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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  *r Y6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @^oOXc,r$  
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, _ETG.SYq  
+v:t  
rMIr&T  
#W,BUN}  
  class filler ab8uY.j  
  { 1TbY,3W  
public : VyH'7_aU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y6ntGrZ}$  
} ; ^OKCvdS  
<d~P;R(@  
DytH } U"  
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: ~TC z1UWV  
U2z1HIs  
Um 9Gjd  
rmmN2+H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >=-w2&  
?1JVzZ4H  
;Pik},  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =vLeOX  
\tTZ N  
=8S*t5  
=,&PD(.  
二. 战前分析 +h^>?U,  
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。 | Zx  
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 X=)Ue  
"M5P-l$p}  
Q{6Bhx *>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ss'#sPX  
  /* --------------------------------------------- */ :U!knb"/>  
vector < int *> vp( 10 ); Iih~W&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e`ti*1]q  
/* --------------------------------------------- */ z?`&HU Nf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >oi`%V  
/* --------------------------------------------- */ MjCD;I:C.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uc9t0]o=h  
  /* --------------------------------------------- */ }I<r=?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9X&Xc  
/* --------------------------------------------- */ &1Dq3%$c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nPh 5(&E  
KCd}N  
%cMX]U  
?WE#%W7U  
看了之后,我们可以思考一些问题: :&ir5xHS  
1._1, _2是什么? <4S Y'-w  
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。 IMLk{y%6  
2._1 = 1是在做什么? T!e ]=  
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。 )$K )`uqb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =?>f[J5  
q15t7-Z6  
braHWC'VYg  
三. 动工 aOHf#!/"sb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f<WP< !N%  
^lhV\YxJ  
i:W.,w%8  
[2I1W1pd  
template < typename T > 5Z/xY &  
class assignment 89T xd9X  
  { XB*)d 9'8  
T value; O@r%G0Jge  
public : UN#XP$utY  
assignment( const T & v) : value(v) {} .g71?^?(  
template < typename T2 > lPyGL-Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .&dW?HS  
} ; c?B@XIl  
f tW-  
$Kgw6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S~L$sqt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rC.z772y%  
{]1o($.u  
Yl%1e|WV  
mne4uW  
  class holder - y[nMEE  
  { >+y[HTf-  
public : rZ`ob x\S  
template < typename T > 9r.Os  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *TQXE:vZ[  
  { umZy=KHj  
  return assignment < T > (t); 0o~? ]C  
} KDr?<"2L  
} ; 9TRS#iVL+*  
-N;$L~`iAt  
l&l&e OE  
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: a@:(L"Or  
:VpRpj4f  
  static holder _1; o1<Y#db[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5v6 x  
HwTb753  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^`>,~$Q  
而不用手动写一个函数对象。 /f_w@TR\{  
) =-$>75Z  
D^ZG-WR  
;hb;%<xqT  
四. 问题分析 e;L++D  
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。 Vg'vL[Y  
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。 ZXV_Dc   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5{nERKaPf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F]]1>w*/0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xUl=N   
?WPuTPw{  
五. 问题1:一致性 EH{m~x[Ei  
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?| ~L\KMB/9e=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |Iei!jm  
x=>B 6o-f  
struct holder ybLl[K(D=  
  { 2F* spu  
  // 278:5yC  
  template < typename T > 3cfJ(%'X  
T &   operator ()( const T & r) const 4/UY*Us&  
  { Wno{&I63  
  return (T & )r; u^.7zL+  
} w#|uR^~  
} ; i) v ]  
<q@/ Yy32  
这样的话assignment也必须相应改动: @@~OA>^  
fA"N5qQI(  
template < typename Left, typename Right > O@.C.5Ep  
class assignment ;e,_F/@`  
  { q.sErr[zc  
Left l; tt5t(+5j  
Right r; !p$HS0c  
public : P^9y0Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }-YM>q  
template < typename T2 > JSz;>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pG"pvfEl9f  
} ; yOR]r+8  
b(^/WCykH  
同时,holder的operator=也需要改动: W^j;"qj  
ED0\k $  
template < typename T > 2ZTz{|y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y!_*CYZ~m  
  { S,ZlS<Z#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MLD1%* &0  
} @bs YJ4-V  
s Dq{h  
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。 7{jB!Xj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2to~=/.  
Jr|"QRC  
return l(rhs) = r; ~,#zdm1r@  
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。 sBUK v(U)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \"=4)Huv  
dCq-&3?t  
template < typename Tp > *}fs@"S   
class constant_t bY` b3  
  { & Xh8j^p'  
  const Tp t; HURr k~[  
public : iCd$gwA>F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Pw c)u&  
template < typename T > GD(gm, ,)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F)fCj^ zL  
  { _:dt8+T#  
  return t; C8ss6+k&  
} 3=YK" 5J  
} ; vh+ ' W  
%3p~5jhm1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 } @r|o:I  
下面就可以修改holder的operator=了 117`=9F  
*xHj*  
template < typename T > nsf.wHGZ"J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4pU|BL\j  
  { :+?eF^ 5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ng,64(wOY  
} Eo h4#fZ\N  
,_SE!iL  
同时也要修改assignment的operator() #B_Em$  
{7EnM1]  
template < typename T2 > wY$'KmNW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T2EQQFs  
现在代码看起来就很一致了。 = ;tDYuFc!  
`Uz2(zqS  
六. 问题2:链式操作 D,$!.5OA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j%w}hGW%,  
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。 k@}?!V*l  
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。 Evjvaa^  
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。 |[6jf!F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AQ}(v,DOb  
&P2tzY'  
template < typename T > Q4~/Tl;  
struct result_1 [Eq7!_ 3  
  { |A .U~P):  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +-%&,>R  
} ; ;i;2cq  
YgiLfz iT  
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: &\n<pXQ  
tr[(,kX  
template < typename T > mBAI";L3  
struct   ref aL)}S%5o?  
  { [nSlkl   
typedef T & reference; mZ%"""X\Ei  
} ; 2Ra}&ie  
template < typename T > 5Q/&,NP  
struct   ref < T &> !UzMuGj  
  { 8%+F.r  
typedef T & reference; Wi;wu*  
} ; )Bz2-|\  
d17RJW%A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yW =I*f  
M53{e;.kN  
template < typename T > wP|Amn+;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SRP.Mqg9  
  { CIt%7 \c  
  return l(t) = r(t); tVUC@M>'  
} < bvbfS  
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。 4z;@1nN_8a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \zx &5a #  
{zck Y  
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 4J~ZZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bUcEQGHcZ=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m2{DLw".  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,ORwMZtw{H  
最后的布局是: ;nSOe AF)Q  
                Add sY- ] Q  
              /   \ T"bH{|:%*=  
            Divide   5 :m&cm%W]ts  
            /   \ w4AA4u  
          _1     3  AhyV  
似乎一切都解决了?不。 UnE[FYx  
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。 |>'.(  
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。 13JZ\`ceb  
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: *ku}.n  
_L^(CFE  
template < typename Right > _ArN[]Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x$SxGc~4gb  
Right & rt) const <<SUIY@X  
  { $>M-oNeC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w7#9t  
} ,P>xpfdK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 On`T pz/  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1(YEOZ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 hvFXYq_[O  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?'8(']/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Nn/f*GDvK  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? HxAN&g *:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 39yp1  
#$dEg  
template < class Action > !T|q/ri  
class picker : public Action X]1Q# $b  
  { &i5MRw_]]  
public : S|K#lL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2{Johqf  
  // all the operator overloaded *x<3=9V  
} ; ?cB:1?\j  
rlpbLOG`  
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。 \/8oua_)  
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: pYBY"r  
<E&8g[x6  
template < typename Right > $sxm MP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P}re"<MD  
  { L|`(u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x & ZW f?  
} 0XzrzT"&  
AE@N:a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ll^#I/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6rll0c~  
\UEO$~Km  
template < typename T >   struct picker_maker \i.Yhl:O  
  { HZl//Uq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -Pt']07E  
} ; JVe!(L4H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bd;?oYV~  
  { FhFP M)[  
typedef picker < T > result; DkA@KS1Dq  
} ; K\VL[HP-  
%+bw2;a6  
下面总的结构就有了: X4$86  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1 k\~%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 v?L`aj1ox  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4Q?3gA1  
至此链式操作完美实现。 V"u .u  
,3,(/%=k  
7i##g,  
七. 问题3 [B1h0IR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Oh'C [  
6V&HlJH  
template < typename T1, typename T2 > c?t,,\o(}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rYfN  
  { 2'-!9!C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sKniqWi  
} x@Ze%$'  
'\wZKY VN  
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: *1b1phh0/  
Naa "^  
template < typename T1, typename T2 > d) $B  
struct result_2 k.6gX<T  
  { o/\f+iz7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5)=YTUCk  
} ; XNaiMpp'  
><DXT nt'x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? u}(K3H3  
这个差事就留给了holder自己。 !g2 ~|G  
    LQ{z}Ay  
P/Zp3O H  
template < int Order > g+pj1ycw/  
class holder; ,b'QL6>`  
template <> ^77X?nDz=h  
class holder < 1 > %|o2d&i  
  { ~&%&Z  
public : LEJn 1  
template < typename T > O <#H5/Tq  
  struct result_1 8h$f6JE  
  { j1i<.,0g  
  typedef T & result; &Ndq ^!e  
} ; d3&l!DoX  
template < typename T1, typename T2 > `&/~%>  
  struct result_2 Z9p`78kYyh  
  { *Hed^[sO  
  typedef T1 & result; Rdj/n :  
} ; oaGpqjBGQ  
template < typename T > i"GCm`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9*CJWS;  
  { yr[HuwU  
  return (T & )r; 3aERfIJyE  
} C|g]Y 7  
template < typename T1, typename T2 > )mh,F# "L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nu4PY@m]C  
  { )9~-^V0A^>  
  return (T1 & )r1; %"=qdBuk  
} vE$n0bL2  
} ; >pj)va[Q  
<F&53N&Zc  
template <> R.)w l  
class holder < 2 > @lu` oyM  
  { /=+Bc=<lZ  
public : ~0T,_N  
template < typename T > $(N+E,XB  
  struct result_1 wdLlQD  
  { cIB[D.  
  typedef T & result; -esq]c%3  
} ; Y8@TY?  
template < typename T1, typename T2 > gK",D^6T*Y  
  struct result_2 f@aFs]xV  
  { GI[XcK^*w  
  typedef T2 & result; `\M}~  
} ; aC,?FWm  
template < typename T > cM;,nX%/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CMviR<.  
  {  Jknit  
  return (T & )r; bc%N !d  
} c?7 Wjy  
template < typename T1, typename T2 > 2/f!{lz](  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HE.YfD)  
  { TBu[3X%  
  return (T2 & )r2; mY0FewwTy  
} *]+5T-R% $  
} ; rpM jDjW  
/~}<[6ZGCY  
mj|TWDcj+  
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> >。 <}n"gk1is  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \\v1 \  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 54>gr1B  
z z2'h>  
return l(i, j) = r(i, j); WOR H4h9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wpV)y Q^  
vi~NfD@s  
  return ( int & )i; Cy2)M(RW  
  return ( int & )j; .e1Yd8  
最后执行i = j; k^ e;V`(  
可见,参数被正确的选择了。 Qm5Sf=E7Q  
 Mcm%G#  
DQyy">]Mh  
ty-erdsP  
zOsk'ZE&  
八. 中期总结 \ ix& U  
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: hVf;{p &  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u~\l~v^mj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (^9dp[2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~%Xs"R1c ,  
-_+,HyJP  
HqoCl  
 \>l DM  
"c*&~GSE4  
JH`oa1 b  
九. 简化 _}3NLAqg  
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。 3JXKp k?   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Kp?j\67S  
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: G * '1[Bu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &N:`Rler  
  +-*/&|^等 NhF<2[mt  
2. 返回引用。 {/}p"(^  
  =,各种复合赋值等 ~LSD\+  
3. 返回固定类型。 iiD }2y b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZxU3)`O  
4. 原样返回。 XI7:y4M  
  operator, N)Qz:o0W  
5. 返回解引用的类型。 +p):   
  operator*(单目) !bQqzny$R  
6. 返回地址。 " 'TEBkj|u  
  operator&(单目) X3l? YA  
7. 下表访问返回类型。 '-NHu +  
  operator[] 'Z 82+uU%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vk?US&1q}  
  operator<<和operator>> P-)`FB  
zelM}/d  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;|AyP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B~7]x;8h  
WeE1 \  
template < typename Left > 141XnAb)I  
struct value_return M.0N`NmS  
  { SPo}!&p$~  
template < typename T > P2=u-{?~  
  struct result_1 ew 4pAav  
  { q :-1ul  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,;~@t:!c  
} ; ^;mnP=`l[  
gQ=l\/ H  
template < typename T1, typename T2 > G[ gfD\  
  struct result_2 w .+B h  
  { |jJ9dTD8/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ? H7?>ZE  
} ; sQgJ`+Y8_  
} ; LypBS]r u  
n2;Vrs,<1&  
{mmQv~|5q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NK$BF(HBi  
%w#8t#[,6  
下面我们来剥离functor中的operator() c'&\[b(m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #B &%Y6E5  
E0aJ~A(Hv  
return l(t) op r(t) v%!'vhf_K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ae|bAyAK  
return op l(t) j,CVkA*DY  
return op l(t1, t2) ^Kfm(E  
return l(t) op ;b;Bl:%?  
return l(t1, t2) op Zil<*(kv{  
return l(t)[r(t)] vd#BT$d?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `| f1^C^  
$.T\dm-  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }CB9H$FkCY  
单目: return f(l(t), r(t)); |P(8T'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j5V{,lf  
双目: return f(l(t)); )F65sV{  
return f(l(t1, t2)); EJaGz\\  
下面就是f的实现,以operator/为例 s]Qo'q2  
{RHa1wc  
struct meta_divide = sh3&8  
  { ~xU\%@I\  
template < typename T1, typename T2 > m`6=6(_p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3"p'WZ>  
  { 5[|ZceY  
  return t1 / t2; }^]TUe@a  
} 5 ]l8l+  
} ; TpAso[r  
~Zo;LSI  
这个工作可以让宏来做: @JU Xp  
prO ~g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IUSV\X9  
template < typename T1, typename T2 > \ rhj_cw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N%fDgK  
以后可以直接用 9/$Cq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l }WvO]  
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 !]2`dp\!  
(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。。。) %1z`/B  
_l{_n2D-  
U_<k*o@:  
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 y?ypRCgO.u  
HA]5:ck  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T/iZ"\(~w  
class unary_op : public Rettype )kvrQ6  
  { _<6B.{$\7m  
    Left l; `=19iAp.  
public : zr^"zcfz&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E?cf#;2h8m  
Bz4;R9_%I  
template < typename T > ;(Kj-,>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DQ9}( '^  
      { z(Q 5?+P  
      return FuncType::execute(l(t)); mae@L  
    } \.Z /  
&*9 ' 0  
    template < typename T1, typename T2 > M{Hy=:K+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "mB /"  
      { K-4o_:F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J>Bc-%.Q  
    } *IIuGtS  
} ; &2,^CG  
.'zcD^  
`[F[0fY-  
同样还可以申明一个binary_op -I.BQ  
@H61^K<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  7;$[s6$  
class binary_op : public Rettype ~%QI#s?|  
  { O[W/=j[  
    Left l; [BuAJ930#5  
Right r; Yk=2ld;;  
public : O[15x H,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LjPpnjU  
YWhp4`m  
template < typename T > 'Oa(]Br[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I;+>@Cn(g<  
      { *s$:"g-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?9Sc KN  
    } oL -udH  
tLzKM+Ct#  
    template < typename T1, typename T2 > A0 $ds  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xew s~74L  
      { i9v|*ZM"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _l=X?/  
    } Uu~~-5  
} ; As>P(  
36\_Y?zx%  
}T&~DVM  
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 MTAq} 8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DTz)qHd#X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8]&\FA8  
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。 _ pO1XM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Hgbrlh  
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。。。 9@wmngvM*Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]:svR@E  
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) O7z5,-  
下面是修改过的unary_op {9XQ~t"m^  
H&uh$y@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f J+  
class unary_op lX/:e=  
  { wG X\ub#!  
Left l; Bj* M W  
   |Fe*t  
public : :&BE-f  
F5%IsAH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AYv7- !Yk  
Ypwn@?xeP  
template < typename T > ]:.9:RmEV  
  struct result_1 d/lV+yZ  
  { +k\cmDcb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }TRVCF1  
} ; +l;AL5h  
b] ~  
template < typename T1, typename T2 > ?<U">8cP  
  struct result_2 /-&2>4I  
  { RuWu#tk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nTCwLnX(O  
} ; qL~|bfN  
ZG8Xr "  
template < typename T1, typename T2 > &VTO9d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ue(\-b\)  
  { k;Ask#rs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rT';7>{g  
} {ZKXT8'  
l(d3N4iz  
template < typename T > #A=ER[[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hE;BT>_dn  
  { G-5ezVli  
  return OpClass::execute(lt(t)); `Hd~H  
} 6"/4@?  
4ZtsLMwLD  
} ; I 8VCR8q  
)wCV]TdF  
[ps 5  
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 PG@6*E  
好啦,现在才真正完美了。 5G l:jRu  
现在在picker里面就可以这么添加了: V;u FYt; E  
k:#u%Z   
template < typename Right > :(#5%6F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B}^l'p_u  
  { Z4369  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2X6L'!=  
} 4D sHUc6  
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。 LN`Y`G|op  
/ommM  
9](RZ6A+o  
d$:LUxM#  
DVjwY_nG7  
十. bind 1@xdzKua1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 v0KJKrliGO  
先来分析一下一段例子 k1~? }+<e  
Zty9O8g  
23/;W|   
int foo( int x, int y) { return x - y;} naVbcY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v$#l]A_D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T9bUt|  
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。 lsKQZ@LN`  
我们来写个简单的。 i!yE#zew  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G$VE o8Blb  
对于函数对象类的版本: 8dwKJ3*.  
IGF25-7B  
template < typename Func > f0+vk'Z  
struct functor_trait  NR98]X  
  { :H>0/^Mg0  
typedef typename Func::result_type result_type; w+iI ay  
} ; ^y[- e9O|  
对于无参数函数的版本: .1 jeD.l  
gjn1ha"h%.  
template < typename Ret > ^J)0i_RS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *vOk21z77d  
  { Fhga^.5U&  
typedef Ret result_type; czT]XF  
} ; iJS7g  
对于单参数函数的版本: ^xQPj6P}  
3<_=Vyf  
template < typename Ret, typename V1 > ^u> fW[ "[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F$jfPy-f  
  { AA0\C_W0p  
typedef Ret result_type; z@v2t>@3k  
} ;  VM<$!Aaz  
对于双参数函数的版本: qO[_8's8  
r0q?e`nsA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OM81$Xo=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iH8V]%  
  { MzE1he1  
typedef Ret result_type; t]E@AJO K  
} ; 009Q#[A  
等等。。。 F8|m i`f-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2yV^'o)  
P4fnBH4OQ  
template < typename Func > mI5!rrRD|  
struct func_return 2^y*O  
  { yiMqe^zy  
template < typename T > .JV y}^Q\  
  struct result_1 f([d/  
  { vF)eo"_s*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qcn;:6_&W  
} ; ,,]<f*N  
wK0],,RN,h  
template < typename T1, typename T2 > ~>XqR/v  
  struct result_2 NRazI_Z  
  { (Ta(Y=!uq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .0p'G}1  
} ; Ll, U>yo  
} ; dUv(Pu(.#  
pO)5NbU  
9ePom'1f1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 77-G*PI*I  
~.CmiG.7  
template < typename Func, typename aPicker > N v6=[_D  
class binder_1 qWD(rq+9  
  { ZqX p f  
Func fn; (XEJd4r  
aPicker pk; ]I\9S{?  
public : Uh+6fE]p  
]q/USVj{  
template < typename T > k:URP`w[X=  
  struct result_1 (*9-Fa  
  { OoQLR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~ 1~|/WG  
} ; `eeA,K_  
Z9eP(ip  
template < typename T1, typename T2 > 1Cw HGO  
  struct result_2 xqfIm%9i}  
  { A2SDEVU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L~C:1VG5  
} ; -_= m j  
<u/(7H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cv [1HO<  
nPk&/H%5hn  
template < typename T > /@&#U bN\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z1.v%"/(  
  { *,28@_EwY  
  return fn(pk(t)); 7&u$^c S(  
} WEtPIHruyt  
template < typename T1, typename T2 > !|8"}ZF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &@=W+A=c~  
  { J?Oeuk~[D  
  return fn(pk(t1, t2)); qG +PqK;  
} J~C=o(r  
} ; U$ ;UW3-  
-b|"%e<'  
V[n,fEPBr  
一目了然不是么? ja6V*CWb  
最后实现bind ;SX~u*`R  
!+]KxB   
eJeL{`NS  
template < typename Func, typename aPicker > KDb`g}1Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0 {  
  { }}Z2@}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MjWxfW/  
} J|vg<[  
kK/XYC 0D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qae|?z  
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。 Cj$:TWYIh[  
dsH*9t:z  
十一. phoenix TFAR>8Nm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VfozqUf  
'8[; m_S  
for_each(v.begin(), v.end(), Tgh?=]H  
( -hc8IS  
do_ v0?SN>fZ  
[ vmh>|N4a7  
  cout << _1 <<   " , " 3gnO)"$  
] RC?vU  
.while_( -- _1), 9E NI%Jz  
cout << var( " \n " ) {h PB%  
) UZ#oaD8H6  
); Vf<q-3q  
;e< TEs  
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: %NM={X|'  
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 /4@ [^}x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z:Z-2WV2o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SlwQ_F"4L  
JW )f'r_f  
/nn~&OU  
template < typename Cond, typename Actor > Cc;8+Z=a?G  
class do_while XyiaRW  
  { E^Q J50  
Cond cd; q^?a|l  
Actor act; Qqx!'fft  
public : Cy *.pzCi  
template < typename T > [P6m8%Y|s  
  struct result_1 p_X{'=SQ1  
  { m)3M)8t  
  typedef int result_type; w)B ?j  
} ; crN*eFeW  
klH?!r&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K?r  
k/sfak{Q  
template < typename T > gS8+S\2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %V+"i_{m  
  { :HwdXhA6  
  do EB*C;ms  
    { &AWrM{e  
  act(t); *")*w> R  
  } (m6V)y  
  while (cd(t)); [cco/=c  
  return   0 ; v$w}UC%uf  
} Y}: 4y$<  
} ; P+=m.  
A^#\=ZBg1  
;8dffsyq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;Rpib[m  
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。 *8po0s  
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。 >]_^iD]*t  
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。 *HUXvX|-%  
下面就是产生这个functor的类: 79D~Mau#  
t 7o4 aBl"  
ZO/u3&gU  
template < typename Actor > e([>sAx!1  
class do_while_actor B\e*-:pq>  
  { l#%7BGwzY  
Actor act; "qd|!:bE  
public : gPb.%^p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C#^y{q  
jT}={[9b  
template < typename Cond > MtaGv#mJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^m&I^ \  
} ; :8hI3]9  
Rb.vyQ  
6>oc,=MV/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MIn_?r  
最后,是那个do_ vSC1n8 /  
cjJfxD&q  
+ima$a0Zyt  
class do_while_invoker *YL86R+U  
  { '4<o&b^yQ  
public : %ut 8/T  
template < typename Actor > |R _rfJh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Tjq1[Wq  
  { "lLh#W1d  
  return do_while_actor < Actor > (act); n6+h;+8;]  
} T!ZjgCY}  
} do_;  WZY+c  
(RV#piM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >}%#s`3W1_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u!5q)>Wt(  
最后来说说怎么处理break和continue `[g$EXX  
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。 ES AX}uF  
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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