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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oZi{v]4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 STPRC&7;  
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, r,P`$-  
NT9|``^Z  
*thm)Mn  
J.c yb  
  class filler /.sho\a  
  { 1*trtb4F  
public : n`T4P$pt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rshUF  
} ; r5N H*\Q  
F]s:`4  
y!_8m#n S  
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: A!R'/m'VG  
a`LkP%  
:Vw{ l B  
Ms-)S7tMz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'UC1!Z  
(]zi;  
]oC"gWDYu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +M<W8KF  
buhbUmQ2  
0!tuUn  
h,,B"vPS  
二. 战前分析 j}6h}E&dEr  
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。 ,,lR\!>8  
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 ~Bi%8G  
F&    
R]0`-_T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ei=rBi  
  /* --------------------------------------------- */ u^W!$OfZpp  
vector < int *> vp( 10 ); @|e we. r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Sf@xP.d  
/* --------------------------------------------- */ zMd><UQP{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SIc~cZ!Yu  
/* --------------------------------------------- */ l+X\>,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6{yn;D4  
  /* --------------------------------------------- */ <5}j(jxz}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0f_A"K  
/* --------------------------------------------- */ ?TI]0)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oA@c.%&  
O2"V'(  
,Z}ST|$u  
Ge^,hAM'  
看了之后,我们可以思考一些问题: "bQi+@  
1._1, _2是什么? k;)mc+ ~+  
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。 w^,Xa  
2._1 = 1是在做什么? aIh} j,  
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。 *B9xL[}  
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。 GK[9IF#_>  
}>V=J aG  
w\{#nrhYU  
三. 动工 Ex skd}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .L]5,#2([  
9<3fH J?vq  
#zBqj;p  
hMUUnr"8;i  
template < typename T > -= izu]Fb,  
class assignment 34nfL: y  
  { 5fYWuc9}z  
T value; }w-M .  
public : ai; Q,Vy  
assignment( const T & v) : value(v) {} #&1gVkvp  
template < typename T2 > q03+FLEfC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q{an[9To~P  
} ; T8x8TN"  
p(K ^Zc  
Hi*|f!,H?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I5`>XfO)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M^>l>?#rl  
5)5yH bS  
8si{|*;hL  
V`HnFAW  
  class holder o[i*i<jv-  
  { xEeHQ7J  
public : F^S]7{  
template < typename T > P ?n k>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~t ZB1+%)  
  { OK YbEn#  
  return assignment < T > (t); {<-wm-]mo  
} &\b(  
} ; XXA]ukj;r  
.D\oKhV(  
'cQ,;y  
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: ?~E"!  
NL;sn"  
  static holder _1; -Dy<B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {2q0Ko<  
&m   GU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tE <?L  
而不用手动写一个函数对象。 _Hfpizm  
K2e *AE*  
78~/1-  
xXa4t4gR  
四. 问题分析 " a,4E{7  
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。 -$I30.#  
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。 q-uzu!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \8s:I+[HH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cAot+N+9|]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \ym^~ Q|  
UK1)U)*+  
五. 问题1:一致性 '}B"071)<  
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?| $!y^t$u$@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D6+3f #k6  
~J> ;l s1  
struct holder qSG0TWD!pq  
  { F]r'j ZL  
  // aNNRw(0/  
  template < typename T > bZ OCj1  
T &   operator ()( const T & r) const &=$f\O1Ty  
  { e84%Y8,0  
  return (T & )r; O! XSU,  
} W*#5Sk  
} ; Y~A I2HS  
Az8ZA~Op=  
这样的话assignment也必须相应改动: QV:> x#=V  
"::2]3e  
template < typename Left, typename Right > 6NhGTLI  
class assignment &GJVFr~z  
  { zwJ&K;"y(  
Left l; un -h%-e |  
Right r; Ql l{;A  
public : 5(hv|t/a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x=Oy 6"  
template < typename T2 > D1v0`od'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5B2p_$W#  
} ; *AGf'+j*z  
9#&H'mG  
同时,holder的operator=也需要改动: yt="kZ  
W} H~ka  
template < typename T > bHE.EBZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y)1J8kq_  
  { qGEp 6b H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QT^b-~^  
} svl!"tMXl  
6o\uv  
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。 K<`Z@f3'w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l"nS +z  
3o?eUwI}  
return l(rhs) = r; X9]} UX  
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。 z},\1^[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ddg!1SF  
#{J~ km/  
template < typename Tp > N#"l82^H*  
class constant_t ~+Pe=~a[  
  { eL(<p]  
  const Tp t; \R]2YY`EP  
public : L3xN#W;m7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :DNI\TmhJ  
template < typename T > 2y;vX|lX]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g)r{LxT#+  
  { =RRv& "2r  
  return t; ~M} K]Li  
} LPu *Lkx  
} ; K[OOI~"C  
M|%bxG^l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nQ+5jGP1  
下面就可以修改holder的operator=了 FjtS  
jaKW[@<  
template < typename T > x< 2]UB`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R<6y7?]bZ  
  { Qg(;>ops  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g H'hA'  
} :?g+\:`/0j  
,@?9H ~\  
同时也要修改assignment的operator() rXD:^wUSc  
, h'Q  
template < typename T2 > 9wldd*r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E7? n'!=  
现在代码看起来就很一致了。 j<0 ;JAL  
U), HrI>;  
六. 问题2:链式操作 `pZX!6Wn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rM A%By^L-  
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。 C`kqsK   
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。 ~//E'V-  
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。 wLqj<ot  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J@_^]  
_",(!(  
template < typename T > L@6]~[JvP  
struct result_1 GuU-< *u(d  
  { ^GY^g-R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !<=zFy[J.9  
} ; n(eo_.W2|  
5!qf{4j  
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: pY )x&uM!  
z`E=V  
template < typename T > K2xHXziQ  
struct   ref XL.f `N.O  
  { +ynhN\S$/  
typedef T & reference; HB5-B XBU  
} ; * BR#^Wt  
template < typename T > } f&=}  
struct   ref < T &> Zf!Q4a"  
  { ,;w~ VZ4  
typedef T & reference; klFS3G  
} ; sV{\IgH/x  
r1<*=Fs=>>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &Y=~j?~Xm  
^$lZ  
template < typename T > a4~B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1Xm>nF~  
  { 0'pB7^y  
  return l(t) = r(t); ( s4W&  
} (E00T`@t0i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ru*gbv,U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Pm)*zdZ8  
87l*Y|osP  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )/)u.$pi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SQ2v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bRm;d_9zC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [5p9p1@u{C  
最后的布局是: j0{`7n  
                Add ! Ea!"}  
              /   \ -;_"Y]#  
            Divide   5 AJ*17w  
            /   \ SIrNZ^I  
          _1     3 16 `M=R  
似乎一切都解决了?不。 |au`ph5  
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。 2 >O[Y1  
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。 X0P +[.i  
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: 9Q s5e  
Bx|W#:3e  
template < typename Right > eQ/w Mr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #n|5ng|CJ  
Right & rt) const =oL:|$Pj  
  { =&UE67eK,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JnK<:]LcK  
} ^"?a)KC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ah7"qv'L\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )?#K0o[<  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @hg[v`~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~$T>,^K y  
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。 aQx6;PC  
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? /Ls|'2J<$  
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: ]ASw%Lw)  
zMP6hn  
template < class Action > :h34mNU  
class picker : public Action v {HF}L  
  { zi6J|u  
public : 6z U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n8;L_43U  
  // all the operator overloaded ,%IP27bPW  
} ; dR\yRC]I  
g{}<ptx]  
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。 8el6z2  
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: E<3xv;v8r  
\HzmhQb+m  
template < typename Right > xtv%C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ep./->fOA  
  { #?S"y:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .cs x"JC  
} e Fz$h2*B  
4_QfM}Fyp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C;JW \J~W  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #btf|\D  
9;7"S.7AV  
template < typename T >   struct picker_maker #*CMf.OCh  
  { ^ei[1 #  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *Ts$Hj[  
} ; QEt"T7a[/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -avxH?;?7  
  { >e6OlIW  
typedef picker < T > result; xgIb6<qwY  
} ; aIa<,  
'1 2*'Q+{+  
下面总的结构就有了: =L#&`s@)_  
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。 tP! %(+V  
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。 5Q8 H8!^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KM[0aXOtv  
至此链式操作完美实现。 d38o*+JCf  
AH'c:w]~  
!zOj`lx  
七. 问题3 Xv!Gg6v6  
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'*67h  
M("sekL  
template < typename T1, typename T2 > w#A\(z%;x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i,;eW&  
  { l59\Lo:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z9M$*Zp  
} NCi~. I  
>&+V[srfD  
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: JGvhw,g  
3;Yd"  
template < typename T1, typename T2 > BSHS)_xs  
struct result_2 #p*uk  
  { 9Xg7=(#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FvVC 2Z  
} ; tTTHQ7o*BD  
|X>'W"Mn  
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? {u y^Bui}  
这个差事就留给了holder自己。 b?`2LAgn  
    #|je m   
1gBLJ0q  
template < int Order > jcj8w  
class holder; &UnhYG{A  
template <> [5IbR9_  
class holder < 1 > fNAW4I I}  
  { $[`rY D/.  
public : Yn [ F:Z  
template < typename T > {c3FJ5:  
  struct result_1 %Jh( 5  
  { *Lz'<=DLoW  
  typedef T & result; EQ^]W-gN  
} ; s/hWhaS<  
template < typename T1, typename T2 > l+2NA4s  
  struct result_2 n7;jME/!  
  { V0>[bzI  
  typedef T1 & result; up['<Kt+a  
} ; Vv(buG  
template < typename T > FD E?O]^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >i  
  { 3]kM&lK5\  
  return (T & )r; 7P(o!%H  
} oS%(~])\  
template < typename T1, typename T2 > ldp9+7n~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y[l{ UBue:  
  { I>nYI|o1  
  return (T1 & )r1; Ek `bPQ5  
}  .GJbrz  
} ; ly34aD/p~,  
bl>W i@GL  
template <> TE o  
class holder < 2 > E-Xz  
  { iB W:t  
public : iP9]b&  
template < typename T > XYP RMa?  
  struct result_1 q j21#q .  
  { Peph..8Z  
  typedef T & result; y>t:flD*  
} ; &uE )Vr4R  
template < typename T1, typename T2 > N`IXSE  
  struct result_2 WGA&Lr  
  { /y{fDCC  
  typedef T2 & result; C TG^lms  
} ; V2?{ebx`  
template < typename T > yc]_?S>9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "4WnDd 5"  
  { +pT;; 9  
  return (T & )r; Jxe5y3* (  
} #y#TEw,  
template < typename T1, typename T2 > X1P1 $RdkR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4.,|vtp  
  { ^kcuRJ0*$  
  return (T2 & )r2; 8i;drvf  
} {ST8'hY  
} ; ZMMx)}hS  
ec#`9w$  
f2gh|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> >。 :kI[Pf!z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X4:84  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rU9")4sQ  
PO'K?hVS^w  
return l(i, j) = r(i, j); lGp:rw`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1yF9zKs&_  
[-l>f P0  
  return ( int & )i; $~:ZzZO  
  return ( int & )j; CZ] Dm4  
最后执行i = j; mB0`>?#i  
可见,参数被正确的选择了。 R&t2   
<75x@!  
u y"i3xD6-  
9:RV5Dt  
& ;5f/  
八. 中期总结 e^~dx}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: 9.dZA9l@g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a>4q"IT6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UK^w;w2F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1S(oi  
q'H6oD`  
|j'@no_rv  
DC>?e[oOz  
>#r0k|3J^J  
{-7ovH?  
九. 简化 `R (N3  
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。 w_`;Mn%p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d=+zOF  
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: 3nhQ^zqf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 . &}x[~g  
  +-*/&|^等 J:uFQWxZ   
2. 返回引用。 D6e?J.  
  =,各种复合赋值等 0[ "CP:u  
3. 返回固定类型。 hA/Es?U]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +7WpJ;C4  
4. 原样返回。 p[WlcbBwT  
  operator, ~yXDN4s  
5. 返回解引用的类型。 R=R]0  
  operator*(单目) U"@p3$2QW  
6. 返回地址。 En-=z`j G  
  operator&(单目) Y=sv   
7. 下表访问返回类型。 F\;l)  
  operator[] T<nK/lp1t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kd&~_=Q  
  operator<<和operator>> #]i^L;u1A  
jZ5ac=D&I  
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。 fOSJdX0e|Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mBrZ{hqS  
h8M}}   
template < typename Left > /;q 3Q#  
struct value_return ;H%'K  
  { ,{iMF (Nj  
template < typename T > po]<sB  
  struct result_1 FR50y+h^$  
  { 9P <1/W!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Wkb>JnPo  
} ; ~9!@BL\  
9@M;\ @&g  
template < typename T1, typename T2 > eUa:@cA  
  struct result_2 ri3*~?k00  
  { ^Bw"+6d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BB1_EdoG  
} ; 2^5RQl/  
} ; C)qG<PW.!  
60|m3|0o  
^N ;TCn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait th"Aatmp  
]B&jMj~y&  
下面我们来剥离functor中的operator() A #pH$s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H,/ =<Th;i  
`7`` 1TL  
return l(t) op r(t) _q-k1$ o$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )99^58my  
return op l(t) {}Afah  
return op l(t1, t2) %AT/g&M&1#  
return l(t) op 4rCw#mVtB  
return l(t1, t2) op ~:C`e4  
return l(t)[r(t)] NQ '|M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SZxnYVY  
[8DPZU@  
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: "0>AefFd#  
单目: return f(l(t), r(t)); X"f]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s/;S2l$`  
双目: return f(l(t)); #cJ1Jj $  
return f(l(t1, t2)); ~-yq,x  
下面就是f的实现,以operator/为例 yi-)4#YN  
"[_gRe*2  
struct meta_divide !a%_A^t7  
  { JsX}PVuL  
template < typename T1, typename T2 > (c3O> *M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,k:>Z&:  
  { D#>d+X$  
  return t1 / t2; &xC5Mecb*  
} >n&+<06  
} ; nob}}w]~C  
{*F8'6YQ$  
这个工作可以让宏来做: >#;>6q9_  
`apCu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oBPm^ob4  
template < typename T1, typename T2 > \ >T14 J'\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7Sycy#D  
以后可以直接用 p{0rHu[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "GxQ9=Z  
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 N40DL_-  
(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。。。) 9~r8$,e  
``h* A  
\gir  
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 Jjx1`S*i  
>ISBK[=H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {|q(4(f"Iu  
class unary_op : public Rettype l n09_Lr  
  { A22'qgKm@  
    Left l; M"OCwBT U  
public : %wq;<'W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `4|:8@,3{  
^ -lWv  
template < typename T > E@@XWU21;N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U]E~7C  
      { ~#rmw6y  
      return FuncType::execute(l(t)); ukee.:{  
    } -zm-|6[Wi  
#.@D}7y5  
    template < typename T1, typename T2 > kbx4I?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const al]-*=v7}  
      { Cj6$W5I m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5W_Rg:J{P  
    } RDu{U(!  
} ; /yO0Z1G  
o7fJ@3B/  
Gd[: &h  
同样还可以申明一个binary_op Bh q]h  
eC$ Jdf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yzL6oU-{&  
class binary_op : public Rettype u5P2*  
  { f5t/=/6>F  
    Left l; y>JSo9[@  
Right r; #<R6!"TNoz  
public : @aWd0e]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8SO(pw9  
FlLk.+!t  
template < typename T > t\,X G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $_W kI^  
      { =i Wn T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wvEdZGO8!  
    } :T/I%|;f  
_Qf310oONS  
    template < typename T1, typename T2 > p,S/-ph  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SOJkeN  
      { =D^R,Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  bR83N  
    } *)qxrBc0  
} ; hyC]{E  
iq`caoi  
5}'W8gV?  
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 Nb/Z+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~d=Y98'xS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }m.45n/  
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。 p) m0\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^qNr<Ye  
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。。。 =a_ >")  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zXv2plw(  
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) "VQ7Y`,+  
下面是修改过的unary_op @A8@j%CK1  
#HmZe98[%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "|d# +C  
class unary_op \) g?mj^  
  { LZ1)zoJ  
Left l; (Ujry =f  
  mBg$eiGTB  
public : `:YCOF  
R2f^dt^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z3z"c B  
V%[34G  
template < typename T > f2Z(hYH~  
  struct result_1 e4Q2$ Q@b  
  { yuq2)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )PjU=@$lI  
} ; D[p`1$E-1v  
o%[swoM@  
template < typename T1, typename T2 > Ew*SA  
  struct result_2 irKM?#h  
  { 9qX)FB@'i;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XWq@47FR  
} ; j4}Q  
V5bB$tL}3  
template < typename T1, typename T2 > LHd9q ^D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x^)W}p"  
  { Z6IWQo,)Rh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DN;3VT.-  
} z?'z{+HY  
"g&hsp+i"A  
template < typename T > wg]VG,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oc%W_Gb7  
  { *apkw5B}C  
  return OpClass::execute(lt(t)); CK(`]-q>,  
} Jqz K5)  
P$*9Z@  
} ; WSOz^]  
/G= ?E]^  
!p{CsR8c  
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 ;_p!20.(  
好啦,现在才真正完美了。 2[g kDZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: f}w_]l#[G  
K aNO&%qX  
template < typename Right > @k-iy-|3 )  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $Ahe Vps@@  
  { G]O5irsV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V$3`y=8  
} [Lq9lw&   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;={3H_{3  
].Xh=7&2{  
1EA#c>I$  
d VyT`  
3U%kf<m=  
十. bind U}DLzn|w  
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。 J(w 3A)(  
先来分析一下一段例子 cr~.],$Om  
U[W &D%'  
dK>sHUu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LyRW\\z2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S9d Xkd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KRb'kW  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1\-r5e; BE  
我们来写个简单的。 CI^s~M >  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >Et~h65d5  
对于函数对象类的版本: LpN3cy>U  
;Pe=cc"@  
template < typename Func > |G/W S0  
struct functor_trait 2ae"Sd!-2  
  { <"{VVyK  
typedef typename Func::result_type result_type; }mpFo 2  
} ; BRXDE7vw  
对于无参数函数的版本: d:=Z<Y?d/  
1H \  
template < typename Ret > Tb\<e3Te_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3? F~ H  
  { u9N /9  
typedef Ret result_type; NiD_v  
} ;  Lr0:y o  
对于单参数函数的版本: 4`Lr^q}M+  
ZP '0=  
template < typename Ret, typename V1 > HJJ; gTj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O~m Q\GlW  
  { "v/Yw'! )  
typedef Ret result_type; P|t2%:_  
} ; o+Fm+5t;  
对于双参数函数的版本: Ako]34Rl,  
IYv.~IQO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CV)K=Br5&_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a9NIK/9  
  { "EwzuM8 f  
typedef Ret result_type; 8J:=@X^}  
} ; % _nmv  
等等。。。 D~n-;T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N9 h|_ax  
3Uej]}c  
template < typename Func > 2"_5Yyb  
struct func_return *Sps^Wl  
  { h s_x @6  
template < typename T > zI4d|P  
  struct result_1 9 !$&1|,*  
  { ~BMUea(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8.Ufw. 5  
} ; AG><5 }  
2D /bMq  
template < typename T1, typename T2 > 6q^\pJY%&7  
  struct result_2 -kHJH><j  
  { #4<=Ira5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !*S,S{T8  
} ; snYeo?|b  
} ; S0M i  
0#4A0[vV  
 \>||  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2_}oOt?qiM  
LXaq  
template < typename Func, typename aPicker > >>|47ps3  
class binder_1 kW0ctGFYlf  
  { YQb503W"d~  
Func fn; r dCs  
aPicker pk; >Y(JC#M;  
public : 6|IJwP^Q_  
EP^qj j@M  
template < typename T > -[}Aka,f!  
  struct result_1 d0R;|p''Z  
  { bM.$D-?dF*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rh#`AM`)j  
} ; S|af?IW  
;hF}"shJN  
template < typename T1, typename T2 > z[6avW"q  
  struct result_2 ,4Q8r:_ u  
  { 2|ej~}Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q"EW*k+ )  
} ; e N v\ZR1  
O p1TsRm5L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Uz~B`  
Kwi+}B!  
template < typename T > #%w+PL:*O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6TTu[*0NT  
  { aRElk&M  
  return fn(pk(t)); 8!YQ9T[  
} 'n=bQ"bQu  
template < typename T1, typename T2 > yEk|(6+^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }ice*3'3  
  { vKWi?}1  
  return fn(pk(t1, t2)); ^4NRmlb  
} h?v8b+:0  
} ; :aBm,q9i:}  
TQb@szp:|  
rIb~@cR)  
一目了然不是么? y4l-o  
最后实现bind H4sW%nZ0  
m(o`;  
{ ^^5FE)%  
template < typename Func, typename aPicker > OQ4Pk/-'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q%QvBN  
  { J5n6K$ .d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Hzj8o3  
} ^M%P43  
?PqkC&o[q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZjY,k  
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。 ^$}O?y7O  
-2!S>P Zs  
十一. phoenix :J_UXtx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #Hz9@H  
'CSjj@3X  
for_each(v.begin(), v.end(), _iCrQJ0"T  
( -#mN/  
do_ \4^zY'  
[ b8Z_o N5!  
  cout << _1 <<   " , " a6cU<(WDeh  
] .dVV# H  
.while_( -- _1), g],]l'7H  
cout << var( " \n " ) $STGH  
) cJbv,RV<  
); tQRbNY#}Z  
GyMN;|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: /W`CqJk-*.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _KKux3a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CM$&XJzva  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rk4KAX_[  
;Z`a[\i':  
jMCd`Q]K  
template < typename Cond, typename Actor > q,<l3rIn  
class do_while 6 rj iZ%  
  { }st~$JsV1  
Cond cd; I\1"E y  
Actor act; 9C2pGfEbn}  
public : EpKZ.lCU  
template < typename T > #d3_7rI0V  
  struct result_1 V=p"1!(  
  { -s!J3DB  
  typedef int result_type; D\+x/r?-I  
} ; 4H;7GNu  
GD)paTwO<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,YjjL  
(gPB@hAv  
template < typename T > B~k{f}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '3U,UD5EG  
  { Y:\]d1C  
  do H! 5Ka#B  
    { 8+dsTX`|S  
  act(t); R+0gn/a[G  
  } P^=B6>e  
  while (cd(t)); 0^Vw^]w  
  return   0 ; $[ S 33Q  
} tmoCy0qWz  
} ; b;d7mh 4  
5%(whSKZF  
=OtW!vx#R.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d*e8P ep  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qdwo2u  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 EtPB_! +  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 EPLHw  
下面就是产生这个functor的类: {fDRVnI?  
\p( 0H6  
BeQ'\#q,  
template < typename Actor > Ix,b-C~  
class do_while_actor N0}[&rE 8  
  { ;<[!;8  
Actor act; /DH`7E  
public : OmZZTeGg1s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iG"v  
.sQV0jF{  
template < typename Cond > !`7evV:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'YG P42#  
} ; K3h];F! ^  
{+cx}`  
U';)]vB$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [tSv{  
最后,是那个do_ eN|zD?ba&  
\'u+iB g  
[.Md_  
class do_while_invoker bZgo}`o%  
  { L\"wz scn  
public : zVtTv-DU  
template < typename Actor > EZ/_uj2&SN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ) ?kbHm  
  { mZ? jpnd  
  return do_while_actor < Actor > (act); PWvTC`?  
} ~N| aCi-X  
} do_; g\/|7:yB]  
CdCY#$Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +}( ]7du  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |x1Ttr,  
最后来说说怎么处理break和continue K"g{P  
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。 i !sVQ(:  
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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