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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d:"7Tw2v+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @km4qJZ  
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, WyRSy-{U(}  
kU,g=+ 2J  
mZO-^ct4  
F)4I70vG  
  class filler YQb503W"d~  
  { r dCs  
public : >Y(JC#M;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NF7  
} ; z/fSs tN  
,&y_^-|d  
#8zC/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: 4U~'Oa @p  
<KfR)7I$0a  
9WI5\`*"  
X ]W)D S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2_ 1RJ  
;e.8EL  
p=3t!3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +*,!q7Gt  
Ve${g`7&  
<@[;IX`YN  
@ qi|}($  
二. 战前分析 w 62m}5eA  
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。 [XttT  
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 (H"{r  
 q*94vo-  
yEk|(6+^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }ice*3'3  
  /* --------------------------------------------- */ vKWi?}1  
vector < int *> vp( 10 ); o")"^@Zh i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h?v8b+:0  
/* --------------------------------------------- */ Xu E' %;:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g9CedD%40  
/* --------------------------------------------- */ C#e :_e]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QUaV;6 4  
  /* --------------------------------------------- */ )Ly ~\*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u80C>sQ  
/* --------------------------------------------- */ &*Xrh7K2e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w]nt_xj  
#%F-Xsk  
dm]g:KWg  
JdLPIfI^  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9HEqB0|ZRu  
1._1, _2是什么? 7r^Cs#b+I  
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。 !3iZa*  
2._1 = 1是在做什么? IaQm)"Z  
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。 ({@" {  
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。 \o=9WKc  
5gV,^[E-z  
DBG0)=SHy  
三. 动工 v9FR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,]nRnI^  
''D7Bat@  
." gq[0_YS  
4f~sRubK  
template < typename T > DaJ,( DJY  
class assignment wEwR W  
  { $${3I4  
T value; dQ~GE}[  
public : cvo+{u$s  
assignment( const T & v) : value(v) {} K F_Uu  
template < typename T2 > x;`G n_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~5h4 Gy)  
} ; l1|*(%p?X  
q'a]DJ`  
U;TS7A3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |vm-(HY!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jSM`bE+"  
OI*ltba?  
*aC[Tv[-P  
[s`B0V`04  
  class holder QlV(D<  
  { bCr W'}:de  
public : 6P}?+ Gc  
template < typename T > ~k-'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %rJDpB{  
  { <bo^uw  
  return assignment < T > (t); A,tg268  
} J[r_ag  
} ; l)o!&]2  
GD)paTwO<  
,YjjL  
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: (gPB@hAv  
`xHpL8i$5  
  static holder _1; I4+1P1z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `?.6}*4@_A  
O`1!&XT{x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5._QI/d)'J  
而不用手动写一个函数对象。 7O k-T10  
P^=B6>e  
0^Vw^]w  
$[ S 33Q  
四. 问题分析 /3k[3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 m1j Eky(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7Hv 6>z#m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =,q/FY:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [%R?^*]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 re/u3\S  
<9"@<[[,  
五. 问题1:一致性 t( V 2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| eY`9J4o'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 37:tu7e~c  
Qxa Me8 (  
struct holder -zMvpe-am&  
  { ?Fa$lE4  
  // &Ep$<kx8  
  template < typename T > IKnf  
T &   operator ()( const T & r) const CQ<d  
  { !KJ X$?  
  return (T & )r; \Gk}Fer  
} U&:-Vf~&  
} ; c(vi,U-hC  
;`c:Law4  
这样的话assignment也必须相应改动: qi7*Jjk>90  
j DEym&-  
template < typename Left, typename Right > ZL0k  
class assignment qGR1$\]  
  { m*HUT V  
Left l; @ N'P?i  
Right r; UtJfO`m9P  
public : k~:(.)Nr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e 2N F.  
template < typename T2 > /6[vF)&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]AM*9!  
} ; Ksh[I,+N\  
roAHkI  
同时,holder的operator=也需要改动: 2B6u) 95  
*^7^g!=z2  
template < typename T > % q!i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]e5aHpgR=  
  { ~H?v L c;>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #Pz'-lo  
} %La/E#  
`|"o\Bg<  
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。 :jkPV%!~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fj( WH L  
>k@{NP2b  
return l(rhs) = r; C" `\[F`.k  
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。 il{x?#Wrb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q[vO mes  
S/y(1.wh  
template < typename Tp > RT'5i$q[  
class constant_t d^$cx(2$D  
  { GmJ \3]{PZ  
  const Tp t; zK1\InP  
public : i@WO>+iB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2uY:p=DxG9  
template < typename T > xJ:Am>%\^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A>F&b1  
  { ZJGIib  
  return t; S\sy^Kt~4:  
} y|*4XF<b  
} ; y,Bj,zw  
L{&1w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gMq;  
下面就可以修改holder的operator=了 .3Smqwm=Y  
Vu~fF@ |  
template < typename T > 2++$ Ql/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2fc+PE  
  { n]5Pfg|a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <b\.d^=B  
} GpO@1 C/  
!f/^1k}SR  
同时也要修改assignment的operator() L:lnm9<  
m|+zMf&  
template < typename T2 > b+ZaZ\-y |  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d3T7$'l$  
现在代码看起来就很一致了。 9S'\&mRl  
AlrUfSBB  
六. 问题2:链式操作 T}XJFV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6OPNP0@r  
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。 }c4F}Cy  
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。 uF|[MWcy0#  
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。 +U<Ae^V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S*3$1BTl  
4T&Jlu?:  
template < typename T > p{r{}iYI  
struct result_1 R~TG5^(  
  { b^8"EBo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _Bn8i(  
} ; k^k1>F}yx  
_ J"J[$  
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: biffBC:q  
ahM? ;p  
template < typename T > JL:B4 f%}B  
struct   ref yFFNzw{  
  { T%}x%9VO7  
typedef T & reference; x5U;i  
} ; Ja\B%f  
template < typename T > .fhfO @  
struct   ref < T &> +`m0i1uI3  
  { aM8z_j!!u  
typedef T & reference; /~<Przw  
} ; MD>E0p)  
u<j.XPK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }zeKf/?'  
f'S0 "  
template < typename T > RhjU^,%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dwzk+@]8  
  { V-i:t,*lk(  
  return l(t) = r(t); )OGO wStz  
} )MM(HS  
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。 !$o9:[B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E/ku VZX  
AucX4J<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 xxdxRy9/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1BzU-Ma  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "rQ?2?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _&@cU<bdee  
最后的布局是: uk.x1*0x  
                Add *;.:UR[i  
              /   \ `5~<)  
            Divide   5 /dVcNo3"  
            /   \ D%'rq  
          _1     3 n^epC>a"b  
似乎一切都解决了?不。 (G"/C7q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 KiNluGNt  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L=<,+m[!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: u C`)?f*I  
"r{ ^Y??  
template < typename Right > z]i/hU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const m%OX< T!  
Right & rt) const #xrE^Txh  
  { @|~D?&<\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `jDmbD +=  
} ;wr]_@<~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lCK:5$ z0  
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)+*  
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。 SY2((!n._  
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。 R&}{_1dj8  
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。 sE(mK<{pk  
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? pC)S9Kl  
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: YH!` uU(Lh  
b@[5xv\J  
template < class Action > j7Lw( AJ  
class picker : public Action lG X_5R  
  { v[?eL0Z  
public : *_yp]z"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s8kkf5bu  
  // all the operator overloaded z*:.maq  
} ; =G<S!qW  
aw0xi,Jz  
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。 HmEU;UbO-  
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: |<7nf75c}  
zhde1JE  
template < typename Right > r\{; ~V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &nF7CCF  
  { K<Y-/t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7R om#Kl:  
}  _$4vk  
<H!; /p/S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *W<g%j-a  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 P1QGfp0-J  
UBy:W^\g  
template < typename T >   struct picker_maker 8c'E  
  { JSiLG0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QGd"Z lQ  
} ; '^M3g-C[Jg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )8Sm}aC  
  { 5fa_L'L#  
typedef picker < T > result; {R. @EFkZ  
} ; o#&;,9  
^ )/oDyO  
下面总的结构就有了: eTa[~esu.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %"RgW\s[R  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ma26|N5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c7N`W}BZ  
至此链式操作完美实现。 T\Q)"GB  
r`/tb^  
xo_Es?  
七. 问题3 E%+1^ L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +EgQj*F*  
!~k-S exh  
template < typename T1, typename T2 > niN$!k+Jr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^k?Ig.m  
  { $PNIuC?=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  kQm\;[R  
} TXQ Y&7  
qu/59D  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 47XQZ-}4  
#r)c@?T@j  
template < typename T1, typename T2 > fM)RO7  
struct result_2 u_U51C\rb  
  { j^Z3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PDssEb7  
} ; H\<C@OkJS}  
ve / Q6j{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N~ XzgI  
这个差事就留给了holder自己。 yN~: 3  
    Lw.N3!e[  
vg1p{^N !  
template < int Order > E8Wgm 8  
class holder; KArnNmJ9  
template <> eESJk 14  
class holder < 1 > -3c?Yaf"  
  { PV%7 m7=x  
public : z|SLH<~  
template < typename T > R3$e q )  
  struct result_1 {N$G|bm]u<  
  { rm4j8~Ef  
  typedef T & result; k^.9;FmQ  
} ; '&}B"1  
template < typename T1, typename T2 > -K)P|'-?m  
  struct result_2  g=:C/>g  
  { `7|v  
  typedef T1 & result; Jj'~\j  
} ; /Et:',D  
template < typename T > l+Tw#2s$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %zB `Sd<  
  { w]\O3'0Js  
  return (T & )r; ~>ACMO  
} 4>Q6!"  
template < typename T1, typename T2 > c>r0 N[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .)mw~3]  
  { 9oY%v7  
  return (T1 & )r1; h7  >  
} p9 |r y+t  
} ; Rj% q)aw'  
U:xr['  
template <> t{K1ht$[:  
class holder < 2 > ]#[ R^t  
  { 6?ylSQ]1  
public : OY6l t.t  
template < typename T > *Oo2rk nQ  
  struct result_1 C=AX{sn  
  { b07 MTDFH7  
  typedef T & result; Y] nY.5irL  
} ; e2%Y8ZJG.  
template < typename T1, typename T2 > 4>>d "<}C  
  struct result_2  >kK  
  { hM(|d@)  
  typedef T2 & result; >+fet ,  
} ; ?!~CX`eMZ  
template < typename T > (Y!@,rKd   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a3037~X  
  { #f~#38_  
  return (T & )r; U w][U  
} Ohnd:8E  
template < typename T1, typename T2 > 5>JrTO 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aBT|Q@Y.  
  { \=4[v-3 H  
  return (T2 & )r2; p}}o#a~V),  
} icHc!m?  
} ; +X0?bVT  
i}+K;,Da:8  
0\Qqv7>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hn-9l1~!h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TgVvp0F;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m Fwx},dl  
qv=i eU  
return l(i, j) = r(i, j); 'cT R<LVo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3ePG=^K^  
L*1C2EL/q  
  return ( int & )i; `(EY/EsY  
  return ( int & )j; =\?KC)F*e  
最后执行i = j; BD9W-mF  
可见,参数被正确的选择了。 {(A Ys*5  
'ac %]}`-  
M"#xjP.  
-D0kp~AO4N  
*<zfe.  
八. 中期总结 vVmoV0kGt  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: x\GCsVy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f 6Bx>lh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ; 7[5%xM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `TOm.YZG  
@%fNB,H`  
diGPTV-?$  
ub6=^`>h  
kc\^xq~  
iu2{%S)w  
九. 简化 Je[wGF:%:$  
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。 try'%0}>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Qq(/TA0$-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hkee,PiiP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 } O8|_d  
  +-*/&|^等 CYmwT>P+*4  
2. 返回引用。 2}[)y\`t3  
  =,各种复合赋值等 l_y:IY$"  
3. 返回固定类型。 ogH{   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Lk6UT)C  
4. 原样返回。 f3]Z22Yq  
  operator, r:2G11[  
5. 返回解引用的类型。 Zx7Y ,0  
  operator*(单目) kFW9@ !9  
6. 返回地址。 \vXo~_-&  
  operator&(单目) {A2(a7vV  
7. 下表访问返回类型。 8TZNvN4u  
  operator[] _<|NVweFS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0{j] p^'<  
  operator<<和operator>> htj:Z:C`  
hMh8)S  
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。 Ro`9Ibqr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yf*^Y74  
h W6og)x  
template < typename Left > & xo,49`!  
struct value_return |?hNl2m  
  { F$7>q'#  
template < typename T > a_P8!pk+5  
  struct result_1 >}%  
  { 1~Zmc1]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a.#`>  
} ; E4 GtJ`{X  
Cb5;l~}L  
template < typename T1, typename T2 > {M96jjiInf  
  struct result_2 /qa{*"2Qo  
  { YD_hg#=n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4!64S5(7t  
} ; lM~ 3yBy  
} ; OaY.T  
P3UU~w+s  
oOlqlv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _ ]@   
NKd}g  
下面我们来剥离functor中的operator() I !=ew |  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sygxV  
d _ )5Ks}  
return l(t) op r(t) DJvmwFx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]1h W/!  
return op l(t) "`qmeZ$rg  
return op l(t1, t2) D^8]+2r  
return l(t) op S=B?bD_,c  
return l(t1, t2) op ,$s NfW  
return l(t)[r(t)] M?l/_!QB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fcz7   
4u- mE  
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: #m=TK7*v  
单目: return f(l(t), r(t)); vVQwuV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \!M6-kmi  
双目: return f(l(t)); S-l<+O1fy  
return f(l(t1, t2)); q#B=PZ'NA  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ut.%=o;&[  
m/@ ;N,K  
struct meta_divide !Hq$7j_  
  { 2o2jDQ|7  
template < typename T1, typename T2 > @6\Id7`Ea  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KT$Za  
  { /9T.]H ~  
  return t1 / t2; _)-t#Ve  
} fUj[E0yOF  
} ; dt&m YSZ}  
(7Su{tq  
这个工作可以让宏来做: P/i{_r  
hOZ:r =%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O*0%AjT6  
template < typename T1, typename T2 > \ c\A 4-08  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \PReQ|[ah  
以后可以直接用 {Tx"G9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $eHYy,,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 IAyyRl\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #&0G$~  
4Z8FLA+T,  
<O:}dXqZ  
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 : EA-L  
<@:RS$" i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FQY{[QvF~  
class unary_op : public Rettype 4JQd/;  
  { 0V;9v  
    Left l; XhEZTg;  
public : slUnB6@Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6z`l}<q  
s&v7<)*q  
template < typename T > Uh[MB wK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` 1Ui  
      { Kk.a9uKI}  
      return FuncType::execute(l(t)); ;wGoEN  
    } "&Q sv-9t  
1 S<E=7  
    template < typename T1, typename T2 > 5@QJ+@j|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F*u"LTH  
      { p^.qwP\P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); we:P_\6  
    } L%S(z)xX3  
} ; -gn!8G1  
2P35#QI[)  
|L9p.q  
同样还可以申明一个binary_op v 9k\[E?  
_2Zc?*4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,GeW_!Q[  
class binary_op : public Rettype _oz1'}=  
  { d1jg3{pwA  
    Left l; ql/K$#u  
Right r; )6 U6~!k  
public : q@i>)nC R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zv .#9^/y  
h2jrO9  
template < typename T > M!i["($_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M r-l  
      { Vh?5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SfSWjq  
    } #,[z}fq  
y^0 mf|  
    template < typename T1, typename T2 > gQQve{'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8|JPQDS7  
      { 8I8{xt4   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z`H|]${X  
    } - +<ai  
} ; h\T}$jgfWm  
PGd?c#v#  
J,G/L!Bp  
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 .R^R32ln  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M{z&h>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,_K y'B  
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。 nt:ZO,C:R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :(Ak:  
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。。。 HXm&`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3>>Ca;>$  
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) KzZfpdI92  
下面是修改过的unary_op ilRPV'S^  
/'4]"%i%3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y(<+=  
class unary_op '}l7=r   
  {  o,rK8x  
Left l; <=~*`eWV  
  GX+Gqj.  
public : -{2Vz[[  
XqLR2 d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,UYe OM2Ao  
h[bC#(  
template < typename T > 3mQ3mV:  
  struct result_1 "M;[c9  
  { &t U&ZH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {3T&6LA  
} ; z? Iu;X  
s .@Szq  
template < typename T1, typename T2 > qXprD.; }  
  struct result_2 qP[_!C.  
  { XL/V>`E@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o\<JG?P  
} ; FM=XoMP q  
e%km}mA  
template < typename T1, typename T2 > 5KNa-\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FKtG  
  { a8YFH$Xh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /2Z7  
} ')T*cLQ><  
]`q]\EH  
template < typename T > y*Gq VA[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^V~^[Yp  
  { R5 i xG9  
  return OpClass::execute(lt(t)); _'|C-j`u$  
} * V_b/Vt  
ef@F!s_fI  
} ; +4n}H}9l  
>]HvXEdNZ|  
#Vhr 1;j  
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 >guX,hx^  
好啦,现在才真正完美了。 8Ow#W5_3|  
现在在picker里面就可以这么添加了: '=H3Y_{oO  
2K^xN]]rG  
template < typename Right > B qo#cnlG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G%junS'zt  
  { as73/J6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :*vSC:q  
} de9e7.(2  
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。 zjTCq; G  
peew <SX  
WOeG3jMz?  
(Z0.H3  
Vp1Q^`a{G  
十. bind 9.:&u/e  
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。 FzOlM-)m   
先来分析一下一段例子 v8 II=9  
</B:Zjn  
%EYh*g{G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gW?Hd/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tiy#b8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r3Kx  
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。 /g1;`F(MS/  
我们来写个简单的。 ~<}?pDA}~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L<G6)'5W  
对于函数对象类的版本: i)/#u+Y1P  
(S?qxW?  
template < typename Func > aI;fNy /K  
struct functor_trait t]{, 7.S  
  { y#P _ }Kfo  
typedef typename Func::result_type result_type; gk}.L E  
} ; LWxP}? =  
对于无参数函数的版本: S#0C^  
cpH*!*S  
template < typename Ret > M=fhRCUB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ('`mPD,  
  { ~(L&*/c  
typedef Ret result_type; *c( J4  
} ; s]HJcgI  
对于单参数函数的版本: Gx|/ Jq  
#4AqWyp#f  
template < typename Ret, typename V1 > ivSpi?   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?btX&:j2P  
  { vos-[$  
typedef Ret result_type; ZSB;4 ?:h  
} ; fc<,kRp  
对于双参数函数的版本: #bb$Icmtk  
rW)}$|-Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w[uw hd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uZP( -}  
  { Qqd+=mgc  
typedef Ret result_type; #UnGU,J  
} ; QZ5%nJme_  
等等。。。 !MOcF5M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PkOtg[Z  
ZC&~InN  
template < typename Func > /AIFgsaY  
struct func_return ; X/'ujg  
  { :FixLr!q  
template < typename T > 618bbftx{  
  struct result_1 :io~{a#.2\  
  { t&C0V|s79$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;?gR,AKZ  
} ; G[ q<P  
'<wZe.Q!  
template < typename T1, typename T2 > kqCUr|M.P  
  struct result_2 m.U&O=]5  
  { V^\b"1X7N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rD>q/,X=\  
} ; /b{Ufo3v  
} ; i;67< f}-  
=I$:-[(  
j2|UuWU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Iy2AJ|d.  
)IuwI#pm  
template < typename Func, typename aPicker > Lf,C5 0  
class binder_1 3UcOpq2i\  
  { UvGX+M,z'  
Func fn; CasFj9,  
aPicker pk; hw&~OJeo  
public : tY?evsVgz  
6}_J;g\|  
template < typename T > Bn Nu/02.=  
  struct result_1 af/;Dr@  
  { >;X^+JH!)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7v(<<>  
} ; wHErF #xo  
z6OJT6<'  
template < typename T1, typename T2 > !M k]%  
  struct result_2 Z?'?+48xv4  
  { Wp=:|J   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6 wD  
} ; Eqh&<]q  
+B OuU#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .:;#[Z{-  
&&n-$WEl  
template < typename T > ="[6Z$R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E"%G@,|3*  
  { -\~x^5K  
  return fn(pk(t)); YfH+kDT  
} LMYO>]dg  
template < typename T1, typename T2 > -GL-&^3IjH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f>+:UGmP  
  { oz?6$oE(bt  
  return fn(pk(t1, t2)); M+\LH  
} 5?MKx!%  
} ; cK2Us+h  
S]DYEL$  
"cX*GTNi8  
一目了然不是么? V, e  
最后实现bind p:qj.ukw  
j=w`%nh4"f  
qo0]7m7|  
template < typename Func, typename aPicker > q*{Dy1Tj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aEqDxr6  
  { -cWxS{vO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n]%yf9,w  
} E9S&UU,K  
L3X[; |v}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h+Tt+ Q\  
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。 w77"?kJ9X  
J+8T Ie  
十一. phoenix Gw Z(3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: btU:=6  
X6: c-  
for_each(v.begin(), v.end(), 3+r8yiY  
( Uzd\#edxJ  
do_ v"smmQZik  
[ #k<j`0kiq  
  cout << _1 <<   " , " ,(CIcDJ2U_  
] 0~j0x#  
.while_( -- _1), 6}e"$Ee}9  
cout << var( " \n " ) )3~):+  
) [?Q$b5j/M  
); +0WI;M4i  
mw&)j R$&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: giz#(61j^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor OO+QH 2j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DU-&bm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G2}e@L0  
+eD+Z.{  
gEU|Bx/!=  
template < typename Cond, typename Actor > sYb(g'W*'  
class do_while ;-X5#  
  { '`Iuf\  
Cond cd; 7{e*isV  
Actor act; @s;qmBX4  
public : Q'S"$^~{  
template < typename T > k\a&4v  
  struct result_1 JA~v:ec  
  { X,8 ]g.<  
  typedef int result_type; :;]iUjiC8  
} ; cfd7)(6  
T#e ;$\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7B,a xkr  
i>68gfx  
template < typename T > .0>2j(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aM|^t:  
  { s!j[Ovtx  
  do _]whHS+  
    { 6vQCghI  
  act(t); !nkjp[p  
  } 5L4{8X0X8  
  while (cd(t)); 3KW4 ]qo~  
  return   0 ; gK8{=A0c  
} zn'F9rWx>  
} ; F"<TV&xf  
5J4'\M  
A7qKY-4B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .v{ok,&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 o1 kY|cnGH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 89[5a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ub/9T-#l  
下面就是产生这个functor的类: = j,Hxq  
Y[ciT)  
TxD,A0  
template < typename Actor > 54%@q[-  
class do_while_actor 'dstAlt?  
  { 58@YWv Ak  
Actor act; EBX+fzjQo  
public : >qBQfz:U>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fGtUr _D  
j:;[Y`2  
template < typename Cond > :"9P {xe^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #DI%l`B  
} ; yIL6Sb  
z_^Vgb]  
l$~3_3+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eiV[y^?  
最后,是那个do_ eI7FbOze  
i0y^b5@MOb  
V9 dRn2- [  
class do_while_invoker Gb\Nqx(  
  { 8AK=FX&@&  
public : ;ctJ9"_g  
template < typename Actor > >vPDF+u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <n)J~B^  
  { Az}.Z'LJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5mxYzu;#]  
} u._B7R&>  
} do_; `EUufTYi  
&]'{N69@d?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oWu2}#~z_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T5g}z5~"  
最后来说说怎么处理break和continue x9s 7:F  
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。 =skw@c ^  
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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