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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .u;'eVH)a}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PjU.4aZ  
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, @Hst-H.l<l  
Y= ^o {C6  
+fq;o8q  
4,ewp coC%  
  class filler 21\?FQrz  
  { fU4{4M+9"  
public : B zr}+J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cP8@'l@!  
} ; ZHc;8|}  
GC~N$!*  
_2Fa .gi  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "QV1G'  
t($z+ C<  
qAuq2pHA+d  
'8fh(`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B4;P)\ 2  
8hvh xp  
.y~~[QF}8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PX,fg5s\b  
Mer\W6e"e  
0mR  
~sc@49p  
二. 战前分析 *wJ'Z4_5F  
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。 O; <YLS^|6  
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 WFFpW{  
M.}QXta  
{,i='!WIm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .#ATI<t  
  /* --------------------------------------------- */ c)=UX_S!  
vector < int *> vp( 10 ); iMOf];O)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q@#Gm9m  
/* --------------------------------------------- */ 8^dsx1U#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =u]FKY  
/* --------------------------------------------- */ V3}$vKQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U*em)/9  
  /* --------------------------------------------- */ ,=p.Cx'PR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %uhhQ<zs%  
/* --------------------------------------------- */ ;={Z Bx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dCM*4B<  
&b&o];a  
_d/ZaCx'i  
JSm3ZP|GqJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: esQRg~aCGy  
1._1, _2是什么? gedk  
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。 wH[}@w  
2._1 = 1是在做什么? pvJPMx  
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。 },LW@Z}  
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。 ?YbZVoD)J  
)hai?v~g  
Yhd|1,m9f  
三. 动工 & A<Pf.Us  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1)m&6:!b  
:WBl0`kW]4  
~cEr <mzR  
cZ~\jpK  
template < typename T > l?%U*~*  
class assignment 7eg//mL"6  
  { )WFSUZ~  
T value; n`hes_{,g  
public : [0G>=h@u  
assignment( const T & v) : value(v) {} kY6))9 O  
template < typename T2 > 2tqO%8`_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5&r2a}K  
} ; cAc i2e  
Zb7:qe<UN  
}`9}Q O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xQhvs=Zm]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2v<[XNX  
wFaWLC|&  
n[/|M  
BE }qwP^  
  class holder 7M1*SC  
  { z {J1pH_X  
public : Pz"!8b-MN  
template < typename T > Bv |Z)G%RR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &7X0 ;<  
  { ud-.R~f{e  
  return assignment < T > (t); 5aTyM_x  
} :LFw J  
} ; T8FKa4ikn  
8C=Y(vPk2  
*R>I%?]V3  
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: +* )Qi)  
R#bg{|  
  static holder _1; )[)-.{q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H2RNekck  
q#PGcCtu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nx,67u/Pb  
而不用手动写一个函数对象。 -zz9k=q  
N2tvP+Z6D  
j &Ayk*  
| _~BV&g,N  
四. 问题分析 cVn7jxf  
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。 J\   
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。 $b$r,mc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qTyU1RU$9^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <z)MV oa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OG 5n9sx  
>e-XZ2>Sj  
五. 问题1:一致性 sS(^7GARa  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3g2t{ %  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `U`Z9q5-  
K{>O. 5  
struct holder ?67j+)  
  { i$:CGUb  
  // ieS5*@^k  
  template < typename T > PD/JXExK  
T &   operator ()( const T & r) const ^Z:x poz,  
  { 9f,HjRP  
  return (T & )r; 5I(` s#O  
} Z*]n]eS  
} ; NK#Dq&W+&  
D|-]"(2i  
这样的话assignment也必须相应改动: ]P<&CEk  
JBUJc  
template < typename Left, typename Right > &<^@/osi  
class assignment aeBth{  
  { y'yaCf  
Left l; nVyb B~.=  
Right r; `(o1&  
public : 5K6_#g4"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ir,Zc\C  
template < typename T2 > LK:|~UV?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rX{|]M":T  
} ; p Y>yJ)  
>9u6@  
同时,holder的operator=也需要改动: !&'xkw`  
#sqDZ]\B  
template < typename T > :Dr& {3>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Bxa],inuZ  
  { <RhKlCP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RXWjFv~/  
} hCxL4LrF  
Bgs~1E@8V  
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。 v\MH;DW^Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aF;&#TsB  
dl":?D4H  
return l(rhs) = r; 3mm`8!R  
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。 O5=ggG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dIpt&nH&$  
%MjPQ  
template < typename Tp > $&e(V6A@  
class constant_t uRL3v01?H0  
  { %~W}262  
  const Tp t; Iiy:<c  
public : #63/;o:l$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rL,)Tc|"  
template < typename T > q;>BltU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `riv`+J{s  
  { x!$,Hcph,  
  return t; fF d9D=EW.  
} yav)mO~QU6  
} ; 9=kTTFs  
c'|MC[^A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FI/YJ@21  
下面就可以修改holder的operator=了 $>h#|?*?  
ROjjN W`W  
template < typename T > @"/}Al  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vXnpx}B  
  { Ffxk] o&%c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qA~D*=  
} xBZ9|2Y s  
M|v.5l#   
同时也要修改assignment的operator() o6y,M!p@  
aEk*-v#{  
template < typename T2 > "aBd0i&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j0%0yb{-^  
现在代码看起来就很一致了。 3H%HJS  
V%0.%/<#5  
六. 问题2:链式操作 "{B ek<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =k*0O_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 k41la?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 X<m%EXvV  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vW{cB y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct } g*-Ty  
^kl9U+  
template < typename T > lQsQRp  
struct result_1 O9|'8"AF  
  { ommKf[h%i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L@z !,r,  
} ; }]~}DHYr  
&V?q d{39  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: IP'igX  
9_Re,h  
template < typename T > 46zaxcY<!  
struct   ref {a3kn\6H0  
  { 0`!Q-G7  
typedef T & reference; 2 &Byq  
} ; ~^^ey17   
template < typename T > F3Y>hs):7  
struct   ref < T &> }K>H S\e  
  { |%}s$*s  
typedef T & reference; eCp|QSXE  
} ; B\ _u${C  
)zXyV]xe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u3wC}Zo  
5ZA%,pH>Jq  
template < typename T > 1qC:3 ;P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~B&*7Q7  
  { 7I(t,AKJ  
  return l(t) = r(t); eU koVr   
} s1vrzze  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %EGr0R(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 , Ln   
16QbB;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 vS YKe  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #tZf>zrs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nuQ6X5>.=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "F"_G  
最后的布局是: HqdJdWl#"  
                Add zw: C*sY  
              /   \ ;a#*|vx  
            Divide   5 sJb)HQ,7x  
            /   \ }E5#X R  
          _1     3 U+;>S$  
似乎一切都解决了?不。 2Nn1-wdhb  
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。 QP%kL*=8  
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。 <{/;1Dru  
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: )M'UASB;8  
PDIclIMS'F  
template < typename Right > (.1 rtj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HRV*x!|I  
Right & rt) const h4anr7g{  
  { rAx"~l.=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y-#  
} 7B(bH8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uyNJN  
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。 'qV3O+@MF  
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。 NLQE"\#a  
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。 m1-\qt-yy  
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。 A=%k/  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 90s;/y(  
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: iS1Gb$?  
xP/OsaxN  
template < class Action > 5r4gmy>  
class picker : public Action PXosFz~  
  { 's[BK/  
public : # SQvXMT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y}LLOj@L  
  // all the operator overloaded S<nP80C  
} ; I1)-,/nEjg  
*KK[(o}^J-  
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。 v**z$5x9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: SY,I >-%  
dTN$y\   
template < typename Right > py{eX`(MS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3;a R\:p@w  
  { B6bOEPQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /vjGjb=3U  
} f.oP   
$Z;BQJVH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2{ o0@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (*,8KLV_i  
p9-0?(]  
template < typename T >   struct picker_maker Q.,DZp   
  { bD35JG^&i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ImIqD&a-h  
} ; 4xm&pQo{V6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iJdP>x  
  { <jeh`g  
typedef picker < T > result; b5j*xZv  
} ; k(P3LJcYQ  
Ic'Q5kfM  
下面总的结构就有了: XHsd-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 v f`9*xF  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {6'*Phw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P,i"&9 8  
至此链式操作完美实现。 Wo{K}  
W57&\PXYn  
P5xI  
七. 问题3 +?;j&p  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {XtoiI  
o{V#f_o  
template < typename T1, typename T2 > p*|ah%F6N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6xHi\L  
  { \c{R <Hh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); iZQ\ m0Zc  
} ibJl;sJ  
gN?0m4[$i  
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: cC%j!8!  
"u;YI=+  
template < typename T1, typename T2 > -#aZF2z   
struct result_2 9? 2  
  { !h CS#'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z:@6Lv?CN  
} ; xuU x4,Z  
~:[!Uyp0b  
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? |3;(~a)%  
这个差事就留给了holder自己。 ?*H9-2W@  
    D{p5/#|r  
zDDK  
template < int Order > mV?&%>*(f  
class holder; ne4c %?>t  
template <> .x}gg\  
class holder < 1 > KiAcA]0  
  { ',ZF5T5z@  
public : FLZSK:3B]  
template < typename T > ^s{hs(8%R  
  struct result_1 _s+c+]bO  
  { ZenPw1-  
  typedef T & result; 9tK>gwb  
} ; \}JrFc%O  
template < typename T1, typename T2 > YT=eVg53  
  struct result_2 ,Ff n)+  
  { ]^ K;goQv  
  typedef T1 & result; `~h4D(n`  
} ; 8>NwCjN  
template < typename T > {.CMD9F[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +=eR%|!@  
  { ;`(R7X *3  
  return (T & )r; oNM?y:O  
} cin2>3Z$  
template < typename T1, typename T2 > >(3\k iYS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &yIGr` ;  
  { !tNd\ }@  
  return (T1 & )r1; xA h xD|4_  
} K |*5Kwi  
} ; mR+Jws'  
WeMAe w/d  
template <> -5b A $  
class holder < 2 > B,vOsa"x6`  
  { Z4hLdHo_  
public : idc4Cf+4  
template < typename T > 2.lgT|p  
  struct result_1 3[IJhR[  
  { 9V 0}d2d  
  typedef T & result; qOy=O [+9  
} ; aeP[+I9  
template < typename T1, typename T2 > #=,imsW)  
  struct result_2 86qI   
  { a~ ]bD  
  typedef T2 & result; @ -:]P8  
} ; #VGjCEeU  
template < typename T > $ uh z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q%/uQT?  
  { cYNV\b4-  
  return (T & )r; gfa[4 z  
} ..W-76{  
template < typename T1, typename T2 > 1(#;&:$`i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 s Fz?` -  
  { @T-p2#&  
  return (T2 & )r2; x/fX`y|(}*  
} !mJo'K  
} ; 5|8^9Oe5  
S:bC[}  
e}yX_Z'P<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 FMw&(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ExBUpDQc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Wp0 Dq(  
iw9Q18:I}  
return l(i, j) = r(i, j); MGpt}|t-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^K(^I*q  
s)J(/  
  return ( int & )i;  .) tSg  
  return ( int & )j; lUOvm\  
最后执行i = j; s1N?/>lmB  
可见,参数被正确的选择了。 w'Tq3-%V  
XXZaKgsq  
u.XQ&  
7- d.ZG  
G6 0S|d  
八. 中期总结 NpP')m!`}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }T2xXbU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 13k !'P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n/d`qS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l|2D/K5  
"r4AY  
;|T!#@j  
LpbsYl  
Ex amD">T  
9m2, qr|  
九. 简化 n.MRz WJpZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /*FH:T<V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tC?=E#3 V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3f.b\4 U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HAzBy\M{  
  +-*/&|^等 z G }?  
2. 返回引用。 \W5O&G-C  
  =,各种复合赋值等 E51dV:l  
3. 返回固定类型。 f 3V Dv9(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d_UN0YT<  
4. 原样返回。 8H,4kY?Z  
  operator, MB^~%uZ2K  
5. 返回解引用的类型。 -&x2&WE'  
  operator*(单目) -H^oXeN  
6. 返回地址。 {'sY|lou  
  operator&(单目) =uk0@hy9b  
7. 下表访问返回类型。 T3UMCqc=  
  operator[] :K`ESq!8u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -C-?`R  
  operator<<和operator>> c .3ZXqpI;  
_ nA p6i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p^<yj0Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZRxZume<f  
'FlJpA}  
template < typename Left > qf@q]wtar  
struct value_return n~"$^Vr  
  { >^q7c8]~g  
template < typename T > k Iw`P[  
  struct result_1 fx=Awba  
  { 'j^xbikr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mpAR7AG6  
} ; {2/LRPT  
_{t9 x\=  
template < typename T1, typename T2 > tO7v4  
  struct result_2 q{s(.Uq$&  
  { N8qDdr9p?c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /MY9 >  
} ; bfB\h*XO  
} ; /,!qFt  
U4m9e|/H;z  
lzw3=H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E$W{8?:{  
D3|oOOoG  
下面我们来剥离functor中的operator() 1(|D'y#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mRB   
]\/tVn.'  
return l(t) op r(t) X;<BzA!H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a+hd(JX0~  
return op l(t) ?)bS['^1)  
return op l(t1, t2) lb'GXd %  
return l(t) op x~.:64  
return l(t1, t2) op 0sI1GhVR  
return l(t)[r(t)] J]m{ b09F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (D@A74q\'  
Gpm{m:$L  
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: 66^ycZCH  
单目: return f(l(t), r(t));  Z%I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >iS`pb  
双目: return f(l(t)); 'J,T{s1J  
return f(l(t1, t2)); lKEkXO  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;<UWA.  
p>_;^&>&  
struct meta_divide "NgoaG~!YO  
  { mv5n4mav  
template < typename T1, typename T2 > P2nft2/eu?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `%09xMPu  
  { 9f\/\L  
  return t1 / t2; hJzxbr <  
} ^F:k3,_[  
} ; /y^7p9Z`  
VCtH%v#S;.  
这个工作可以让宏来做: tzy'G"P|  
4t)%<4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :ss,Hl  
template < typename T1, typename T2 > \ <>m }}^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $T :un.TM  
以后可以直接用 Rq[ M29  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q~o,WZG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 c)@>zto#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) CRbdAqofV  
;<0LXYL;  
xoOJauSX1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *xp\4;B  
f]7M'sy|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rp5(pV 7*  
class unary_op : public Rettype c\% r38  
  { 31EyDU,W  
    Left l; |Yq$s U  
public : J[^}u_z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E9V 5$  
UX]L;kI  
template < typename T > #z1H8CFL"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0(_l|PScF  
      { 3=W!4  
      return FuncType::execute(l(t)); =TqQbadp  
    } JoSJH35=:  
@y31NH(  
    template < typename T1, typename T2 > p _d:eZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +nQw?'9Z  
      { z"*/mP2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =V"(AuCVE  
    } Gn;@{x6  
} ; qYhs|tY)  
=!m}xdTP  
e L.(p k^<  
同样还可以申明一个binary_op ." $  
""Q1|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f-n z{U  
class binary_op : public Rettype |pa$*/!NT  
  { 42L @w  
    Left l; 2 1PFR:lP7  
Right r; U?.9D  
public : ;\MW$/[JCy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q]o C47(  
.UoOO'1K  
template < typename T > CkswJ:z)sc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `yF`x8  
      { r]ShZBAbYp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]\ngX;h8G  
    } yUPIY:0  
sKyPosnP  
    template < typename T1, typename T2 > V(Yxh+KU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FYS/##r  
      { @xc',I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vy,&N^P  
    } Dz./w  
} ; y< C<_2  
7Ol}EPf#  
]; %0qb  
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 21RP=0Q:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]59i>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0j(M* sl  
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。 fIGFHZy,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  lWm'  
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。。。 8>/Q1(q0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PQ|69*2G  
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) 6oSQQhge  
下面是修改过的unary_op ET];%~ ^  
, *qCf@$I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j PnM>=  
class unary_op .WQ<jZt>  
  { c#N<"cy>  
Left l; 1009ES7*  
  7*DMVok:  
public : #"fJa:IYG7  
A[WV'!A,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q2:K 4  
wB>r (xQ'  
template < typename T > d3^OEwe  
  struct result_1 )5fQ$<(Z  
  { ,&U4a1%i#c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rwIe qV{:  
} ; [#YE^[*qK  
22(*J<  
template < typename T1, typename T2 > f`>/ H!<2  
  struct result_2 {2`=qt2  
  { w#i[_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y$hp@m'@C  
} ; J/);"bg_O  
X}P$emr7  
template < typename T1, typename T2 > fQ+VT|jzx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 56hA]O29O  
  { g fU-"VpHE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z=&z_}M8  
} #[MJ|^\i  
TST4Vy3  
template < typename T > ]<DNo&fw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TgU**JN)  
  { nxQ?bk}*d  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6{d6s#|%  
} f^e6<5gdf  
q ^rl)  
} ; !\[+99F#  
"%8A :^1  
NkxCs  
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 ^C&+ ~+  
好啦,现在才真正完美了。 l^NC]t  
现在在picker里面就可以这么添加了: T)7TyE|"2g  
P,gdnV ^  
template < typename Right > 7dh1W@\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wN37zPnV~  
  { PBks` |+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %>Xr5<$:&  
} Mu_i$j$vvP  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !Q-wdzsp?  
BX;5wKfA  
P 2n2 Qt2  
5T4"j;_.BL  
Oi:JiD=  
十. bind ]0c Pml  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #`tD1T{;  
先来分析一下一段例子 Mj0Cat=  
rlok%Rt4Z  
E(+T*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >e5zrgV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `!\ivIi^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >3;^l/2c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 o%(bQV-T  
我们来写个简单的。 <z#BsnjW{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mp `PE=  
对于函数对象类的版本: i%(yk#=V  
m^!Sv?hV  
template < typename Func > SqB/4P   
struct functor_trait _=`x])mM  
  { qc!xW ,I  
typedef typename Func::result_type result_type; d O A%F$Mk  
} ; }(i(Ar-  
对于无参数函数的版本: f==*"?6\  
;cSGlE |  
template < typename Ret > ":WYcaSi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^/KfH &E  
  { 2tr :xi@  
typedef Ret result_type; ZL91m`r  
} ; I{n;4?  
对于单参数函数的版本: &zN@5m$k;  
oXc/#{NC  
template < typename Ret, typename V1 > dt-K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *m_93J  
  { KVijs1q  
typedef Ret result_type; <%!J?  
} ; QaMDGD  
对于双参数函数的版本: (L#%!bd  
sMi{"`37  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G*\sdBW!k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1)U} i ^  
  { ^@_).:oX7  
typedef Ret result_type; qyv"Wb6+  
} ; D9^7m j?e  
等等。。。 >~&(P_<b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :HZ;Po   
="lI i$>O  
template < typename Func > [ _%,6e+  
struct func_return G.ud1,S#  
  { ]18Ucf  
template < typename T > a;&}zcc*  
  struct result_1 S8*>kM'  
  { >ITEd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VG\mo?G  
} ; $I(}r3r  
R92R}=G!  
template < typename T1, typename T2 > ~u2w`H?V  
  struct result_2 %]GV+!3S  
  { ;Vo mFp L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #11RLvDQd  
} ; IozNjII$:.  
} ; )d_U)b7i  
U9F6d!:L7A  
96)v#B?p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AY@k-4  
x:C@)CAr  
template < typename Func, typename aPicker > tj#b_ u z  
class binder_1 !=knppY  
  { t[q3 {-  
Func fn; ecT]p  
aPicker pk; ?1$\pq^  
public : D8 wG!X  
AgCs;k&IG  
template < typename T > (k#t }B[  
  struct result_1 rT<1S?jR  
  { n531rkK-   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ebD{ pc`&  
} ; lux9o$ %  
@aUZ#,(<  
template < typename T1, typename T2 > K]MzP|T,  
  struct result_2 p Mh++H]"  
  { YZ{;%&rB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N&,"kRFFo  
} ; AD,@,|A  
@M9_j{A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G-s a L*  
Ul9b.`6  
template < typename T > Jb 6&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z(r" JNO@  
  { /:^tc/5U ]  
  return fn(pk(t)); ~(M*6b  
} nT)~w s  
template < typename T1, typename T2 > <%(f9j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |B,dEx/uU  
  { '2j~WUEmg  
  return fn(pk(t1, t2)); bf{Ep=-  
} : qr} M  
} ; y.%i  
]KzJ u`O%G  
n/Or~@pHD  
一目了然不是么? nWd:>Ur  
最后实现bind cFe V?a  
5,Qy/t}K  
%jpH:-8'2  
template < typename Func, typename aPicker > 8 `yB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '\4c "Ho  
  { Xk;Uk[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /Lj%A   
} yFIl^Ck%  
m<~>&mWr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {P,>Q4N  
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。 tvv[$ b&  
T %$2k>  
十一. phoenix g6HphRJ5s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (q0No26;(  
V,`!rJ  
for_each(v.begin(), v.end(), [9'|7fdU  
( hYs82P|2Ol  
do_  ?L`MFR  
[ xq8}6Q  
  cout << _1 <<   " , " z&\Il#'\m+  
] tvG g@Xs\  
.while_( -- _1), tj`tLYOZ@-  
cout << var( " \n " ) v/QEu^C  
) HCI'q\\  
); L.R"~3  
};4pZceV  
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: oFX"F0rx  
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 $1:}(nO,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \65vfE~ O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7*R{u*/e  
GGYX!=]~  
^p{A!I!  
template < typename Cond, typename Actor > ]?v?Qfh2  
class do_while m9\@kA  
  { #RCZA4>  
Cond cd; {o Q(<&Aw  
Actor act; *93l${'  
public : a/wUeW  
template < typename T > we6+2  
  struct result_1 OqAh4qa,$  
  { W)G2Cs?p  
  typedef int result_type; : HQ8M*o  
} ; cKvAR5|  
xg*\j)_}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vWPM:1A  
1Xk{(G<\  
template < typename T >  60Xl.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :pL1F)-*  
  { )3D+gu  
  do Huc3|~9  
    { (Von;U  
  act(t); s0X/1Cq  
  } !3b|*].B  
  while (cd(t)); KNO*)\   
  return   0 ; B` t6H  
} vu !j{%GO  
} ; 8.q13t !D  
5p#o1I  
46Y7HTwE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >uP{9kDm  
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。 ~:ub  
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。 :JTRRv  
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。 .>AFf9P  
下面就是产生这个functor的类: @4W\RwD  
".*a)  
 HzgQI  
template < typename Actor > &kr_CP:;  
class do_while_actor )Bm^aMVl3  
  { ?-(w][MT\  
Actor act; ]XpU'/h>q;  
public : U&d-?PI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0s+rd&  
(|ct`KU0#  
template < typename Cond > ^Xt]wl*]+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gOES2 4$2  
} ; ^,ZvKA"}+/  
G}9bC r,  
@4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >gS5[`xRE  
最后,是那个do_ }{w_>!ee  
iBPdCp%]`  
vt(}ga  
class do_while_invoker t<EX#_i,  
  { 6"rFfdns  
public : U(Hq4D  
template < typename Actor > }ii]c Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~; O= 7  
  { 4o)\DB?!  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?[L0LL?ce  
} AIRVvW~($  
} do_; +~pc% 3*  
7:R{~|R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |]2eGrGj4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ay7+H7^|hZ  
最后来说说怎么处理break和continue [y&h_w.  
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。 1+PNy d  
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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