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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wMx# dP4W8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I `I+7~t  
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, rL9u7) x  
s.{nxk.  
2$@N4  
H6Dw5vG"l  
  class filler ]N#%exBVo  
  { 4xl}kmvv  
public : jjTb:Z=.'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q"OJF'>w5  
} ; }iBFo\vU  
#CcC& I :c  
w1q`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: e^ ZxU/e  
%]iE(!>3oy  
,JVWn>s  
AzlZe\V?)~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); um}%<Cy[  
Z<ABK`rEO  
R>#BJ^>=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BJ$\Mb##3@  
y$h.k"x`  
ji] H|  
na)-'  
二. 战前分析 G Ch]5\  
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。 -&UP[Mq  
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 k~  
=TcT`](o  
y<0RgG1qp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NJqjW  
  /* --------------------------------------------- */ !\(j[d#  
vector < int *> vp( 10 ); %7vjYvo>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jp#Onl+d6  
/* --------------------------------------------- */ @ 5tW*:s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZPO+ #,  
/* --------------------------------------------- */ $eQf5)5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ynQ+yW74Z  
  /* --------------------------------------------- */ 83[gV@LW0m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :@=;WB*0  
/* --------------------------------------------- */ ijuIf9!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >anq1Kf  
u.~`/O  
O S%  
{!]7=K)W9  
看了之后,我们可以思考一些问题: O_bgrXg6x  
1._1, _2是什么?  |tVWmm^m  
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。 c1>:|D7w  
2._1 = 1是在做什么? eCfy'US;@3  
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。 iI 4XM>`a  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^h^\kW'#  
FQp@/H^  
7JL*y\'  
三. 动工 ~bsL W:.'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C A 8N  
S`?L\R.:  
6U!zc]>  
"%[aWb  
template < typename T > N{<9N jmm  
class assignment I4RUXi 5  
  { |vVcO  
T value; M tD{/.D>  
public : Ak=|wY{  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q}(D^rGP3  
template < typename T2 > ;"T,3JQPn6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7!kbe2/]'  
} ; t,4'\nv*  
Of?3|I3 l  
}(-2a*Z;Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |(Q !$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .CY;-  
Hi5}s  
Aav|N3  
-q6d&D'B+  
  class holder QgB%\mO=  
  { @Y| %  
public : RX6s[uQ  
template < typename T > x+;"(]#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y [ p  
  { ~IIlCmMl,  
  return assignment < T > (t); r{1xjAT  
} Sb,lY<=  
} ; b xFDB^  
PZB_6!}2[F  
"(cMCBVYdA  
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: E3`&W8  
`k.Nphx~%  
  static holder _1; Vh o3I[C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3`3`iN!8\@  
ckCb)r_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oe,37xa4  
而不用手动写一个函数对象。 2Ysl|xRo  
ZBcT@hxm  
@b2JR^  
-ZKo/ N>6}  
四. 问题分析 j$Unw  
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。 9d8bh4[  
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。 T>e4Og"?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \ W.uV[\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DuzJQ Sv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y%"73.x  
}+3v5Nz;  
五. 问题1:一致性 p^/6Rb"e  
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?| #lo1GoL\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \&#pJBBG  
3<vw#]yL  
struct holder n |Is&fy  
  { )cUFb:D*"  
  // >ngP\&\  
  template < typename T > {S 2? }  
T &   operator ()( const T & r) const KB6'sj  
  { u?-X07_  
  return (T & )r; G zw $M  
} T#:n7$M|?A  
} ; 2S#|[wq(  
$u-yw1FT  
这样的话assignment也必须相应改动: F `cuV  
gI5"\"T{  
template < typename Left, typename Right > W:V:Ej7 h  
class assignment aW.[3M;?v  
  { O77bm,E  
Left l; <~ 9a3c?  
Right r; Qe,aIh  
public : 6'YsSde".  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NKJ+DD:'  
template < typename T2 > a ]~Yi.H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  p;k7\7  
} ; Kp.d#W_TX  
y?4%eD  
同时,holder的operator=也需要改动: 0g&#hW};[6  
$Lx2!Zy  
template < typename T > Bk)*Z/1<x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [<H'JsJl  
  { |^!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GR ^d/  
} \cKY{(E  
R-\a3q  
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。 FvTc{"w /  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W!.vP~>  
x.ZW%P1  
return l(rhs) = r; $lYy`OuC  
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。 q o^PS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b!hs|emo;  
`of` uB  
template < typename Tp > ;5TQH_g  
class constant_t m(6SiV=D9  
  { ?9I=XTR  
  const Tp t; c"H59 jE  
public : 8a}et8df:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )CAEqP  
template < typename T > THcK,`lX@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |'?./  
  { F\lnG  
  return t; ` <3xi9  
} <[W41{  
} ; -<MA\iSP  
QgZ`~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ljJi|+^$  
下面就可以修改holder的operator=了 qY^@^)b[  
a"6AZT"8  
template < typename T > r iuG,$EX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Utv#E.VI  
  { XoZPz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GiH<6<=  
} F )|0U~  
(^)" qs B  
同时也要修改assignment的operator() B<}0r 4T}  
,KO_h{mI<  
template < typename T2 > +&j&es  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [h;&r"1  
现在代码看起来就很一致了。 #MwNyZ  
6Uik>e7?  
六. 问题2:链式操作 njoU0f1`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ) }.<lSw  
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|Rz5@ =  
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。 fP :26pK^  
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。 h'D-e5i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n>|7 k3  
KOqp@K$  
template < typename T > W:z?w2{VI(  
struct result_1 `5$B"p&i  
  { *RpBKm&^7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /xseI)y.B  
} ; wAn}ic".b  
WhU-^`[*  
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: ZBX,4kxK7  
YN<:k Wu  
template < typename T > Q;EQ8pL?"  
struct   ref a9<&|L <  
  { AR}q<k6E  
typedef T & reference; |5(< Vk=  
} ; 'tRaF  
template < typename T > Kq. MmR!gl  
struct   ref < T &> mxxuD"5  
  { VUD ?iv7  
typedef T & reference; nm3/-Q},  
} ; xdqiogue  
n@"h^-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gOnVN6  
#4Z]/D2G  
template < typename T > kCoTz"Z-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N4z(2.  
  { %M/rpEE"b%  
  return l(t) = r(t); -N4km5  
} )C0dN>Gb  
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。 )X dpzWod  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }>|!Mf]W?R  
beN(7jo  
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 1`;,_>8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5*he  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [p7cgHSMt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }RT#V8oc  
最后的布局是: .JG>/+  
                Add  a1p}y2  
              /   \ {Al}a`da  
            Divide   5 pMfP3G7V  
            /   \ S9'8rn!_  
          _1     3 e?"XMY  
似乎一切都解决了?不。 X=Th  
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。 G"~%[k  
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。 HU='Hk!  
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: ZV?~~_ 9  
==i:*  
template < typename Right > fNkN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V6.w=6:`X  
Right & rt) const Mr8r(LGY  
  { ls<7Qe"a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'aFjyY?%  
} j![;;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1E]|>)$  
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。 y_mD9bgW  
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。 fT&>L  
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。 RkW)B^#  
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。 %#^)hX,+Q  
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? Z6Owxqfht  
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: Ul41R Ny)  
;is*[r\|1  
template < class Action > 13X0LN  
class picker : public Action s?j` _ B  
  { C6-71 `C0  
public : PN$vBFjm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lM<SoC;[  
  // all the operator overloaded e=]>TeqG0  
} ; ]I|3v]6qR  
0."TSe83\  
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。 h.`U)6*?&N  
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: 3O W) %  
(zm5 4 Vm  
template < typename Right > >*5+{~k~4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RH+'"f  
  { r-ldqj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H,F/u&O  
} ) ag8]   
iyRB}[y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .Y?/J,Ch  
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。 6@2 S*\&  
2`-yzm  
template < typename T >   struct picker_maker 7Z(F-B +j  
  { 1 >nl ]yO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gx*rxid  
} ; G O=&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L;n2,b  
  { ]Gm $0uS  
typedef picker < T > result; 2!Mwui;%  
} ; /Ww_fY  
QzzV+YG$(4  
下面总的结构就有了: XuQ7nlbnq  
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。 KvFGwq"X  
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。 UP@a ?w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m}x&]">9  
至此链式操作完美实现。 LOD'iiH6  
kg>Ymo.  
| Q Y_ci  
七. 问题3 3M nm2*\  
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#4%d1O}  
q*<Fy4j  
template < typename T1, typename T2 > NbD"O8dL~E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Q&*V7EO  
  { HlkG^:)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &*}NN5Sv  
} [I`r[u  
&*I\~;1  
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: suh@  
UeG$lMV  
template < typename T1, typename T2 > 7VF^&6  
struct result_2 \~(ww3e  
  { /ry# q% ?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iXN7+QO)  
} ; [w%MECTe  
8-N8v *0  
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? 6z^Kg~a   
这个差事就留给了holder自己。 4{:W5eT!/  
    _.xT :b36  
YH VJg?H3  
template < int Order > O};U3=^0f  
class holder; AnbY<&OC1  
template <> o@?3i+%}8  
class holder < 1 > Fh XR!x^  
  { Ek [V A\G  
public : C] <K s  
template < typename T > VQm)32'  
  struct result_1 +\`D1d@  
  { t|gEMDGa3  
  typedef T & result; sckyG  
} ; KfU4#2}  
template < typename T1, typename T2 > (c /H$'  
  struct result_2 vrtK~5K  
  { %$b)l? !  
  typedef T1 & result; k,L,  
} ; uC3o@qGW<  
template < typename T > avR4#bfc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }lzyl*.  
  { {gE19J3  
  return (T & )r; *t;'I -1w^  
} s!\uR.  
template < typename T1, typename T2 > U _~lpu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *E<%db C2  
  { {emO&#=@CP  
  return (T1 & )r1;  w' E  
} zN(fZT}K5  
} ; g)*[W>M  
f-9& n4=H  
template <> yZ[H&>  
class holder < 2 > ubV|s|J  
  { \*}JdEHB  
public : /znW$yh o  
template < typename T > ,}!OJyT  
  struct result_1 8>Xyz`$kH  
  { ~jab/cR  
  typedef T & result; _y}]j;e8>{  
} ; SxMrX C*  
template < typename T1, typename T2 > XEF|B--,  
  struct result_2 vUGEzCM  
  { N[ %^0T$  
  typedef T2 & result; XqVhC):  
} ; 6i/x"vl>  
template < typename T > ~X^L3=!vf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :)v4:&do  
  { V#?GDe}[  
  return (T & )r; r;`6ML[5Vx  
} ; d1\2H  
template < typename T1, typename T2 > n'D1s:W^B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7|6uY  
  { !>B|z=  
  return (T2 & )r2; ,?GEL>F  
}  {g?$u  
} ; fX).A`  
\ajy%$;$}  
L]L-000D(  
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> >。 -LL49P6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \|Pp%U [  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]/!#:  
jX^uNmb  
return l(i, j) = r(i, j); 8kQ >M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vx@JP93|  
SI=vA\e  
  return ( int & )i; sE$!MQb  
  return ( int & )j; sQrP,:=r#  
最后执行i = j; D 8^wR{-;J  
可见,参数被正确的选择了。 G>{Bij44  
WJ$D]7  
* B!uYP  
{J2*6_  
~6`HJ  
八. 中期总结 !Q!= =*1H  
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: -QL_a8NL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {D1"bDZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ml1sE,BT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <rc?EV  
/ %}Xiqlrd  
q]3bGO;  
^9zL[R  
1BK-uv:  
tz-, |n0  
九. 简化 i-)OY,  
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。 $pK2H0c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LutP&Ebt8  
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: M XsSF|-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N;e d_!  
  +-*/&|^等 b f.__3{  
2. 返回引用。 5LU8QHj3  
  =,各种复合赋值等 ; F% 3b47  
3. 返回固定类型。 nZe2bai  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /k3v\Jq{  
4. 原样返回。 F$P8"q+  
  operator, ]6NpHDip1  
5. 返回解引用的类型。 iE$qq ~%  
  operator*(单目) m.ev~Vv~  
6. 返回地址。 6m_ fEkS[  
  operator&(单目) ].=&^0cg  
7. 下表访问返回类型。 s86Ij>VLf  
  operator[] 9 |v3lGK(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \<WRk4D  
  operator<<和operator>> =n>&Bl-Bl  
pIBL85Xe  
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。 F)'kN2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m,KG}KX  
XVcY?_AS#  
template < typename Left > (LzVWz m  
struct value_return 4{JoeIRyz  
  { 9~i=Af@  
template < typename T > 2TB>d+  
  struct result_1 ssGp:{]v/  
  { e ?FjN 9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 33dHTV  
} ; BH"f\oc  
x5[wF6A  
template < typename T1, typename T2 > ZYr6Wn  
  struct result_2 k^ B<t'  
  { Os--@5e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tB4dkWt.}  
} ; Hd H,   
} ; 9?$Qk0jc  
3oX\q/$  
gE$D#PZa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xi|T7,\X  
c:(Xk zj  
下面我们来剥离functor中的operator() LUSBRr8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?7>G\0G  
KITC,@xE_O  
return l(t) op r(t) )Y.H*ca  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [w&B>z=g$  
return op l(t) .} al s  
return op l(t1, t2) +?r,Nn  
return l(t) op PhTMXv<cE  
return l(t1, t2) op J:g4ES-/   
return l(t)[r(t)] ?`ETlFtD4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .|Unq`ll  
6v(?Lr`D  
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: 1vw [{.wC  
单目: return f(l(t), r(t)); a=n* }.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @I_!q*  
双目: return f(l(t)); %0 cFs'  
return f(l(t1, t2)); l*eJa38  
下面就是f的实现,以operator/为例 3%gn:.9N  
DJ)Q,l*|N9  
struct meta_divide o~<ith$A*  
  { >@?!-Fy5  
template < typename T1, typename T2 > ~jcdnm]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M&auA  
  { fCC^hB]'  
  return t1 / t2; RLl*@SEi"  
} *K}h >b 1  
} ; Egy#_ RT{  
FfEP@$  
这个工作可以让宏来做: CshYUr -  
[_kis  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NVyel*QE  
template < typename T1, typename T2 > \ v+\&8)W=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Cn6<I{`\  
以后可以直接用 tZ|0wPp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )wT @`p"4  
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 _,r2g8qm  
(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。。。) d2'1 6.lV  
nh"8on]M~  
Klr+\R@(n  
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 r xlKoa  
GnTCq_\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Owd{;  
class unary_op : public Rettype l-/fFy)T  
  { rnNB!T   
    Left l; 4v[Zhf4JM  
public : z[vHMJ 0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M/?*?B  
7 LotN6H  
template < typename T > ^:hI bF4G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NgI n\) =0  
      { Xg <R+o  
      return FuncType::execute(l(t)); 2Q bCH}  
    } u9c^:Op  
8&q[jxI@8  
    template < typename T1, typename T2 > <PMQ$s>KK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fX:=_c   
      { Pi/V3D) B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >]dH1@@  
    } P:8 qm DXo  
} ; v?6g. [;?  
{wK| C<K  
58]C``u@Y  
同样还可以申明一个binary_op bf4QW JZD  
A!GQ4.~%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k[ZkVwx  
class binary_op : public Rettype :<QmG3F  
  { a8w/#!^34  
    Left l; "A9qC*6[  
Right r; Pl/}`H:R&  
public : q0sdL86  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nNc>nB1  
V'iT>  
template < typename T >  Y%zYO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ny l[d|pVa  
      { /^M|$JRI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {e]ktj#+{  
    } @sPuc.  
%M7EOa  
    template < typename T1, typename T2 > 59k[A~)~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XbaUmCuh  
      { cqd}.D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $:}sm0;  
    } z%lLbKSe  
} ; i8nzPKF2$3  
BbC aIt  
+{b3A@f|F  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 BJ*8mKi h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HSG7jC'_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wdMVy=SS  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ehTRw8"R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KAI/*G\z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @h E7F}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ge_Gx*R  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) e8,!x9%J  
下面是修改过的unary_op jCK 0+,;  
wSPwa,)7s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7;rf$\-&  
class unary_op B;Dl2k^L  
  { ~q,Wj!>Ob  
Left l; Rm&4Pku  
  XF Cwa  
public : 9%iv?/o*L  
T*1`MIkv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (k$KUP  
o,yZ1"  
template < typename T > /D~MHO{  
  struct result_1 ir<K"wi(2  
  { Qz4n%|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {oVoN>gp  
} ; Qj3l>O  
8{B]_: -:  
template < typename T1, typename T2 > )YY8`\F>1  
  struct result_2 \R|qXB $  
  { q /eod  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tO~o-R  
} ; g^)8a;/c  
`gE_u  
template < typename T1, typename T2 > kP[LS1}*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _xu_W;nh  
  { FCIA8^}s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L43]0k  
} XY)I~6$Y  
IfzW%UL  
template < typename T > =@*P})w5.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c4 bo  
  { &s~b1Va  
  return OpClass::execute(lt(t)); *z }<eq  
} Xf6\{  
S]g`Ds<  
} ; 8;<3Tyjzu  
Aq,&p,m03  
\F8 :6-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug K06x7W  
好啦,现在才真正完美了。 As+^6  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9R3YUW}s  
%T,cR>lw  
template < typename Right > tdOox87YK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .`~=1 H\R"  
  { ?656P=b)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bZCNW$C3l  
} ZRn!z`.0  
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。 PL*1-t?#  
i:n1Di1~E  
jpt-5@5O  
u!TMt8+c  
P*g:rg  
十. bind cNG`-+U'  
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。 /|WBk}  
先来分析一下一段例子 ,T0q.!d  
+z O.|`+  
|wkUnn4UB8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ocf:73t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V*%Lc9<d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r68d\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。 %mNd9 ]<  
我们来写个简单的。 XLj|y#h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n0vhc;d  
对于函数对象类的版本: ={B?hjo<-  
W/G75o~6  
template < typename Func > PNRZUZ4Z|  
struct functor_trait @WnW @'*F  
  { H:4? sR3  
typedef typename Func::result_type result_type; gV;9lpZ2  
} ; .2x`Fj;o1  
对于无参数函数的版本: v@Bk)Z  
+P|Z1a -jB  
template < typename Ret > 7CSd}@71\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ( P\oLr9  
  { &w{: qBa  
typedef Ret result_type; =q<t,UP8  
} ; ^ Q  
对于单参数函数的版本: #sb@)Q  
6I-Qq?L[H  
template < typename Ret, typename V1 > {33B%5n"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UO}Yr8Z;  
  { @% .;}tC  
typedef Ret result_type; VskdC?yIp  
} ; ~!#2s'  
对于双参数函数的版本: <]'1YDA  
u69fYoB'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Wq"^{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,A;wLI  
  { VL8yL`~zc.  
typedef Ret result_type; *x@.$=NF"  
} ; XpT+xv1`;  
等等。。。 R@lA5w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2T3b6  
~vw$Rnotz  
template < typename Func > a=AP*adx8  
struct func_return `c'R42S A  
  { Qt"i  
template < typename T > *B%ulsm  
  struct result_1 \PM5B"MDZ  
  { p&W{g $D>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >L,Pw1Y0W[  
} ; VdF<#(X+  
25/M2u?  
template < typename T1, typename T2 > ?;ovh nY)  
  struct result_2 4rH:`494  
  { g$^I/OK?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U^d!*9R  
} ; =m/BH^|&W  
} ; [f#7~  
(x1 #_~  
hs?cV)hDS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ITf4PxF  
Tw@:sWC  
template < typename Func, typename aPicker > ^-dhz88wV  
class binder_1 /5j]laYK)  
  { a4x(lx&  
Func fn; MBO>.M$B  
aPicker pk; xM D]b  
public : >/9on.  
yN9setw*,M  
template < typename T > *s (L!+  
  struct result_1 DUWSY?^c  
  { A?ij  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M1_1(LSU  
} ;  y aLc~K  
v<V9Z <ub  
template < typename T1, typename T2 > Hi#f Qji  
  struct result_2 LseS8F/q  
  { ]C5/-J,F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p[:E$#W~;  
} ; {/q4W; D  
G&dz<f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mE"},ksg  
|\J! x|xy  
template < typename T > f/tJ>^N5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TRku(w1f  
  { N\W4LO6  
  return fn(pk(t)); 4<q'QU#l<  
} '<%;Nv  
template < typename T1, typename T2 > ghDOz 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ER)to<k  
  { >;Vy{bL8  
  return fn(pk(t1, t2)); SEsLJ?Dv0  
} _>(qQ-Px  
} ; |5#iPw_wMY  
#uCE0}N@  
Rd>PE=u  
一目了然不是么? V^qkHm e  
最后实现bind .;jp2^  
A&7~] BR\  
+hz S'z)n&  
template < typename Func, typename aPicker > %TS8 9/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OQ*rxL cA  
  { q+cx.Rc#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r>;6>ZMe  
} ,n/^;. _1  
BiCC72oig  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kqt.?iJw  
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。 JQk][3Rv  
g: ,*Y^T  
十一. phoenix u>h|A(<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7f#r&~=  
} DQ KfS  
for_each(v.begin(), v.end(), P= nu&$;  
( ^^{7`X u  
do_ * $v`5rP  
[ tP0!TkTo9  
  cout << _1 <<   " , " {B)-+0 6  
] UQ.DKUg  
.while_( -- _1), :Kx6|83  
cout << var( " \n " ) >Z!H9]f(  
) 2sOetmWE7  
); g"|Z1iy|9  
6;%Ajx  
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: Fv2U@n6'v  
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 I'a&n}j x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O+*<^*YyD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $}z%}v  
pPnJf{  
1^^9'/  
template < typename Cond, typename Actor > #S*cFnd  
class do_while KdU&q+C^  
  { @zAav>  
Cond cd; K %Qj<{)  
Actor act; Nd;,Wz]  
public : ~2M+Me  
template < typename T > _~a5;[~  
  struct result_1 L__J(6,V2  
  { vu=`s|R  
  typedef int result_type; Lzy Ix!S  
} ; r E<Ou"  
Ub| -Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :9f/d;Mo3  
>cRE$d?  
template < typename T > GK8x<Aq%z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >do3*ko A  
  { ZD t|g^  
  do o}VW%G"  
    { $hE,BeQ  
  act(t); 4}MZB*);0  
  } 2%gLq  
  while (cd(t));  <6[P5>  
  return   0 ; ?0VETa ~m  
} ~$:=hT1  
} ; :iVEm9pB)  
R4q)FXW29  
o%V%@q H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $ITh)#Nj  
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。 HqKI|^  
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。 {Tl|>\[P  
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。 GK\`8xWE  
下面就是产生这个functor的类: gaa;PX  
%MUh_63bB  
EhK5<v}  
template < typename Actor > #oQDt'  
class do_while_actor XWNDpL`j5  
  { } D0Y8  
Actor act; #5/.n.X"  
public : ac< hz0   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fqQ(EVpQ  
&<\i37y  
template < typename Cond > V1!;Hvm]+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c</u]TD  
} ; 'X{J~fEI!  
"j] r   
O0cKmh6=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t) h{ w"v  
最后,是那个do_ )Ept yH  
cO^}A(Ma(  
jo ^+  
class do_while_invoker \V/;i.ng  
  { />[X k  
public : R#w9%+  
template < typename Actor > Y~C;M6(P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q>H f2R  
  { "+GKU)  
  return do_while_actor < Actor > (act); .L'eVLQe  
} :3$-Qv X  
} do_; +ZU@MOni  
\qB:z7I2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IolKe:'>@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :HTV8;yc  
最后来说说怎么处理break和continue ^DWhIxBh  
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。 /O/pAu>  
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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