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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j, u#K)7{T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -|_ir-j  
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, m *X7T  
-l*g~7|j  
ae`|ic  
UQ8bN I7  
  class filler Omyt2`q  
  { IF_DZ   
public : \7 a4uc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J)x3\[}Ye  
} ; c{3rl;Cs  
s: |M].  
y!Cc?$]_Y  
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$1k6r*  
l},NcPL`  
gA^q^>7  
8b&uU [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,Ww  
SBfFZw)  
#Ob]]!y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T{Zwm!s  
v%91k  
=!.m GW-Q}  
(Wj2?k/]  
二. 战前分析 -G`.y?  
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。 Dz&+PES_k  
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 jPJAWXB4a  
Fwfo2   
*y7 $xa4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y94MI1O5$  
  /* --------------------------------------------- */ T1 MY X  
vector < int *> vp( 10 ); SgM.B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Oh!(@  
/* --------------------------------------------- */ PpOlt.yui  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5M){!8"S)#  
/* --------------------------------------------- */ NoDZ5Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0!#; j{JQ  
  /* --------------------------------------------- */ hx!7w}[A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (4+1lOd  
/* --------------------------------------------- */ }C#3O{5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oyeG$mpg  
YD_]!HK}  
AFm1t2,+;  
Y 62r  
看了之后,我们可以思考一些问题: uHM@h{r  
1._1, _2是什么? >L>+2z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D3]BTkMMS;  
2._1 = 1是在做什么? HD-Erop  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 XD%wj  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 46XN3r  
284zmZZ  
La,QB3K/  
三. 动工 <y=ovkM3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PZ OKrW  
a(x?fa[D  
v3^|"}\q5  
8Qrpa o  
template < typename T > .iv3q?8.b  
class assignment A WJWtUa  
  { {d!Y3+I%G  
T value; ^ddO&!U  
public : <^><3U`  
assignment( const T & v) : value(v) {} }T(z4P3  
template < typename T2 > Wmz`&nsn[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fdt}..H%  
} ; )"u:ytK{  
V2 `> ]/|  
n9oR)&:o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b|?;h21rG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment optBA3@e!  
z +VV}:Q  
G[yI*/E;  
Zf:]Gq1  
  class holder h)dRR_  
  { P_Uutn~  
public : Mg? L-C  
template < typename T > xFb3O|TC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Rlw3!]5+2  
  { Z^_>A)<s<  
  return assignment < T > (t); (B#(Z=  
} 2C/%gcN >  
} ; KD*O%@X5C  
u{C)qb5Pu  
p:[LnL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: DeQDH5X"  
3% vis\~^  
  static holder _1; XB/'u39  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2 P}bG>M  
U^$E'Q-VK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -2*>`,Uu  
而不用手动写一个函数对象。 .6T4z7I  
=,:K)  
!Q)3-u  
BKb<2  
四. 问题分析 3|eUy_d3  
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。 (!</%^ZI  
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。 -Ktwo_ V*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0m=(W^c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dY'Y5Th~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JvJ;bFXD  
Q[_Ni15  
五. 问题1:一致性 J/kH%_ >Ir  
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?| dR[o|r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^k72{ 3N(  
'JZ_  
struct holder c@OP5L>{  
  { A ,<@m2  
  // O@,i1ha%  
  template < typename T > YFvgz.>QE  
T &   operator ()( const T & r) const r8v:|Q1"  
  { UrK"u{G  
  return (T & )r; aN'0} <s  
} O/9fuEF  
} ; FfYsSq2l  
%b<%w    
这样的话assignment也必须相应改动: Zi1YZxF`Y  
AbY;H  
template < typename Left, typename Right > a4by^   
class assignment SIv[9G6  
  { <}2A=~ _  
Left l; 5$^c@ 0  
Right r; ^H!Lp[5c  
public : i+ic23$4M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r@|ZlM@O  
template < typename T2 > b]#~39Iph  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `A{'s %$?!  
} ; m+T2vi  
4  
同时,holder的operator=也需要改动: z7q%,yw3N  
(xUFl@I!  
template < typename T > eT\p-4b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l?/gW D^  
  { jt%WPkY:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "1%*'B^}bw  
} cYD1~JX.  
`~E<Sf<M  
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。 W-XN4:,qI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qKs7WBRJy  
V"g~q?@F  
return l(rhs) = r; R `Q?J[e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 u'Pn(A@1R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jl@K!=q  
/Mx CvEE  
template < typename Tp > Te}IMi:  
class constant_t hDb HSZ  
  { k>-'AWH^v  
  const Tp t; \S5V}!_  
public : buc*rtHfA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |wJ),h8/  
template < typename T > i ~P91  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cJV!> 0ua  
  { ULrbQ}"cva  
  return t; %w@ig~vD'  
} ASM1Y]'Z  
} ; rr4 _8Rf  
-W6V,+of  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hhj ,rcsi  
下面就可以修改holder的operator=了 J{x##p<F$  
cuNq9y;[  
template < typename T > >rRjm+vg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )#mW7m9M#  
  { !$XO U'n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G`WzJS*}v  
} #nDL  
5Wl,J _<F  
同时也要修改assignment的operator() (ai72#nFtb  
C64eDX^  
template < typename T2 > -%N}A3m!5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rZ 6@b  
现在代码看起来就很一致了。 jaNH](V  
'[xut1{  
六. 问题2:链式操作 {cX7<7N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Qvs(Rt3?y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 WT1q15U(=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *IVD/9/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 s'2y%E#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &U8 54  
ur`}v|ZY  
template < typename T > @US '{hO1p  
struct result_1 ,Zr  YJ<  
  { WVsK rFZT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uk1v7# p  
} ; " gwm23Rpj  
0sY#MHPT&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: l.yJA>\24I  
Hv+:fr"  
template < typename T > [lrmuf  
struct   ref %PSz o8.l  
  { 8L@UB6b\  
typedef T & reference; jCam,$oE  
} ; 5Bzuj`  
template < typename T > .v$ue`  
struct   ref < T &> IcO9V<Q|  
  { &0FpP&Z(  
typedef T & reference; Yoj~|qL  
} ; >^sz5d+X  
aB7d(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _TV2)  
upZYv~Sa  
template < typename T > / *O u$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +q 4W0  
  { U_.n=d~B  
  return l(t) = r(t); k_-vT  
} 'aLPTVM^  
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。 01UqDdoj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oR4fK td  
iRkOH]+K  
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 0<6rU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .[]{ Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~ mHXz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5mDVFb 3a  
最后的布局是: ;e`D#khB  
                Add VuP#b'g=|]  
              /   \ }D8~^   
            Divide   5 q\-xg*'  
            /   \ WX+< 4j  
          _1     3 FA<Z37:  
似乎一切都解决了?不。 Z 5{*? 2  
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。 l;.[W|  
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。 G}Q}H*  
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: }:K\)Pd  
Z^jGT+ 2  
template < typename Right > c4FOfH|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oC ^z_AtZ  
Right & rt) const |% la  
  { eYnLZ&H5O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k4]R]=Fh.  
} F&>T-u-dog  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6~>^pkV  
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。  4Ub?*  
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。 weTK#O0@v  
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。 z{7,.S u  
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。 gs^UR6 D,  
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? Cnb[t[hk+j  
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: @$K![]oD  
;7B2~zL  
template < class Action > l{B< "+8  
class picker : public Action )dUd`g  
  { ;+aDjO2(  
public : \xa36~hh40  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,.1&Ff)S  
  // all the operator overloaded S5YDS|K  
} ; ]JhDRJ\  
7%~VOB  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 B h.6:9{  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: WVBE>TB  
64IeCAMVo  
template < typename Right > }V93~>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XPR:_  
  { [:/7OM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /cn/[O9  
} b[QCM/  
u0(hVK`":  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q>#)LHX  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Yg]FF`{p=  
;$k ?&nhY  
template < typename T >   struct picker_maker [57V8%  
  { }(f,~?CP]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $u0+29T2O  
} ; 1.u gXD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FW6E)df  
  { f%(e,KgW=  
typedef picker < T > result; \?p9qR;"4  
} ; h}c6+@w&-  
@$N*lrM2  
下面总的结构就有了: 2={K-s20  
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%)*,I<  
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。 =~(LJPo6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yF [@W<  
至此链式操作完美实现。 }]Z,\lA  
'J&@jp  
cfO^CC  
七. 问题3 )f_"`FH0d  
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。 k[^}ld[  
fmT3Afl5c  
template < typename T1, typename T2 > 3n=O8Fp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !W6    
  { 5 p(t")  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P(W\aLp  
} BLYk <m  
V< 9em7  
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: O!@KM;  
;d'O.i=  
template < typename T1, typename T2 > ?!Th-Cc&m  
struct result_2 B'[3kJ'  
  { &_Xv:?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "KQ\F0/  
} ; o*5e14W(:  
~[bMfkc3  
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? G~mB=]  
这个差事就留给了holder自己。 E l8.D3  
    P^d . ,  
lk *QV  
template < int Order > +{l3#Y  
class holder; #,|_d>p:  
template <> O(WMTa'%  
class holder < 1 > =kZwB*7  
  { HS|g   
public : P\G C8KV]  
template < typename T >  q;He:vX  
  struct result_1 i}&mz~  
  { P.2.Ge|  
  typedef T & result; B39PDJ]hu  
} ; L-oPb)  
template < typename T1, typename T2 > |^&2zyUj/  
  struct result_2 XP Iu]F  
  { }E\+e!'!2  
  typedef T1 & result; 5qAE9G!c  
} ; tg%WVy2  
template < typename T > 5eZg+ O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +'6ea+$  
  { Z_ FL=S\  
  return (T & )r; HT;QepY3  
} UY?]\4Om  
template < typename T1, typename T2 > D;;o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]ge^J3az$u  
  { :_[cT,3  
  return (T1 & )r1; '| Q*~Lh  
} H9a3 rA>  
} ; Ok.DSOT  
]oZ,{Q5~  
template <> CSg5i&A=  
class holder < 2 > m{=~| I  
  { :!it7vZ  
public : +^% &8<  
template < typename T > 9#$V1(}?  
  struct result_1 o dQ&0d  
  { :?of./Df|  
  typedef T & result; WaZ@  
} ; w<^2h}5  
template < typename T1, typename T2 > @'| 6lG  
  struct result_2 E/Gs',Y  
  { V%KW[v<G<  
  typedef T2 & result; UBk 5O&  
} ; U3R`mHr0  
template < typename T > :|6D@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .$E~.6J %i  
  { 8 $*cfOC  
  return (T & )r; #Ew eG^!#  
} ?+JxQlVDt-  
template < typename T1, typename T2 > EO!cv,[a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9g,L1 W*  
  { -,CndRKx  
  return (T2 & )r2; {]^%?]e  
} FO)nW:8]  
} ; LRlk9:QD>  
^V;lZtZ  
Ognq*[om  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 W&q5cz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^xu)~:} i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JdNPfkOF  
nhaoh!8A6  
return l(i, j) = r(i, j); /01(9(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Qmh(+-Mp(  
vWfef~}~  
  return ( int & )i; B(T4 nH_k  
  return ( int & )j; xg%]\#  
最后执行i = j; <:}AC{I  
可见,参数被正确的选择了。 u2Z^iY  
:s5<AT Q  
.`8,$"`4)  
?g1 .-'  
DB= cc  
八. 中期总结 #3ro?w  
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: vT<wd#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U=1`. Ove  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gJfL$S'w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fi@+swfc  
[#h!3d|?B  
1+ARV&bc  
Kpbbe r  
@<{ #v.T  
wI]>0geb*  
九. 简化 hp%Pg &  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 lcJumV=%>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XA^:n+Yo  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &WV 9%fI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e:D9;`C  
  +-*/&|^等 I }I/dh  
2. 返回引用。 #AnSjl  
  =,各种复合赋值等 +s 0Bt '  
3. 返回固定类型。 u5|e9(J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^i k|l=  
4. 原样返回。 ~(E8~)f)  
  operator, f9bz:_;W_  
5. 返回解引用的类型。 S#z8H+'  
  operator*(单目) 2gI_*fG1  
6. 返回地址。 C+IE<=%F  
  operator&(单目) gMMd=  
7. 下表访问返回类型。 @+vTGjHA  
  operator[] Kt7x'5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ln -?/[E  
  operator<<和operator>> S; <?nz3  
3@bjIX`=H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ]xeyXw84k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V zx(J)  
bo/!u s#  
template < typename Left > zt%Fvn4/pF  
struct value_return [gY__  
  { UR=s{nFd  
template < typename T > 'GoeVq  
  struct result_1 *N+aZV}`Z  
  { q%&7J<   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c324@o^V  
} ; [|Pe'?zkf  
W,J,h6{F  
template < typename T1, typename T2 > k.Nu(j"z  
  struct result_2 i^KYZ4/%  
  { %dR./{txT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wLSYzz  
} ; /pN2Jst  
} ; Wm&f+{LO+K  
+# >%bq x  
AWNd(B2o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G{Q'N04RA  
<LZvh8  
下面我们来剥离functor中的operator() mR@Xt#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mwhn=y#]*  
dz9-+C{m  
return l(t) op r(t) <TuSU[]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,p1]_D&  
return op l(t) ml 2z  
return op l(t1, t2) >Tx;<G  
return l(t) op PFw"ICs  
return l(t1, t2) op : seL=  
return l(t)[r(t)] R/YL1s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3?(p;  
!AHm+C_=Lg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _q$ fw&  
单目: return f(l(t), r(t)); `roSOX1f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Oei2,3l,?  
双目: return f(l(t)); ( %!R  
return f(l(t1, t2)); m(P)oqwM  
下面就是f的实现,以operator/为例 {`zF{AW8q  
$O-, :<HY  
struct meta_divide { "c,P:S]  
  { __c_JU  
template < typename T1, typename T2 > #OTsD+2Za=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o>tT!8rH  
  { t1^96@m^  
  return t1 / t2; Xlw=R2`)~  
}  8[OiG9b  
} ; 2ow\d b  
k~dr;j  
这个工作可以让宏来做: 4Pdk?vHK;  
S7Fxb+{6D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FCPRg^=<!~  
template < typename T1, typename T2 > \ 'b,D;'v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U:e9Vq'N m  
以后可以直接用 b2%[9) "I.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h`j gF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /XB1U[b  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) M8}M*\2  
 <k5~z(  
RJ44o>L4O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 i6kyfOI  
?Sxnq#r#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6f>HE'N  
class unary_op : public Rettype `yXy T^  
  { A-$BB=Ot  
    Left l; i=+6R  
public : I:"`|eHxv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AK =k@hT  
@=c='V]  
template < typename T > Nb1lawC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 d5x4^EYE  
      { +pm8;&  
      return FuncType::execute(l(t)); F o6U "  
    } vGw}e&YI  
p]oo^  
    template < typename T1, typename T2 > m+"%Jd{q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s_TM!LRUcw  
      { oJ+$&P(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o*xEaD  
    } TbuR?#  
} ; gjV&X N  
'=@x2`U/  
'5--eYG  
同样还可以申明一个binary_op BoqW;SG$9  
r%9Sx:F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ! N p  
class binary_op : public Rettype oH0\6:S  
  { )%7A. UO)  
    Left l; enj2xye%Y  
Right r; %9.KH  
public : AF-.Nwp   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R YNz TA  
&Te:l-x  
template < typename T > Y# #J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Zm(p*\T  
      { 4`F*] Ft  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V2.K*CpZ7  
    } #p >PNW-  
5UbVg  
    template < typename T1, typename T2 > W>y_q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %XeU4yg\e  
      { .YkKIei  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >Z%^|S9  
    } :xV&%Qa1  
} ; 4 #N#[;M  
/a_|oCeC}  
eC-TZH@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 P +SCX#{y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s7?kU3 y=s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~6nQ-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N_0O"" d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GZw<Y+/V"5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 wkGF&U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?8 F7BS4oQ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Q8n?7JB  
下面是修改过的unary_op ^9nM)[/C?  
2,\u Y}4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &g`a [#  
class unary_op pqK3u)  
  { u$"5SGI6  
Left l; s"/8h#!zv  
  9maw+c!~  
public : gyK"#-/_d  
K*<n<;W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9=SZL~#CE  
[xC (t]S-  
template < typename T > d<Di;5  
  struct result_1 w <ID<  
  { Ou%>Dd5|?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bCF63(0  
} ; a srkuAS  
4$^=1ax  
template < typename T1, typename T2 > ~"N]%Cu  
  struct result_2 3,?y !  
  { saV` -#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /dqKFxB1  
} ; |F<aw?%  
+uA<g`4  
template < typename T1, typename T2 > KK+Mxoj,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l;2bBx7vW  
  { 'a}{s>{O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Oq("E(z+f  
}  4Zq5  
Xw%z#6l  
template < typename T >  -<sXvn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x>@UqUJV  
  { O6pjuhMx  
  return OpClass::execute(lt(t)); H{BjxZ~)  
} %lPP1 R  
DM&"oa50  
} ; #FcYJH  
CeQcnJU  
!>tXib]:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .^uu* S_  
好啦,现在才真正完美了。 (<CLftQKg  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~(8A&!#,!  
8C2t0u;Y .  
template < typename Right > s|%</fMt9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N%-nxbI\  
  { [Y*UCFhI0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ubL Lhf  
} .28*vkH%C=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {^qc`oF  
Eq?o /'e  
fTeo,N  
)Mok$  
EW`3h9v~  
十. bind !|!V}O  
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。 $`  
先来分析一下一段例子 >C i=H(8vN  
mF1oY[xa_  
&ke4":7X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} im' 0^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ov9.qNT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NF.SGga  
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。 "*0 szz'  
我们来写个简单的。 $=bN=hE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >3bpa<M_  
对于函数对象类的版本: A!J5Wz>Q5  
WC4Il C  
template < typename Func > FKQnz/  
struct functor_trait u4 "+u"{d  
  { W+#?3s[FV  
typedef typename Func::result_type result_type; ()?)Ybqss  
} ; pv T!6+  
对于无参数函数的版本: \|(;q+n?k  
J+zqu  
template < typename Ret > iqU}t2vFrj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IFgF5VG6g  
  {  v/.2Z(sZ  
typedef Ret result_type; +bXZE  
} ; aX|`G]PhdI  
对于单参数函数的版本: uC3$iY:_e  
6/z}-;,W'  
template < typename Ret, typename V1 > Fh "S[e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yZ 9 *oDs  
  { OLi;/(g  
typedef Ret result_type; >}9TdP/oT  
} ; uODsXi{z  
对于双参数函数的版本: \DHCf 4,  
=nsY[ s<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <7p2OPD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \yy!?UlaI  
  { V7^?jck  
typedef Ret result_type; NE! Xt<A  
} ; +)Ty^;+[1  
等等。。。 YT_kMy>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &F:7U!  
f`cz @  
template < typename Func > g R6:J  
struct func_return A T%0i  
  { Nwc(<  
template < typename T > KDhHp^IXQ  
  struct result_1 =19]a  
  { "P|G^*"~2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d0xV<{,-  
} ; @@5u{K  
o{ (v  
template < typename T1, typename T2 > d. a>(G  
  struct result_2 #?/.LMn{  
  { LJ)3!Q/:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bcZuV5F&  
} ; `i{:mio  
} ; Re2kD/S3  
cqq+#39iC  
j]P|iL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6Q`ce!~$  
:G-1VtE n  
template < typename Func, typename aPicker > QZ`<+"a0  
class binder_1 %cv%u6 b  
  { ZLV~It&)  
Func fn; R|vF*0)>W  
aPicker pk; ux }DWrR  
public : dlU=k9N-  
UX0tI0.tg  
template < typename T > *iR`mZb  
  struct result_1 ]* Hz'  
  { 6nDx;x&Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,s2.l/5r;C  
} ; YK-R|z6K  
&sRyM'XI  
template < typename T1, typename T2 > WP>O7[|  
  struct result_2 @s/ qOq?  
  { h"'f~KM9a>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s.~SV"  
} ; #4hP_Vhc  
kju:/kYA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9O)>>1}*S  
@@$ _TaI  
template < typename T > oacY-&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KIS.4nt#d"  
  { ]uZH  0  
  return fn(pk(t)); u-W=~EO5#  
} 51&T`i  
template < typename T1, typename T2 > f8j^a?d|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Glwpu-@X  
  { {Xp.}c  
  return fn(pk(t1, t2)); ?-VN+ d7  
} &a:aW;^A7  
} ; N+tS:$V  
nGf@zJDb  
E|TzrH  
一目了然不是么? 3_-#  
最后实现bind  O~S}u  
}_;nl n?t(  
N.<hZ\].=  
template < typename Func, typename aPicker > c;e ,)$)-|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?BRL;(x  
  { u>eu47"n!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?R+$4;iy  
} Jq!($PdA  
`Ctj]t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HlO+^(eX  
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。 Ju\"l8[f  
NX; &V7  
十一. phoenix '71btd1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }lY-_y  
jHzy1P{?  
for_each(v.begin(), v.end(), &qC>*X.  
( E% 'DIs  
do_ yx-"YV}5  
[ -"<f(  
  cout << _1 <<   " , " V1fPH;  
] B8&@Qc@~  
.while_( -- _1), ovohl<o\  
cout << var( " \n " ) zM'-2,  
) Nh))U  
); XVfQscZe  
Hke\W'&  
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: b-Hn=e_  
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 =VU2#O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DkIkiw{L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OTm`i>rB  
r3kI'I|bq  
RoTT%c P_  
template < typename Cond, typename Actor > )t4C*+9<U  
class do_while phdN9<Z  
  { c1^3lgPv  
Cond cd; p c],H  
Actor act; +D@R'$N  
public : ?,NAihN]  
template < typename T > oW_WW$+N  
  struct result_1 j{=%~  
  { 2S;zze7)  
  typedef int result_type; p5KNqqZZ  
} ; U]acm\^Z  
Z Kvh]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #cs!`Ngb+  
N_<n$3P\?f  
template < typename T > >O _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X]!@xlwF\  
  { 8vo} .JIl  
  do erqB/C  
    { UOwNcY  
  act(t); $enh45Wy  
  } ;w>B}v;RE  
  while (cd(t)); -&? -  
  return   0 ; - \QtE}|4  
} OK 6}9Eu9  
} ; pr"flRQr#  
0TpA3K  
8`2K=`]ES+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  b\2"1m0H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F0\ry "(t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &u8c!;y$b  
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。 "DpQnhvbB  
下面就是产生这个functor的类: JF gN  
ry0 =N^  
tTgW^&B  
template < typename Actor > if'4MDl  
class do_while_actor H/$q]i*#K  
  { *"ShE=\p  
Actor act; 0u_'(Z-^2  
public : gUp0RPs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T!PX?  
msylb~^  
template < typename Cond > J^:~#`8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O^#u%/  
} ; 5glGlD6R  
0YL0Oa+7  
#7=LI\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 St`m52V(5X  
最后,是那个do_ E`|qFG<  
r . ^&%D  
${wE5^ky  
class do_while_invoker MeX1y]<It  
  { B pT&vbY  
public : BXY'%8q _a  
template < typename Actor > \Hd B   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F!{SeH:  
  { Vd4osBu{fY  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;"Y6&YP<  
} #F@7>hd1  
} do_; M6iKl  
b G)MG0<TT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }b`*%141  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |xm|Q(PG  
最后来说说怎么处理break和continue =&b[V"  
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。 8H?AL RG  
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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