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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }[;{@Zn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  E\5Cf2Ox  
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, S7B\m v  
tl6x@%\  
x@*RF:\}  
;9MIapfUd(  
  class filler k,,Bf-?  
  { D[p_uDIz  
public : l=&\luNz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qtR/K=^i  
} ; )U|0vr8:  
~o8  
R4_BP5+  
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: d DrzO*a\  
W?H-Ng3E  
f7_V ]  
9P1!<6mN\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :pJK Z2B,  
<D`VFSEJ  
a&z$4!wQB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .;J6)h  
aN5"[&  
oUd R,;h9  
/1BqC3]tL  
二. 战前分析 jR[b7s  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ir6(EIwx0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7lUnqX.  
MA,7 |s  
()MUyW"S#`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u>\u}c  
  /* --------------------------------------------- */ bHRRgR`,  
vector < int *> vp( 10 ); Xmny(j)g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xLShMv}  
/* --------------------------------------------- */ +\x}1bNS%j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X..<U}e  
/* --------------------------------------------- */ {>Yna"p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DCP B9:u  
  /* --------------------------------------------- */ Lk lD^AJA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'H8b+  
/* --------------------------------------------- */ >F5E^DY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^k2g60]  
) :VF^"  
Y52TC@'  
{ Ba_.]x  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZH)thd9^b  
1._1, _2是什么? " ?=$(7uc  
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。 g/+|gHq^  
2._1 = 1是在做什么? X1XmaO% A  
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。 ">FuCvQ  
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。 qFE(H1hy  
' OXL'_Xl  
m)ENj6A>yP  
三. 动工 w 6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QB5,Vfoux  
* "d['V3  
Gp0yRT.  
}X9G(`N(}  
template < typename T > sTmdoqTK!  
class assignment c[+uwO~  
  { >@0U B@  
T value; _/z3QG{Ea^  
public : E?(:9#02  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3S"kw  
template < typename T2 > |.?$:D&6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z7!@^!r  
} ; ~o27~R ]  
p5Wz.n.<'  
O ]!/fZ;(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]D<3y IGS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m't8\fo^w  
c7@[RG !  
Y' O3RA5E  
x"~gulcz  
  class holder *?~&O.R"  
  { ]--" K{  
public : 2CRgOFR  
template < typename T > 7OD2/{]5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &?*H`5#?G  
  { %?PRBE'}'  
  return assignment < T > (t); ldWrv7. P  
} J\E?rT  
} ; '3]M1EP  
k;f%OQsF_  
M.K%;j`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~=t K17i  
r*g<A2g%  
  static holder _1; A>C8whx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,&LGAa  
O4oI&i 7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jJ3dZ<#  
而不用手动写一个函数对象。 t_hr${  
^Is#_Z|  
Z$y~:bz  
$O9,Gvnxx  
四. 问题分析 aucG|}B  
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。 % U|4%P  
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。 [orS-H7^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fzr0dcNgM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "H|hN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lNx:_g:SrZ  
Su]p6B  
五. 问题1:一致性 |W*i'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?| Vi>`g{\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 evlz R/  
uF\ ;m.  
struct holder XXy &1C  
  { ]5+<Rqdbg  
  // R] " jr  
  template < typename T > pwmH(94$0  
T &   operator ()( const T & r) const -Q" N;&'[&  
  { MNocXK  
  return (T & )r; =2/[n8pSsM  
} .9!?vz]1  
} ; S?u@3PyJm  
y\mK?eR  
这样的话assignment也必须相应改动: z+]YB5zK%  
LfX[(FP  
template < typename Left, typename Right > l {t! LTf;  
class assignment yZY.B {  
  { cm`x;[e6l  
Left l; F!cRx%R  
Right r; &6^QFqqW`-  
public : /^':5"=o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]] 50c  
template < typename T2 > '7UIzk|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XX'mM v  
} ;  lx&;?QQ  
\s_`ZEB  
同时,holder的operator=也需要改动: I5#zo,9  
NU%<Ws=  
template < typename T > hIFfvUl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 94xWMX2  
  { $kxP{0u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +J7xAyv_Oz  
} Pvz\zRq  
Y(C-o[-N  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t&H3yV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p_qJI@u8  
@WICAC=  
return l(rhs) = r; {xCqz0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 G'(8/os{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HBcL1wfS  
0l2@3}e  
template < typename Tp > fu{.Ir  
class constant_t ~c${?uf   
  { "w:?WS  
  const Tp t; !c;BOCqa  
public : M1J77LfS8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a$]i8AeG  
template < typename T > .y>G/8_i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CQ:38l\`gd  
  { >_SqM!^v  
  return t; siD/`T&  
} oE&#Tl?Vt  
} ; |%12Vr]J  
q1,jDJglZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XG01g3  
下面就可以修改holder的operator=了 ;}4^WzmK^(  
UBM :.*wN  
template < typename T > ( !0fmL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tl^![Z  
  { xH>2$  ;f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #?fKi$fS;L  
} l@`Do[  
i]}`e>fF  
同时也要修改assignment的operator() Hg 2Rcl  
-p[!C I  
template < typename T2 > aW(H n[}^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G }U'?p  
现在代码看起来就很一致了。 <L+y 6B  
IRIYj(J  
六. 问题2:链式操作 EJ=ud9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 48RSuH  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zaG1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Q8^g WBc  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 C!}t6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6Ej.X)~'K  
rVv4R/3+   
template < typename T > maVfLVx-  
struct result_1 3h`_Qv%g  
  { Qgxpq{y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YK)e  
} ; ]B3f$;W  
k@>y<A{;D  
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: @w73U; 9\  
G1G*TSf  
template < typename T > Lb}$)AcC  
struct   ref GDY=^r  
  { @k3xk1*  
typedef T & reference; ]h?p3T$h  
} ; PAS0 D #  
template < typename T > CZw]@2/JuQ  
struct   ref < T &> `XrF ,  
  { :EV*8{:aLU  
typedef T & reference; <CGABlZ  
} ; zy'cf5k2  
JXq l=/%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >$G'=N:=X&  
B3'-:  
template < typename T > Sd+bnq%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^]X\boWlI  
  { '?uwUBi  
  return l(t) = r(t); !pxOhO.V  
} #}S<O_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 R?iC"s!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T.pc3+B8N  
THY=8&x)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 s5J?,xu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GGez!?E%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @@d6,=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &*# Obv  
最后的布局是: bDjm:G  
                Add CqR^w(  
              /   \ l$ufW|  
            Divide   5 Qm>2,={h  
            /   \ ,*CPG$L  
          _1     3 <5o oML]nP  
似乎一切都解决了?不。 F}c}I8Ao  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /q5!p0fH*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;}}k*< Z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: k nljc^  
x};sti R  
template < typename Right > qyL!>kZr@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1C+d&U  
Right & rt) const Z7dyPR  
  { Q/`W[Et  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V,&A? Y  
} qh#?a'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RX?y}BDo0  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 G_S2Q @|Q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2Z+:^5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *9tRh Rc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _&e$?hY  
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? 7'.]fs:  
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: 0+Z?9$a1  
Iad&Z8E  
template < class Action > 'a G`qPB  
class picker : public Action N2 .Ym;^  
  { 2:G/Oj h&]  
public : WB5M ![  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zI"1.^Trn  
  // all the operator overloaded gN .n _!  
} ; /a }` y  
LG;U?:\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 B{!*OC{l  
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: W~j>&PK,?  
pvhN.z  
template < typename Right > '$5Qdaj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `J %35  
  { AmB*4p5b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WSbD."p<  
} [oOV@GE  
a/xnf<(H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }U@(S>,%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9k;%R5(  
wL[{6wL  
template < typename T >   struct picker_maker m1Xc3=Y  
  { -{E S 36  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2]cU:j6G  
} ; J+m1d\lBu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b}!T!IP}  
  { PO*0jO;%  
typedef picker < T > result; \.YJs"<3  
} ; 88Vl1d&b  
I ;F\'P)e  
下面总的结构就有了: s[#_sR`y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P c'\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 La$?/\Dv)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BMb0Pu 8  
至此链式操作完美实现。 g}$B4_sY  
*g"X hk  
4 {+47=n  
七. 问题3 x:+]^?}r  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 a xz-H`oq4  
X*t2h3 "}  
template < typename T1, typename T2 > 6iS7Hao"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u1`JvfLrL  
  { G UK %R C8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); auAwZi/  
} [D2<)  
2}rYH;Mx  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :{%~L4$HI  
('+C $  
template < typename T1, typename T2 > Q2"K!u]  
struct result_2 S3^(L   
  { ")9jt^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H3+P;2 {  
} ; 465?,EpS  
vF9fXY=  
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? V^< Zs//7  
这个差事就留给了holder自己。 pYh\l.@qf  
    yM*_"z!L  
Rbcu5.6  
template < int Order > H@'u$qr$:  
class holder; ~:99 )AOM  
template <> O@a7MzJ  
class holder < 1 > O+t'E9Fa  
  { {Rq5=/b  
public : G%>M@nYUE  
template < typename T > |xrnLdng0R  
  struct result_1 Bw>)gSB5$k  
  { ?8YbTn1f)  
  typedef T & result; ijmGk:L(  
} ; @b{$s  
template < typename T1, typename T2 > wZt2%+$6m  
  struct result_2 \hP.Q;"MtO  
  { |a=7P  
  typedef T1 & result; {T3~js   
} ; bJ]blnH  
template < typename T > e6Kyu*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QObHW[:F  
  { 6S^JmYq  
  return (T & )r; :XB^IyO-A  
} }$#PIyz  
template < typename T1, typename T2 > H__'K/nH+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1cD  
  { ~)*uJ wW/a  
  return (T1 & )r1; ] -%B4lT  
} ?@7Reh\  
} ; DJ`xCs!R  
n@J>,K_B  
template <> 's$/-AV  
class holder < 2 > F!P,%Jm I<  
  { *hh iIiog+  
public : j-wKm_M#jX  
template < typename T > rW+}3] !D/  
  struct result_1 + aWcK6  
  { P?+ VR=t  
  typedef T & result; r%%@~ \z  
} ; @ssT$#)$!  
template < typename T1, typename T2 > ]>[ 0DX]j  
  struct result_2 j+Q+.39s-~  
  { XQZiJ %'  
  typedef T2 & result; c| X }[  
} ; ]3uj~la  
template < typename T > C)ic;!$Qhb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~-'-<-  
  { gSkY c{b  
  return (T & )r; wI?AZd;`'  
} :VE0eJ]J6  
template < typename T1, typename T2 > );{76  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;#=y5Q4  
  { '`j MNKn\  
  return (T2 & )r2; szp.\CMz  
} sU/vXweky"  
} ; NMESGNa)z  
9]:F!d/  
fvj  
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> >。 yh{U!hG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AsR}qqG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]j]<CqG  
Kxi@"<`S  
return l(i, j) = r(i, j); 63kZ#5g(Dw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TjOK8 t  
rq:sy=;  
  return ( int & )i; `:Zgq+j&  
  return ( int & )j; p,14'HS%@  
最后执行i = j; I7W?}bR*6  
可见,参数被正确的选择了。 m,&2s-v  
1^2]~R9,9  
J7@Q;gcl:  
d3NER}f4V  
%2'Y@AX`  
八. 中期总结 Qe`Nb4xf  
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: b^"mQ   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qyjVB/ko  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l=C|4@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zm#%]p80f  
ld#YXJ;P.k  
Lm+E?Ca  
#wJ^:r-c`  
E5Lq-   
er<_;"`1  
九. 简化 |][PbN D  
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。 3U*4E?g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0O(Vyy  
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: (O/W`qo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oSl}A,aQ(  
  +-*/&|^等 [d=BN ,?  
2. 返回引用。 |}@teN^J*U  
  =,各种复合赋值等 bVr`a*EM  
3. 返回固定类型。 EjP)e;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /sSM<r]5j  
4. 原样返回。 NRI[|  
  operator, eh, _g.  
5. 返回解引用的类型。 ;rl61d}NH#  
  operator*(单目) ~I]aUN  
6. 返回地址。 O~Svk'.)  
  operator&(单目) fC/P W`4Ae  
7. 下表访问返回类型。 f/{ClP.  
  operator[] CKX3t:HP0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CIz_v.&:  
  operator<<和operator>> &UAYYH  
HcpAp]L)  
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。 $5@[l5cJU;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]ClqX;'weJ  
y2nT)nL  
template < typename Left > eWXR #g!%>  
struct value_return be [E^%  
  { i]& >+R<6  
template < typename T > I p|[  
  struct result_1 =FQH5iSd  
  { L }R-|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jVna;o)  
} ; 7?8+h  
Ym 2Ac>I4  
template < typename T1, typename T2 > )Jh:~9L%='  
  struct result_2 bL|$\'S  
  { .-1'#Z1T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4}0Ry\ 6  
} ; %0vWyU:K9  
} ; ~SI G0U8  
;8b!T -K  
3!8u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $5DlCN  
M2nUY`%#v  
下面我们来剥离functor中的operator() w`atk=K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J 2k4k  
28j/K=0(  
return l(t) op r(t) vZPBjloT!.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WsT   
return op l(t) W)L*zVj~  
return op l(t1, t2) pz"}o#R"x  
return l(t) op - x;xQ  
return l(t1, t2) op n^<J@uC  
return l(t)[r(t)] fM"&=X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bpa'`sf  
6cOlY= bn  
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: m14'u GC  
单目: return f(l(t), r(t)); <VhD>4f{]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wWM[Hus  
双目: return f(l(t)); /$9We8  
return f(l(t1, t2)); (^58$IW71  
下面就是f的实现,以operator/为例 zX6Q7Bc  
4r#4h4`y|  
struct meta_divide "i&9RA! 1  
  { f[?JLp   
template < typename T1, typename T2 > @0%[4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (~fv;}}v  
  { ep{/m-h(!_  
  return t1 / t2; xRZ/[1f!  
}  hRqr  
} ; H`jnChD:M'  
B/Ltb^a  
这个工作可以让宏来做: s0DT1s&  
i;\n\p1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ orAr3`AR3  
template < typename T1, typename T2 > \ c7nbHJi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LtV,djk  
以后可以直接用 "d2JNFIHb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u,]qrlx{  
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 : Xu9` 5  
(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。。。) gP>W* ]0r1  
% zO>]f&  
[rz5tfMp  
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 YUT I)&y  
+K ,T^<F;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7tne/Yz  
class unary_op : public Rettype szD9z{9"y  
  { #X0Xc2}{f  
    Left l; _/YM@%d  
public : xl9S=^`=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tjQ6[`  
dV /Es  
template < typename T > nd w&F'.r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >u]9(o7I  
      { ((M>To_l  
      return FuncType::execute(l(t)); fh` }~ aQ  
    } z G`|)  
V`G^Jyj  
    template < typename T1, typename T2 > '=J|IN7WT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k7]4TIUD*  
      { 7/iN`3Bz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yy,XKIqU  
    } Bq,MTzxD  
} ; "*:?m{w5  
h<qi[d4X  
kV4L4yE  
同样还可以申明一个binary_op +}eK8>2  
c=aZ[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E&)o.l<h|  
class binary_op : public Rettype m ;wj|@cF  
  { kIRjoKf<F  
    Left l; B;nIKZ  
Right r; B7sBO6Z$J  
public : )S}.QrG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @9l$j Z~x  
fS p  
template < typename T > 4}Lui9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gLlA'`!  
      { 9%riB/vkrF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E:[!)UG|y  
    } :d~mlyFI6P  
W{1l?Wo  
    template < typename T1, typename T2 > Z A}!Rzo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jgy6!qUn_  
      { AdbTI#eY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !j3Xzn9  
    } _qH]OSo  
} ; M XuHA?  
y,`q6(&  
,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 IDdu2HNu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \w-3Spk*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '-#gQxIpD  
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。 \"$q=%vD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =@nW;PUZ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6=x]20  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s"~,Zzy@j  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) y^D3}ds  
下面是修改过的unary_op Z=l2Po n  
WGo ryvEx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?P}) Qa  
class unary_op X>Z83qV5d!  
  { I*pFX0+  
Left l; Z/;hbbG  
  ?.ofs}  
public : ;zSV~G6-  
ebLt:gGo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )iZhE"?z  
zLPCWP.u  
template < typename T > c~d*SDca  
  struct result_1 yr)e."#S  
  { '=d y =  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P<9T.l  
} ; )=5*iWe  
RK_z!%(P  
template < typename T1, typename T2 > -$kbj*b##  
  struct result_2 9h<iw\ $'  
  { iztgk/(+G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !Wy&+H*0  
} ; mn(MgJKQ\  
ANR611-a  
template < typename T1, typename T2 > [P]M)vJ**  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q[lkhx|.B  
  { &m{~4]qWpM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #XNURj  
} "*KOU2}C  
kn WI7  
template < typename T > i6i;{\tc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F |_mCwA  
  { RG/P]  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z7Nhb{  
} <!X]$kvG  
V3axwg_  
} ; @Q:?,  
S Z &[o&H  
Rb <{o8  
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 , _xJ9_  
好啦,现在才真正完美了。 T<RWz  
现在在picker里面就可以这么添加了: UYpln[S  
VD{_6  
template < typename Right > SQk5SP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z] |Y   
  { qLB(Th\&'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /#}%c'  
} 7/\SN04l  
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。 / $'M  
PG'I7)Bv  
54 f?YR  
5=!aq\ 5  
jQ(%LYX$  
十. bind /!y3ZzL  
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。 Fd._D"  
先来分析一下一段例子 {[+Q\<  
OW8TiM mK  
; d}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <q|eG\01S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XsMETl"Av4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =I+5sCF{g  
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。 RP wP4Z  
我们来写个简单的。 X<H+Z2d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~>}7+p ?;  
对于函数对象类的版本: Ll^9,G"Tt  
<a2Kc '  
template < typename Func > PU\@^)$  
struct functor_trait 1$"wN z  
  { O[ ^zQA  
typedef typename Func::result_type result_type; MO79FNH2\  
} ; %5 <t3 H"  
对于无参数函数的版本: 2f 9%HX(5  
&oDu$%dkT  
template < typename Ret > 1:"ZS ]i  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  TJb&f<  
  { 4_\]zhS  
typedef Ret result_type; vpk~,D07yR  
} ; 1{wOjq(4  
对于单参数函数的版本: bvo }b-]E  
J-Fqw-<aFJ  
template < typename Ret, typename V1 > @'S !G"\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }$s._)a  
  { 9K{0x7~  
typedef Ret result_type; 23`pog{n  
} ; yy\d<-X~  
对于双参数函数的版本: AFNE1q;{\  
kC+dQ&@g{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f/=H#'+8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;[-y>qU0  
  { N,`<:'  
typedef Ret result_type; , p r ",=  
} ; U,$^| Iz  
等等。。。 =v=H{*dWA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GoKMi[b  
?s: 2~Qlu  
template < typename Func > |7G=f9V  
struct func_return " gi 1{  
  { ]b@:?DX8  
template < typename T > ((Wq  
  struct result_1 I4 4bm?[S  
  { Ea3 4x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U^$l$"~"  
} ; %5 ?0+~  
h&?tF~h  
template < typename T1, typename T2 > SyR[G*djl  
  struct result_2 $RV'DQO  
  { -ID!kZx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n15lX,FI  
} ; C Eb .?B  
} ; O7T wM Yh  
&k {1N.  
Yy8%vDdJO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )Y,>cg:z~  
^2um.`8  
template < typename Func, typename aPicker > `LCxxpHi|  
class binder_1 _6Fj&mw(u  
  { }U7 ><I  
Func fn; 8I=migaxP  
aPicker pk; |;P9S  
public : ?QCHkhU  
oNr~8CA`  
template < typename T > \~ h7  
  struct result_1 _}wy|T&7k&  
  { 4 5\%2un  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _&6&sp<n  
} ; d[I}+%{[  
BM]sW:-v  
template < typename T1, typename T2 > FA;uu\  
  struct result_2 F>A&L8  
  { kculHIa\.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |JH1?n  
} ; p)=Fi}#D\  
ySwvjP7f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #N"K4@]{  
4]]1J L(Ka  
template < typename T > QK%6Ncv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <CUe"WbE)  
  { #x|h@(y|  
  return fn(pk(t)); efF>kcIC  
} *.9.BD9  
template < typename T1, typename T2 > I8 {2cM;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9:tKRN_D  
  { w/HGmVa  
  return fn(pk(t1, t2)); n/5)}( }K  
} HLcK d`$/  
} ; &Q"Ox{~W  
'\X<+Sm'  
ef=LPCi?  
一目了然不是么? VZ8HnNAbX  
最后实现bind Ni[2 p  
niV=Ijt{5  
fu95-)M  
template < typename Func, typename aPicker > 0@ 9em~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 64OgE!  
  { Vee`q.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D=nuK25  
} 'WG%O7s.  
4X2/n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Yg6 f  
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。 agFWye  
I)Dd"I  
十一. phoenix lT3, G#(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jnuovM!x~  
"7pd(p *C  
for_each(v.begin(), v.end(), .^S#h (A  
( Py[Z9KLX  
do_  %Ln7{w  
[ =%YU~  
  cout << _1 <<   " , " 5/v@VUzH  
] `\:9 2+  
.while_( -- _1), KS/1ux4x  
cout << var( " \n " ) bqxbOQd  
) p`3pRrER  
); }w&+ H28.#  
t YmR<^  
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: ?2;r#)  
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 E,nC}f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i!30f^9D-S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :*"0o{ ie  
4#Fz!Km  
ruLi "d  
template < typename Cond, typename Actor > &z r..i4O  
class do_while UNJ]$x0  
  { x62 b=k}  
Cond cd; V11Zl{uOl  
Actor act; Fa$ pr`  
public : qsUlfv9L6  
template < typename T > 7  Znr2I  
  struct result_1 \KmjA )(  
  { eGS1% [  
  typedef int result_type; R)"Y 40nW  
} ; p-zWfXn!P  
)IGE2k|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A|V |vT7cb  
hmOhXE[ a&  
template < typename T > cZN+D D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P"%i 4-S  
  { N&!qu r \  
  do WKFmU0RK  
    { [g_Cg=J  
  act(t); Z_Ox'  
  } gg(^:`+  
  while (cd(t)); *BYSfcX6  
  return   0 ; /s>ZT8vaAs  
} sY=fS2b#)  
} ; ;K[`o/#4"  
Q9N=yz  
1\q2;5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Uc6BI$Fmz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kn_%'7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m-lUgx7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Cyxt EzPp  
下面就是产生这个functor的类: `5;O|qRq  
cy)gN g  
93yJAao9  
template < typename Actor > +.Kmpw4  
class do_while_actor %Ysu613mz  
  { +pJ;}+  
Actor act; xQC.ap  
public : <D4.kM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tnz BNW8  
,qak_bP  
template < typename Cond > &E$jAqc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d{@X-4k :  
} ; YBN. waL  
pO$`(+q[  
.  \ *Z:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kDJ5x8Q#  
最后,是那个do_ t$8f:*6(*  
_cx}e!BK#  
12aAO|]/~  
class do_while_invoker v9Oyboh(y  
  { 4^VY  
public : F8?&Ql/hdz  
template < typename Actor > gEtD qq~y@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *plsZ*Q8  
  { '8~7Ru\KyX  
  return do_while_actor < Actor > (act); NjVuwIm+  
} 3uCC_Am  
} do_; ZGa>^k[:  
-<a~kVv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YMwMaU)K,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eMVfv=&L<3  
最后来说说怎么处理break和continue L$h.VQv+  
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+w3It  
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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