(t)); ;L[N.ZY!  
    } Q#zU0K*^  
^X ~S}MX  
    template < typename T1, typename T2 > ti!kJ"q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cy0j>-z  
      { VWrb`p@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mv>-XJ+  
    } qW`DCZu  
} ; $ D.*r*c6  
u4|) A4n  
jM: |%o  
同样还可以申明一个binary_op L [&|<<c  
1|:'jK#gE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /<1zzeHRSD  
class binary_op : public Rettype +h@ZnFp3  
  { oc;4;A-;`c  
    Left l; DO6 pv  
Right r; 17#t7Yk  
public : V I]~uTV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V-dyeb  
_6-N+FI  
template < typename T > HT7I~]W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -f["1-A  
      { )zkr[;j~`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r-o+NV  
    } @cc}[Uw4B  
lJdrrR)wg  
    template < typename T1, typename T2 > ai"N;1/1O|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Y [4JXUK  
      { Zs2;VW4RW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]z8Th5a?o  
    } '&/~Sh$%  
} ; |_OoD9,M  
%LBf'iA  
}kSP p  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ndu$N$7+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b8**M'k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %E[ $np>  
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。 8ib e#jlg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f`YHZ O  
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。。。 $B`ETI9g-N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;gLOd5*0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) YmD~&J  
下面是修改过的unary_op e[6Me[b  
s9SUj^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E: Ul_m8  
class unary_op `jec|i@oO  
  { u)vS,dzu  
Left l; IZuP{7p$  
  +I+RNXR/{  
public : C!Jy;Z=+u  
\+"Jg/)ij  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5xQ5)B4k  
WO$8j2!~#  
template < typename T > F`>qg2wO  
  struct result_1 x"A\ Z-xxz  
  { = u&dU'@q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f9t+x+ Z  
} ; I#;.; %u  
3gYtu-1  
template < typename T1, typename T2 > <?h(Dchq  
  struct result_2 ~:*V'/2k  
  { #vc!SI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M zF,is  
} ; F~/~_9RJ  
rpc;*t+z  
template < typename T1, typename T2 > F^&@[k7WW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DABV}@K"  
  { BwAmNW&i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {vk%&{D0)  
} N'0nt]&a  
\H 5t-w=  
template < typename T > 8%p+:6kP5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JsEnhE}]  
  { WR_B:%W.  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4#W*f3d[@:  
} L s+zJ1  
yq!peFu  
} ; Y=,9M  
Gn4XVzB`O  
b>]UNf"-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tMXNi\Bj  
好啦,现在才真正完美了。 4{G>T  
现在在picker里面就可以这么添加了: GC|V>| tz#  
iFZ.a.NDc  
template < typename Right > Ym6v4k!@O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _ Td#C1g3  
  { pcQgWjfS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?Zb3M  
} T8^l}Y B  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ErFt5%FN.O  
{kvxz  
}?MbU6"  
+BE_t(%p"  
n4.\}%=z  
十. bind k%iwt]i%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 aGAr24]y  
先来分析一下一段例子 r.c:QY$  
;p87^:  
x6ayFq=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5Q:%f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &da:{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'j!n   
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。 ]W5p\(1g  
我们来写个简单的。 A\v53AT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dF5y' R'  
对于函数对象类的版本: |io)?`pj  
- Rx;"J.H  
template < typename Func > ^}`24~|y  
struct functor_trait B~b ='jN  
  { }PM7CZSq  
typedef typename Func::result_type result_type; 5W=Jn?y2  
} ; m -0EcA/  
对于无参数函数的版本: #99=wn  
rC_saHo>#R  
template < typename Ret > wO6>jW 7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \7IT[<Se  
  { (iIzoEpb8W  
typedef Ret result_type; x:h)\%Dg<  
} ; c2L\m*^o  
对于单参数函数的版本: !#W3Q  
dp4vybJ  
template < typename Ret, typename V1 > /%)(Uz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vP\6=71Y  
  { / %iS\R%ca  
typedef Ret result_type; Z~[eG"6zI  
} ; 4~8-^^  
对于双参数函数的版本: TX7dwmt) N  
 Sr_hD5!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LBmXy8'T`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [)il_3t  
  { d= ?lPEzSA  
typedef Ret result_type; U#<{RqY  
} ; wWSE[S$V  
等等。。。 SR_ -wD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Tt=;of{  
%a:T9v  
template < typename Func > lkC|g%f  
struct func_return |C5{[ z  
  { JY,oXA6O  
template < typename T > FlY"OU*  
  struct result_1 2fNNdxdbT  
  { HrMbp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EQX<<x"  
} ; 8iM:ok  
=kCiJ8q|  
template < typename T1, typename T2 > }^P"R[+4u  
  struct result_2 2|U6dLZ!  
  { 3+q-yP#X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A,(9|#%L  
} ; *SlWA)9 Y  
} ; D-O{/  
ZI8@ 6L\  
/!y;h-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7Jd&9&O U  
J6ed  
template < typename Func, typename aPicker > hZ.](rD  
class binder_1 e@S\7Ks  
  { q8,,[R_  
Func fn; k ~F ,n  
aPicker pk; e2 g`T{6M  
public : [xQ.qZ[h&  
9[lk=1.qN  
template < typename T > pbIVj3-lY  
  struct result_1 &>R:oYN  
  { B~J63Os/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @;KvUR/+FE  
} ; Dz/MIx  
5PP^w~n  
template < typename T1, typename T2 > 8*|*@  
  struct result_2 <*P)"G  
  { .ud&$-[a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xsNOjHk  
} ; jj]|}G  
HiD%BL>%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $BG]is,&5  
z46Sh&+  
template < typename T > " RIt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !lA~;F  
  { *y$CDv  
  return fn(pk(t)); B]mMwqM#  
} 3C'6i  
template < typename T1, typename T2 > $vn)(zn+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (]10Z8"fJ  
  { w'7J`n: {]  
  return fn(pk(t1, t2)); YPO24_B  
} JNP6qM  
} ; c0w1 N]+Ne  
ps:E(\  
n36iY'<)G  
一目了然不是么? "$ISun=8  
最后实现bind gA3f@7}d  
}]<|`FNc  
@x;(yqOb  
template < typename Func, typename aPicker > NS;L FeGD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {A5$8)nl|  
  { 1N5lI97j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -.L )\  
} FIu^Qd  
a4Z e!l(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2Uu!_n}tNF  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 KuL+~  
"|R75m,Id  
十一. phoenix OI3j!L2f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =EU;%f  
zZey  
for_each(v.begin(), v.end(), d#W^S[[  
( vj]h[=:  
do_ NgF"1E  
[ bQ&%6'ck  
  cout << _1 <<   " , " pd.unEWwF  
] BxZ7Bk  
.while_( -- _1), 'Z%1Ly^b  
cout << var( " \n " ) uc|ej9N  
) bqaj~:}@  
); H]f[r~  
]Zc\si3i&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Vl>KeZ+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~dP\0x0AB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #B#xSmak  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3\C+g{}e  
2 !9Zw$  
w@n}DCFt  
template < typename Cond, typename Actor > C}DIm&))  
class do_while 1TF S2R n  
  { BHErc\ITP  
Cond cd; }OTJ{eG  
Actor act; z2!4w +2  
public : %%)y4>I  
template < typename T > A>HCX 4i  
  struct result_1 7W5Cm\  
  { 3-kL0Q["  
  typedef int result_type; sYvlf0  
} ; IS;[oJef  
,mC=MpfzJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9`? M-U  
V'UFc>{o  
template < typename T > PtzT><  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F" 4;nU  
  { j |o&T41  
  do X\i;j!;d  
    { S/RChg_L5  
  act(t); (Jk[%_b>_  
  } VUz+ _)  
  while (cd(t)); FN (O  
  return   0 ; -(ST   
} wb h=v;  
} ; GaL UZviJ_  
9\=SG"e(  
q:iu hI$~G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UnEgsf N  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !41"`D!1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 p{ ``a=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 GCv1x->  
下面就是产生这个functor的类: _>?.MUPB  
Q:T9&_|  
4?[1JN>  
template < typename Actor > joZd  
class do_while_actor 8pp;" "b  
  { o)DO[  
Actor act; V7O7"Q^q  
public : NA`8 ^PZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7VWy1  
Iek ] /=  
template < typename Cond > %T\ 2.vl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J8Vzf$t};  
} ; Gi2Fjq/Y  
*Tr{a_{~C  
8F's9c,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 } j;es(~D  
最后,是那个do_ EQ|Wke  
L .}sN.  
"*(a2k3J  
class do_while_invoker ~ t N/  
  { BglbQ'6p  
public : {y%@1q%"  
template < typename Actor > 5@I/+D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const % I2JS  
  { gFfKK`)}D'  
  return do_while_actor < Actor > (act); \ Z5160  
} peOoZdJd  
} do_; $+Z2q<UT  
)e6sg]#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *~b~y7C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j#Lj<jX!xR  
最后来说说怎么处理break和continue FP*kA_z$  
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。 FT-=^VA\  
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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