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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C(|5,P#5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m4wTg 8LJ  
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, 7]j-zv  
^^SfIK?p  
|mmG s  
Zg&\K~OC  
  class filler cvA\C_  
  { )X;cS} yp  
public : K, 5ax@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?ljod6  
} ; fNPj8\#V,  
1>VS/H`  
i t@}dZ  
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: ; ,<J:%s  
t1{}-JlA  
Z3>xpw G  
!(K{*7|h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FT>~ES]cQd  
'5/}MMT  
)K>@$6H +2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 78CJ  
Lu39eO6  
6QXQ<ah"  
y32++b!  
二. 战前分析 -Q PWi2:k  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 m2CWQ[u  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m%c0#=D  
8]":[s6x  
Y;F R"~^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *P R_Y=v%  
  /* --------------------------------------------- */ 7b,,%rUd  
vector < int *> vp( 10 ); Vnj/>e3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .*~u  
/* --------------------------------------------- */ s.^9HuM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *;e@t4  
/* --------------------------------------------- */ iEVA[xy=D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xY'qm8V  
  /* --------------------------------------------- */ NTXL>Q*e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +1Rr kok  
/* --------------------------------------------- */ ~]W[ {3 ;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZoON5P>  
mzE$aFu8  
,r 2VP\hLh  
f\);HJbg  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2Uv3_i<  
1._1, _2是什么? =ym  
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。 Y3$PQwn .P  
2._1 = 1是在做什么? +'['HQ)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Rw}2*5#y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9;]wF8h  
3> \fP#oQ  
,+/9K)X  
三. 动工 3Wb2p'V7$?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r*N~. tFo  
r=DHt&x=  
z/0yO@_D/q  
Q5y q"/=[a  
template < typename T > te;Ox!B&  
class assignment #K#Mv /  
  { 974eY  
T value; UOu6LD/|h  
public : <DXmZ1  
assignment( const T & v) : value(v) {} O+o;aa6  
template < typename T2 > umm\r&]A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AGEZ8(h  
} ; QP$nDK<  
pymx\Hd,  
wrQydI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8K.s@<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bk7^%O>  
x[PEn  
JN&MyA"  
#u8*CA9  
  class holder Ehb?CnV#J  
  { 6; 5)/q  
public :  /[Bl  
template < typename T > E 4='m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dd \bI_  
  { N b3I%r  
  return assignment < T > (t); 6%ZHP?  
} wi\z>'R  
} ; W>Mse[6`c  
^e?$ ]JiA!  
*|];f#^9  
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: <`c25ih.4  
j6tP)f^tD  
  static holder _1; 7szls71/=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m x3}m?WQ  
0rku4T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0\5M^:8i3  
而不用手动写一个函数对象。 n> MD\ZS  
>.J'L5 x$  
jOBY&W0r  
!~K=#"T  
四. 问题分析 <Zig Co w  
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。 qs!>tw  
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。 #04{(G|~+E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EvwbhvA(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _qY`KP "  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X$Q2m{dR  
lq1[r~  
五. 问题1:一致性 RRx`}E9,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cJP'ShnCh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yDd=& T   
Z,0O/RFJ.q  
struct holder 5Xwk*@t2a  
  { `6rrXU6|  
  // ]ddHA  
  template < typename T > ob0~VEH-  
T &   operator ()( const T & r) const >W8bWQ^fK  
  { HjV\lcK:v  
  return (T & )r; 'To<T  
} ]|,vCKju  
} ; q^u1z|'Z  
De;,=BSp  
这样的话assignment也必须相应改动: 7k 3p'FeS  
f 4R1$(<  
template < typename Left, typename Right > dF$KrwDK  
class assignment rwoF}}  
  { wOjv[@d  
Left l; BpH|/7  
Right r; -dg}BM  
public : `Gf{z%/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @|^jq  
template < typename T2 > 8, =G1c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LxB&7  
} ; gyC^K3}  
FnY$)o;   
同时,holder的operator=也需要改动: N vcHv7,  
Dft4isyt^  
template < typename T > H]BAW *}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .Nc_n5D6  
  { )eECOfmnZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n-d:O\]  
} _ ~|Q4AJ  
THJ 3-Ug  
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。 mIRAS"Q!m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0k%hY{  
fO #?k<p  
return l(rhs) = r; ^ZR8s^X  
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。 6Hda]y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R+s1[Z  
B9}E {)T?  
template < typename Tp > ikr7DBLt  
class constant_t \Y9I~8\ gB  
  { N^lAG"Jao[  
  const Tp t; F, zG;_  
public : xLZ bU4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |Hfl&3  
template < typename T > wsq LXZI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G,B?&gFX  
  { b) Ux3PB  
  return t; -rO*7HO  
} B_cgWJ*4  
} ; Mo_$b8i  
! j{CuA/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O MvT;Vgg  
下面就可以修改holder的operator=了 W]zwghxH  
3 tF:  
template < typename T > z#RuwB+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '^DUq?E4  
  { ,aWCiu}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gn^!"MN+g  
} J B(<.E 2  
=D5wqCT(Q  
同时也要修改assignment的operator() [EER4@_  
IhfZLE.,  
template < typename T2 > gX_SKy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /~tP7<7A  
现在代码看起来就很一致了。 H~eGgm;p  
%7 /,m  
六. 问题2:链式操作 K_Re}\D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~@@ Z|w  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !UVk9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 me:iQ.g  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 R B%:h-t4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hVkO%]?  
@<a|  
template < typename T > /e(W8aszi  
struct result_1 FllX za)  
  { UhdqY]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yuv4*  
} ; %0zS  
f7 wm w2  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +<{m45  
5e8xKL  
template < typename T > 'B,KFA<  
struct   ref LZa% x  
  { {:$NfW  
typedef T & reference; c ;^A)_/  
} ; 9(Jy0]E~  
template < typename T > 1fRP1  
struct   ref < T &> Z vRxi&Z{?  
  { q~M2:SN@X  
typedef T & reference; Sz)b7:  
} ; ?<6@^X"  
dXK-&Po'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9DPb|+O-  
%I0}4$  
template < typename T > O J>iq@ >  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O"iak  
  { 7"a4/e;^  
  return l(t) = r(t); XL~>rw<  
} e=L*&X  
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。 Why"G1`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \447]<u  
sG1BNb_  
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 `S$sQ&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _#vGs:-x&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SBL+e]P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GXYj+ qJ  
最后的布局是: O2lIlCL  
                Add D2]ZMDL.  
              /   \ U(Z!J6{c  
            Divide   5 mLaCkn  
            /   \ _D JCsK|  
          _1     3 KSsWjF}d  
似乎一切都解决了?不。 gwq`_/d}  
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。 I^:F)a:  
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。 aaT5u14%  
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: ~1ps7[  
t)'dF*L  
template < typename Right > CW;m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p&O8qAaO  
Right & rt) const Km"&mT $  
  { I=5dYq4 l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v#F-<?Vv  
} BV1u,<T"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b!,ja?  
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。 x=vK EyS@  
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。 &~ y{'zoL  
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。 .l=p[BI  
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。 qy&\Xgn;GA  
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? H0+:XF\M  
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: )ji@k(x27q  
BjvdnbJg  
template < class Action > T5q-" W6\  
class picker : public Action Q0WY$w1 <  
  { #h{Nz/h+  
public : PT05DH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B\/7^{i5  
  // all the operator overloaded 1OP" 5f  
} ; YuA7r"c  
k% NrL@z  
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。 OW#_ty_ul  
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: %p*`h43;  
5;(0 $4I  
template < typename Right > kfRJ\"`   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d EI a=e|  
  { *_#&"(P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 71*>L}H  
} g}YToOs  
B>@D,)/bT5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8m|x#*5fQl  
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。 <"A#Eok|4  
gW}}5Xq  
template < typename T >   struct picker_maker Vf$1Sjw  
  { ?R282l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *#6|!%?g  
} ; 0R*}QXph  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L\YZT| K(  
  { G>JxIrN0  
typedef picker < T > result; wR(ttwxK3  
} ; Bd8hJA  
xY+A]Up|w  
下面总的结构就有了: O'fc/cvh='  
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。 5c)wZ  
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。 Lg b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v=>3"!*  
至此链式操作完美实现。 c[Yq5Bu{y  
 XtR`?  
h~:H?pj3g  
七. 问题3 6kC)\ uy  
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。 0OEtU5lf`y  
1&}G+y  
template < typename T1, typename T2 > jWhD5k@v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .C6gl]6y@  
  { ${e -ffyy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I'P!,Y/>  
} /lru"R D  
>H8^0n)?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: P^ by'b+zI  
jD<9=B(g  
template < typename T1, typename T2 > >[hrJn[  
struct result_2 Z"+(LO!  
  { %bN"bxv^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rtoSCj:  
} ; ]2g5Ka[>w  
3EAX]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5t TLMZ`o  
这个差事就留给了holder自己。 V.+DP  
    gZ=) qT]Pj  
cS+?s=d  
template < int Order > s9=pV4fA~w  
class holder; m79m{!q$-  
template <> S".owe$\  
class holder < 1 > 3KbUHSx  
  { !:&2+%  
public : hl=oiUf[s  
template < typename T > CdE2w?1  
  struct result_1 [Q7`RB  
  { F@oT7NB/n  
  typedef T & result; 3J23q  
} ; 9 <y/Wv  
template < typename T1, typename T2 > "bL P3  
  struct result_2 }x>}:"P;W  
  { :+kg4v&r  
  typedef T1 & result; T "ZQPLg  
} ;  zgZi  
template < typename T > %jYQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (v9!g#  
  { "0p +SZ~D  
  return (T & )r; Tq_1wX'\  
} q_OY sg  
template < typename T1, typename T2 > )cf p(16  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]=O{7#  
  { P TfN+  
  return (T1 & )r1; 30wYc &H  
} ZP]2/;h  
} ; vY8WqG]  
&6=TtTp"9  
template <> :Q0?ub]  
class holder < 2 > y$+!%y*  
  { k:&?$  
public : lyMJW }T+>  
template < typename T > Qr^Z~$i t  
  struct result_1 N> uZt2  
  { RBMMXJj  
  typedef T & result; ;@h'Mb  
} ; P"[ifs p  
template < typename T1, typename T2 > 7N-CtQnv  
  struct result_2 :~qtvs;{  
  { js%4;  
  typedef T2 & result; |TNiKy  
} ; #]N&6ngJ  
template < typename T > Rz])wBv e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VdjU2d  
  { 7k[`]:*o  
  return (T & )r; ?[*@T2Ck  
} 4q@9  
template < typename T1, typename T2 > .3g\[p   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [xp~@5r'  
  { c DEe?WS  
  return (T2 & )r2; |{}d5Z"5;}  
} OmoplJ+  
} ; { 8|Z}?I  
s`$_  
S|=rF<]my  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hz>yv@1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [h2p8i 'o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t"!8  
Kr+Bt y  
return l(i, j) = r(i, j); )=SYJ-ta<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *6\`A!C  
zN 729wK  
  return ( int & )i; l,FG:"`Z@  
  return ( int & )j; ?6.KS  
最后执行i = j; W0r5D9k  
可见,参数被正确的选择了。 E}CqVuU$  
G3^n_]Jb  
C>(M+qXL+  
Ow&'sR'CX  
@Tm0T7C  
八. 中期总结 X G@>1/  
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: 7=M'n;!Mh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S92 !jp/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OB? 79l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kdueQ(\  
,a?\i JNb  
:8GxcqvCWq  
JwG5#CFu^  
fU){]YP  
9Av- ;!]  
九. 简化 :N'[d e  
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。 dQ2i{A"BKz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =w>>7u$4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: (L6]uNOG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }?ac<> u&  
  +-*/&|^等 v.8S V]  
2. 返回引用。 Zv7$epDUz  
  =,各种复合赋值等 rQQPs\o  
3. 返回固定类型。 !E.l yz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Tk@g9\6O9  
4. 原样返回。 MAhPO!e5.  
  operator, /n3&e  
5. 返回解引用的类型。 2W-NCE%K)T  
  operator*(单目) <?va) ou  
6. 返回地址。 pUEok+  
  operator&(单目) h,jAtL!  
7. 下表访问返回类型。 D@vvy6>~s  
  operator[] Y Z2VP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #di_V"  
  operator<<和operator>> C5n=2luI_  
n[w,x;  
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。 0 Ln5e.&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !?-5 hh1\  
YGO7lar  
template < typename Left > /WgWe  
struct value_return q>oH(A  
  { pxnUe1=  
template < typename T > umn~hb5O  
  struct result_1 9PfU'm|h  
  { f?I *`~k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -$|X\#R  
} ; =Bqa <Js  
"^e?E:( 3  
template < typename T1, typename T2 > tNf" X !  
  struct result_2 pP oC61F  
  { &B,& *Lp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ->9xw  
} ; YqCK#zT/  
} ; /g7?,/vnZ  
k_^/   
*K^O oS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zi[M{bm  
[)0k}  
下面我们来剥离functor中的operator() /%w[q:..h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^aWNtY' :  
VIdoT2  
return l(t) op r(t) G6bg ~V5Q:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MF sy`aiS  
return op l(t) Ui;s.f  
return op l(t1, t2) 'yjH~F.  
return l(t) op yzl\{I&  
return l(t1, t2) op fzG1<Gem  
return l(t)[r(t)] %Z0S"B 3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RYaof W  
,PxQ[CGg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: X_@@v|UF  
单目: return f(l(t), r(t)); 2![W N*N>O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~o5iCt;w  
双目: return f(l(t)); 9?,.zc^  
return f(l(t1, t2)); .g?,:$`0D?  
下面就是f的实现,以operator/为例 *uM*)6O 3  
g$LwXfg  
struct meta_divide 6+#cyKj  
  { dV  
template < typename T1, typename T2 > +Z]%@"S?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HN@)/5BY  
  { i_ TdI  
  return t1 / t2; t+q`h3  
} uNBhVsM6<  
} ; ') y~d  
2=+ ,jX{  
这个工作可以让宏来做: 2MeavTr  
_8`;Xgp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AE _~DZ:%c  
template < typename T1, typename T2 > \ 1=.kH[R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Jz'+@q6h  
以后可以直接用 z59J=?|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _S1uJ~j;E  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 FR"^?z?}p  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m/Z_HER^  
#::vMnT  
B[V=l<J  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "ukbqdKD  
DL_\luh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MEUqQ4/Gl  
class unary_op : public Rettype 0n=E.qZ9c  
  { ro@BmRMW  
    Left l; #9Z-Hd<  
public : fh<G& E8 p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SbivW5|61  
`_i-BdW  
template < typename T > 4/|=0TC;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pme?`YO$x  
      { N/VIP0Kb  
      return FuncType::execute(l(t)); 6'zy"UkH  
    } RoZV6U~  
6B{Awm@v}X  
    template < typename T1, typename T2 > k#n=mm'N9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A?zW!'  
      { V  ""  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lR!$+atW  
    } = xk@Q7$  
} ; wQc  w#  
8 Hn{CJ~'  
gK CIfxM  
同样还可以申明一个binary_op a{W-+t   
GZo4uwG@a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,}0pK\Y>$  
class binary_op : public Rettype _#:1Axx1  
  { |z%,W/Ef  
    Left l; r "R\  
Right r; pxj"<q`nw8  
public : Apn#o2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U<b!$"P9  
BR'|hG  
template < typename T > Cn<x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uM8gfY)OI  
      { ?H&p zY~H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E_oe1C:  
    } O]>`B{  
PR+!CFi&  
    template < typename T1, typename T2 > EIRf6jL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q}jf&xUWzH  
      { [>;O'>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p98lu'?@  
    } v6:DA#0  
} ; H &JKja}`  
KB5{l%>  
dQ[lXV[}v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Gu= Rf`o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pK4)>q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;Yj}9[p;T  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N+\*:$>zt6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ( nh!tC  
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。。。 ;IT^SHym  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i ,'~Ds  
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) }/VHeHd  
下面是修改过的unary_op vl<J-+|0C  
'Khq!pC   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \&H%k   
class unary_op /y0 )r.R  
  { B:4u 2/!5  
Left l; 89paR[  
  gJ])A7O  
public : 0\+Qi?&  
?vVkZsU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +3C S3fTq  
YblRwic  
template < typename T > ' |Oi#S  
  struct result_1 EY>A(   
  { 7,1idY%cy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 073(xAkL{  
} ; 0pR04"`;  
8<^,<?  
template < typename T1, typename T2 > *M"wH_cd  
  struct result_2 B$bsh.  
  { i`Tne3)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; % ;<FfS  
} ; d>%_<pw  
cZu:dwE  
template < typename T1, typename T2 > 8.,PgS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oVu>jO:.  
  { pQp}HD!-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4Mprc~ 7vr  
} `drvu?F  
-l\@50, D  
template < typename T > dw&Xg_$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rwr0$_A  
  { gFKQm(0g2  
  return OpClass::execute(lt(t)); |9y &;3  
} s#Le`pGoW  
'~@WJKk  
} ; ;'h7 j*6  
 u(BYRB  
^I0SfZ'Y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _uBf.Qfs  
好啦,现在才真正完美了。 +b{\v1b  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?832#a?FZ;  
PXkPC%j  
template < typename Right > &8;mcM//4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /`1zkBj<&  
  { 53L)+\7w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PC9:nee  
}  oCduY2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YFW+l~[#  
t*DM^. @  
ss[8d%V  
U'\\(m|  
6G( k{S  
十. bind ^)SvH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 tuv4~i<  
先来分析一下一段例子 6@T_1  
7mu%|!  
DF|qNX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [iDa6mcth  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cJqPcCq(wn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nZ{~@E2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 rz3&khi  
我们来写个简单的。 (Q @m;i>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lFB Ka ,6  
对于函数对象类的版本: ;BI{v^()s  
D.HAp+lx  
template < typename Func > ]$z~;\T  
struct functor_trait { }>"f]3  
  { 0^.q5#A2  
typedef typename Func::result_type result_type; onjTuZ^h  
} ; 7ed*dXY*  
对于无参数函数的版本: p}j{ <y  
A\=:h  AQ  
template < typename Ret > "e_ED*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $mpfr#!&3o  
  { d 5Il0sG  
typedef Ret result_type; H\O|Y@uVr  
} ; au GN~"n^  
对于单参数函数的版本: {2V=BDS|?K  
"U yw7  
template < typename Ret, typename V1 > /]YK:7*98  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8x+K4B"oe  
  { |o+vpy  
typedef Ret result_type; .d.7D ]Yn  
} ; 1Og9VG1^  
对于双参数函数的版本: a5&wS@) ;  
#!<x|N?_<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s$RymM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3 \kT#nr  
  { 1pcSfN:"1  
typedef Ret result_type; IQH;`+  
} ; {(t (}-:Z  
等等。。。 F`Pu$>8C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ka]n+"~==\  
hI?<F^b  
template < typename Func > FCI38?`%  
struct func_return |=7%Edkd  
  { t);5Cw _  
template < typename T > RI%* 5lM8;  
  struct result_1 }}ogdq  
  { 4I,HvP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {VI%]n{M  
} ; R/P.m~?  
:CH'Bt4<  
template < typename T1, typename T2 > \Z)'':},C  
  struct result_2 ^ 41 p+  
  { q/]tJ{FI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >.B+xn =  
} ; F@?QVdY1q7  
} ; iPHMyxT+S  
!&#CEF@J  
4,)=r3;&!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sX@e1*YE_  
D@\97t+  
template < typename Func, typename aPicker > 76c}Rk^  
class binder_1 /wIZ '  
  { B{zIW'Ld  
Func fn; SqEO ] ~  
aPicker pk; A~h8 >zz*  
public : QAX+oy  
QI!:+8  
template < typename T > L9G=+T9  
  struct result_1 ;M}bQ88  
  { i3f/{D/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J,jl(=G  
} ; 23Eg|Xk  
heRQ|n.Dz)  
template < typename T1, typename T2 > 8lbNw_U  
  struct result_2 $|A vT;4  
  { P^&+ehp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *r(iegO$  
} ; 'zRd?Z>%  
&0Nd9%>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g%^Zq"  
6"gncB.  
template < typename T > l1YyZ^Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z73 ysn}  
  { oq;}q  
  return fn(pk(t)); J&h 3,  
} p61"a,Xc  
template < typename T1, typename T2 > eeuAo&L&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |[xi"E\  
  { r?H {Y3 ,  
  return fn(pk(t1, t2)); 6I 2`m(5  
} _pk=IHGsB  
} ; 8vnU!r  
vUj7rDT|  
?jb7Oq#[  
一目了然不是么? Cvi-4   
最后实现bind r`6XF  
,{YC|uB  
Ip?Ueaei  
template < typename Func, typename aPicker > d6~wJMFl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w=O:|Xu#*  
  { 2R.YHj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {dCkiF  
} &XN*T.Y`  
4oCn F+(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <w08p*?  
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。 /l@7MxE  
bQ_i&t\yzB  
十一. phoenix IHf A;&b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +Hv%m8'0|  
QZ h|6&yI  
for_each(v.begin(), v.end(), |A &Nv~.)  
( g5/8u2d  
do_ &zUo",}9  
[ ]uj H7T  
  cout << _1 <<   " , " lD\lFN(:  
] rt t?4  
.while_( -- _1), l,pq;>c9a  
cout << var( " \n " ) Fx)]AJ~[t  
) awo=%vJ&  
); l{Xsh;%=  
hnH:G`[F  
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: )Z"7^ i  
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 9OP d'f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q0SvZw]f1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2VMau.eQ  
:P;#Y7}Y$  
Km pX^Se[  
template < typename Cond, typename Actor > '}LH,H:%G  
class do_while &)<]AG.vd!  
  { {/ZB>l@D>8  
Cond cd; Hq6VwQu?  
Actor act; Vs\ )w>JF  
public : r'w5i1C+  
template < typename T > $;"@;Lj%,  
  struct result_1 Y"G$^3% (]  
  { K\=bpc"Fy  
  typedef int result_type; Ow+7o@$"/  
} ; t55CT6Se  
]Cbht\Ag"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R+rHa#M_  
.|x0du|  
template < typename T > Y==# yNwM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mp"] =  
  { st'Y j  
  do xLq+n jH E  
    { HwM:bY N  
  act(t); -&@[]/  
  } 5N`g  
  while (cd(t)); />.&  
  return   0 ; 9]7+fu  
} uqX"^dn4u  
} ; SJIJV6}H  
D[:7B:i  
z}OY'}sk8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9CUMqaY2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ]wdudvS@6r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 w.^k':,"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +~8/7V22  
下面就是产生这个functor的类: w[:5uo(  
V4/eGh_T  
y#YCc{K [  
template < typename Actor > z8vF QO\I"  
class do_while_actor ' G) Wy|*  
  { B>YrDJUN  
Actor act; %D e<H*  
public : qd!$nr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $P4hNb  
Lu1>A {et  
template < typename Cond > &{ntx~Eq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Hagj^8  
} ; B YNOgB1  
B~LB^ n(>@  
%6kD^K-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HPtaW:J  
最后,是那个do_ %C'!L]#  
E2!;W8M  
>:KPvq!0  
class do_while_invoker ~cU,3g  
  { _EjS(.e/=  
public : f^m8 4o'  
template < typename Actor > AkT_ZU>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w}oH]jVKL6  
  { k. px  
  return do_while_actor < Actor > (act); c>=[|F{{e  
} wjKW 3  
} do_; gLd3,$ Ei  
k NK)mE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Tet,mzVuu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JF24~Q4P  
最后来说说怎么处理break和continue fvN2]@:  
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。 7}TjOWC  
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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