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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /CN^">|_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N8l(m5Kk,k  
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, p,9eZUGy  
E8Wgm 8  
Ye_)~,{,p  
aKC3T-  
  class filler m:~s6c6H  
  { =jmn  
public : =lG5Kc{B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ef!V EtEOv  
} ; S<LHNZu|^A  
|&TRN1  
Jj'~\j  
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+fi g{<b  
&`63"^y  
/5_!Y >W  
E-i rB/0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vV| u+v{  
:U<`iJwY  
0BIH.ZV#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F/}PN1#T  
sEL[d2oO  
=2{^qvP  
C;;dCsiV5  
二. 战前分析 ?!-2G  
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。 y)!K@  
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 e2%Y8ZJG.  
O- &>Dc  
>9|/sH@W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,y?0Iwf  
  /* --------------------------------------------- */ (Y!@,rKd   
vector < int *> vp( 10 ); f|_iHY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WrL&$dEJ?M  
/* --------------------------------------------- */ nYMdYt04sl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xq.,7#3  
/* --------------------------------------------- */ >e"CpbZ'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4S@^ym  
  /* --------------------------------------------- */ A3bE3Fk$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ah28D!Gor  
/* --------------------------------------------- */ Q5/".x^@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c ++tk4  
}ruBbeQ  
$GYcZN&  
]7-*1kL8=~  
看了之后,我们可以思考一些问题: =\?KC)F*e  
1._1, _2是什么? N%:QaCZKw  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &aaXw?/zr  
2._1 = 1是在做什么? gz-}nCSi  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 a}+|2k_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ZPY#<^WOzr  
Qhsh{muw(  
+hRAU@RA  
三. 动工 Lt.a@\J'_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <MI>>$seiJ  
@]t}bF]  
7g cr$&+e  
:03w k)  
template < typename T > `\P#TBM  
class assignment `[w:l[i  
  { |#Bz&T  
T value; 8/x@|rjW  
public : S v$%-x^t  
assignment( const T & v) : value(v) {} Oj6-  
template < typename T2 > b'4{l[3~nl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g>A*kY  
} ; B)O{+avu  
X<m#:0iD  
D|@*HX@_Xp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 htj:Z:C`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r*fZS$e  
HP^<2?K  
D$+9`  
(PE x<r1   
  class holder i<l_z&  
  { p?2 \9C4  
public : 9`81br+~  
template < typename T > k*d0ws#<l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {M96jjiInf  
  { t23uQR#>b_  
  return assignment < T > (t); 3,=97Si=  
} 9q5jqFQ  
} ; $n\{6Rwb  
> L_kSC?  
,RjE?M%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: f 1s3pr??  
:}'5'oVG  
  static holder _1; f?vbIc`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4&%0%  
3m%oXT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ybNo`:8 A;  
而不用手动写一个函数对象。 P/i{_r  
q@k/"ee*?  
1T&NU  
B' }h6ZH  
四. 问题分析 =r z7x  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yp}J+/PX}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6S K;1Bp-{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #uTNf78X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4JQd/;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HiAj3  
c8z6-6`i0  
五. 问题1:一致性 5j'7V1:2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3.?G,%S5.$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |5il5UP  
+4L]Z ;k  
struct holder 'q>2WP|UY9  
  { D6+^Qmu"p  
  // YV%y KD  
  template < typename T > (KG2X  
T &   operator ()( const T & r) const df\^uyD;  
  { >EE}P|=-  
  return (T & )r; HxUJ 0Q  
} \ -n&z;`  
} ; |P_voht  
Cb4.N 8  
这样的话assignment也必须相应改动: {L'uuG\9U  
79&=MTM  
template < typename Left, typename Right > wjtFZGx&  
class assignment F\u]X  
  { u@]rR&h`  
Left l; tJe5`L  
Right r; , wXixf2  
public : g)!d03Qoy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CwjKz*'[g  
template < typename T2 > 953GmNZ7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i/{dD"HwM  
} ; v[~~q  
>//yvkZ9,  
同时,holder的operator=也需要改动: jXPf}{^  
mX/'Fta  
template < typename T > zK_Q^M`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LbkQuq/d  
  { f_|pl^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %y)]Q|  
} y(<+=  
~%eZQgqA*  
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。 :W.pD:/=v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I*z|_}$  
lLur.f  
return l(rhs) = r; #.<Dq8u  
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。 !_q=r[D\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QVF561Yz  
P^aNAa  
template < typename Tp > !k<k]^Z\  
class constant_t ZU$QwI8  
  { C%#w1k  
  const Tp t; 1@t8i?:h  
public : 6W< Ig;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wwNkJ+  
template < typename T > a|5<L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !q~f;&rg  
  { PYwGGB-  
  return t; xyP 0haE  
} * V_b/Vt  
} ; 6<%b}q9Mo  
>]HvXEdNZ|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,V9 r2QY  
下面就可以修改holder的operator=了 R2==<"gq  
&lo<sbd.  
template < typename T > 8%`h:fE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e<{waJ1  
  { -k  }LW4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vjVa),2  
} _H@8qR  
]|N"jr?7H  
同时也要修改assignment的operator() B1j^qoC.5  
)8taMC:H^  
template < typename T2 > | 2GrOM&S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FzOlM-)m   
现在代码看起来就很一致了。 .] 0:`Y,;  
sDvy(5  
六. 问题2:链式操作 V, e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j=w`%nh4"f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @33-UP9o  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xW'(]Z7_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 n]%yf9,w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2<+9lk  
}MV=t7x9+  
template < typename T > w77"?kJ9X  
struct result_1 ,xIWyI.  
  { btU:=6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9@z"~H  
} ; U*Pi%J  
#3Jn_Y%P.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0Bhf(5  
6\?< :Qto  
template < typename T > L-(.v*  
struct   ref T=->~@5  
  { b$'}IWNV  
typedef T & reference; k-\RdX)E  
} ; .TetN}w  
template < typename T > giz#(61j^  
struct   ref < T &> <lwkjt=RV  
  { v}\Nx[}  
typedef T & reference; ,_2ZKO/k$  
} ; QWV12t$v  
cp>1b8l6?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X,h"%S<c#H  
)R'~{;z }  
template < typename T > m`Ver:{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =%V(n{7=  
  { $Y5m"wySZ  
  return l(t) = r(t); y6nPs6kR  
} ,P9q[  
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。 wR=WS',  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6vQCghI  
na1*^S`[  
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 $kef_*BQg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g",htYoEnj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 / `Glf|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B#T4m]E/  
最后的布局是: %Z=%E!*  
                Add VgO:`bDF  
              /   \ i7/I8y  
            Divide   5 AsW!GdIN  
            /   \ $ RDwy)9  
          _1     3 MIJ^ n(-G  
似乎一切都解决了?不。 $ kA'9Y  
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。 6RLYpQ$+  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 r{T}pc>^  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kgV_*0^  
:q0TS>l  
template < typename Right > 0//?,'.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [Grd?mc#  
Right & rt) const As;@T$G  
  { =-e` OHA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^"e|)4_5\  
} 5HZt5="+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }9GD'N?4  
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。 \Y0o~JD  
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。 0 xUw}T6  
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。 .BR2pf|R  
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。 M6 W {mek  
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? 75+#)hNa!P  
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: +M"Fv9  
*t JgQ[  
template < class Action > V kA$T8  
class picker : public Action s^@?+<4:  
  { 3:Mq4 0]x  
public : Y%FQ]Q=+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \<}4D\qz  
  // all the operator overloaded  {hzU  
} ; D+Ke)-/  
'Olp2g8=  
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。 3 ?1qI'5  
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: \pXs&}%1,F  
6V"|  
template < typename Right > F3XB};  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "B~c/%#PH  
  { QUPZe~G>L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PgeC\#;9  
} G% |$3  
H]6i1j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Aj854 L(!  
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。 `OL@@`'^{S  
f4JmY1)@  
template < typename T >   struct picker_maker TY(B]Q_o  
  { 0]3 ,0s $}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r\OunGUP  
} ; U7)#9qS4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n9 LTrhLqp  
  { [1-1^JY  
typedef picker < T > result; 5s=ZA*(sY  
} ; {t.5cX"[  
*>lh2ssl L  
下面总的结构就有了: i++a^f  
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。 DChqcdx~~  
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。 JHxy_<p/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0rt@4"~~w  
至此链式操作完美实现。 B6N/nCvHK  
k<.$7Pl3U  
+3a} ~pW  
七. 问题3 <G9HVMiP  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {|KFgQ'\  
03ol6y )C  
template < typename T1, typename T2 > Dl a }-A:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `D44I;e^1;  
  { jL }bGD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U$*AV<{%   
} f9" M^i  
wzXIEWJ  
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: v r=va5  
;6 ?a8t@  
template < typename T1, typename T2 > JPH! .@  
struct result_2 /|<Pn!}J  
  { xRX2u_f$<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y X`BX$  
} ; lOp7rW]$  
K nl`[Nl  
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? J!{t/_aw  
这个差事就留给了holder自己。 >>cb0fH5  
    &$$o=Yg,  
[P'"|TM[ ~  
template < int Order > ]u]BxMs  
class holder; L;7u0Yg  
template <> w#XD4kwQG  
class holder < 1 > i/C`]1R/  
  { .+07 Ui]I!  
public : 43VBx<"  
template < typename T > |)+s,LT5  
  struct result_1 HUA{ P%  
  { ?XlPK Y  
  typedef T & result; rD\)ndPv  
} ; fN_qJm#:$y  
template < typename T1, typename T2 > ] 6X;&=H  
  struct result_2 `f[  
  { 'OACbYgG  
  typedef T1 & result; /E39Z*  
} ; W ZT) LYA  
template < typename T > z/I\hC9i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2il`'X  
  { +a'LdEp  
  return (T & )r; Ud_7>P$a  
} )n&6= Li  
template < typename T1, typename T2 > {>3J96  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '8yCwk  
  { \8Hs[H!  
  return (T1 & )r1; 0clq}  
} q$;j1X^  
} ; q'Nafa&a)  
#z1/VZ  
template <>  :I{9k~  
class holder < 2 > j"A<qI  
  { lu?:1V-  
public : bzXeG;c<7  
template < typename T > O'Q,;s`uC  
  struct result_1 i5,yrPF  
  { G J{XlH  
  typedef T & result; 3L CT-rp  
} ; 8 :;]tt  
template < typename T1, typename T2 > -@tj0OHg  
  struct result_2 M2$Hb_S{  
  { p/qu4[Mm  
  typedef T2 & result; MtVvi6T  
} ; Hz"FGwd  
template < typename T > KO\-|#3y>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tVe =c  
  { AQ?;UDqU  
  return (T & )r; ~>H,~</`  
} k. NJ+  
template < typename T1, typename T2 > .Y0O.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const va:<W H  
  { 6V"u ovN2  
  return (T2 & )r2; !' 0PM[  
} GkIhPn(d  
} ; ucJ}KMz  
?t<g|H/|6  
{;|pcx\L6~  
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> >。 po(pi|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (< >Lfn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f62rm[  
2+/r~LwbK  
return l(i, j) = r(i, j); DK?Z   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /1p5KVTKv  
D@O5Gd  
  return ( int & )i; P3IBi_YyG1  
  return ( int & )j; wwRPfr[  
最后执行i = j; ACy}w?D<  
可见,参数被正确的选择了。 lQiw8qD  
xkRS?Q g  
=1k%T{>  
s)fahc(@E  
Rc3!u^?u  
八. 中期总结 6.a5%:  
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: <Y6zJ#BD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +$#<gp"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UmvnVmnv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sVBr6 !v=  
xMNQT.A  
d=meh4Y  
by0K:*C  
Wz #Cyjo  
,*dLE   
九. 简化 k \qFWFR  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5jso)`IL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M)!"R [V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: qjhk#\y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |pv$],&&:  
  +-*/&|^等 M]p-<R\  
2. 返回引用。 Y#Q!mbp  
  =,各种复合赋值等 zwU[!i)  
3. 返回固定类型。 ]Ml  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +p63J  
4. 原样返回。 {Q37a=;,  
  operator, 7M4J{}9  
5. 返回解引用的类型。 +v 3: \#  
  operator*(单目) n42\ty9  
6. 返回地址。 ^\Z+Xq1~/  
  operator&(单目) h@NC#Iod  
7. 下表访问返回类型。 qPD(D{,f$  
  operator[] m7y[Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FG[rH]   
  operator<<和operator>> A-:k4] {%P  
jc)7FE  
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。 8U(o@1PT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $A9Pi"/*z  
ohq Thl  
template < typename Left > +a^gC  
struct value_return !L9OJ1F  
  { 2b"DkJj'  
template < typename T > [.fh2XrVM  
  struct result_1 8ta @@h  
  { 'nGUm[vh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c'tQA  
} ; z2t+1 In,  
7`;f<QNo  
template < typename T1, typename T2 > Pb>/b\&JS  
  struct result_2 &l7E|.JE  
  { cjPXrDl{\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KzO"$+M  
} ; El5} f4sl  
} ; ceE]^X;p  
$Q8 &TM}E  
RYEZ'<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g?v(>#i  
$U]T8;5Q  
下面我们来剥离functor中的operator() uStAZ ~b\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2=Naq Ht(  
;\2Z?Kq  
return l(t) op r(t) dREY m}1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T8z?_ *k  
return op l(t) I_v}}h{  
return op l(t1, t2) Cn3 _D  
return l(t) op j8&NscK)  
return l(t1, t2) op %r(WS_%K|  
return l(t)[r(t)] |} b+$J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nPXP9wmh4x  
}psRgF  
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: ZAgXz{!H(  
单目: return f(l(t), r(t)); &R<aRE:+R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g) u%?T  
双目: return f(l(t)); %/ y=_G  
return f(l(t1, t2)); +,>%Yb =EA  
下面就是f的实现,以operator/为例 0W*{ 1W  
{s0%XG1$  
struct meta_divide Om0$6O  
  { @Uez2?  
template < typename T1, typename T2 > TSP%5v;Dh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6^] |  
  { zg<-%r'$  
  return t1 / t2; *tF~CG$r  
} ja_8n["z  
} ; (CxA5u1|l  
g;63$_<  
这个工作可以让宏来做: H/O.h@E4X  
DQXUh#t\(]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AYA{_^#+3  
template < typename T1, typename T2 > \ MJ)lZ!KZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %)JEYH7Z  
以后可以直接用 w'H'o!*/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }~I!'J#)  
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  h$l/wn  
(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。。。) pD$4nH4KST  
rY_~(?XS  
`uMEK>b  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ccuGM WG*  
^Qs}2%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K?^;|m-  
class unary_op : public Rettype w== BSH[  
  { {q0+PzgP  
    Left l; c1'@_Is  
public : AatSN@,~z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |RiJ>/ MK\  
:X;G]B .  
template < typename T > 8v"rM >[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n N<N~  
      { 9*)&hhBs,  
      return FuncType::execute(l(t)); K&L!O3#(  
    } nj[TTnd Jt  
K~ eak\=  
    template < typename T1, typename T2 > ]ZY2\'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pp8S\%z~h  
      { QJ2]8K)+C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )O1]|r7v  
    } (0$~T}lH  
} ; k)p` x"To  
,"%C.9a  
<&5z0rDKWw  
同样还可以申明一个binary_op +K 4XMf  
gmL~n7m:K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )0"Q h  
class binary_op : public Rettype @j46Ig4~b  
  { nh} Xu~#_  
    Left l; U zy@\  
Right r; ,-c,3/tyA  
public : Ds`e-X)O;\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G]K1X"W?  
Ln& pe(c  
template < typename T > @Kpm&vd(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U%q)T61  
      { Q dj(D\.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RM2Ik_IH[l  
    } gX}'b\zxC  
1b5Z^a<u  
    template < typename T1, typename T2 > (Z),gxt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t;8)M $ p  
      { O<m46mwM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b;i*}4h!  
    } 'oa.-g5  
} ; z74JyY  
|L<JOQ  
F @PPhzZ  
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 m eF7[>!U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x@ -K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4) 8k?iC*  
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。 ?%O>]s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `Skvqo(5:  
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。。。 ~;"eNg{ T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2I.FSR_G?  
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) uyj!$}4  
下面是修改过的unary_op < 5zR-UA>  
r:QLU]   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }+,Q&]>~  
class unary_op |~9rak,  
  { TegdB|y7O  
Left l; t[|oSF#i  
  t^#1=nK  
public : 6uRE9h|  
ql?w6qFs]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )~'UJPK  
}<Ydj .85  
template < typename T > 1mFH7A($  
  struct result_1 }8O9WS  
  { 7 [Us.V@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  ][ $UN  
} ; ?$pNduE  
}9OMXLbRv  
template < typename T1, typename T2 > %JeND XbI4  
  struct result_2 5gz^3R|`f  
  { |~9jO/&r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IOHWb&N6  
} ; xU;SRB   
qnP4wRpr  
template < typename T1, typename T2 > +w0Wg.4V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G4 7^xR  
  { `^#Rwn#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h7]+#U]mi  
} C|y^{4 |R  
;D'm=uOl  
template < typename T > rfDGS%!O%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u>fs yn9c  
  { /)K')  
  return OpClass::execute(lt(t)); Zbo4{.#  
} imOIO[<;  
;adZ*'6u  
} ; L|[i<s;  
0+mR y57  
5c5!\g~'  
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 <MEm+8e/s6  
好啦,现在才真正完美了。 1c,#`\Iikd  
现在在picker里面就可以这么添加了: f@sC~A. 9\  
%)V=)l.j  
template < typename Right > R&1>\t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8j Cho  
  { $mxG-'x%K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B1X&O d  
} bfeTf66c  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 I=DVMG|  
zd$'8/Cq  
Q`i@['?p  
+.djC3^:  
@+;.W>^h  
十. bind Jk{SlH3'  
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。 *6JA&zj0B  
先来分析一下一段例子 /Ey%aA4v  
{]Mwuqn  
`U0XvWPr[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h]@'M1D%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N+~ MS3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N5 sR  
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。 uou "s9  
我们来写个简单的。 o4: e1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >~d'i  
对于函数对象类的版本: 8Z}%,G*n  
(KO]>!t  
template < typename Func > bV:<%l]  
struct functor_trait O<fy^[r:`  
  { 2KO`+  
typedef typename Func::result_type result_type; ]U@~vA#''  
} ; lDBAei3iB  
对于无参数函数的版本: yIiVhI?X  
a /]FlT  
template < typename Ret > zw'%n+5m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3'p 1m`8  
  { L5UZ@R,  
typedef Ret result_type; UZsvYy?  
} ; XX-(>B0L  
对于单参数函数的版本: [qY yr  
_{):w~zi  
template < typename Ret, typename V1 > cK[=IE5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h [Sd3Z*  
  { Z=$-S(>J  
typedef Ret result_type; KKQT?/ {b  
} ; =84EX<B  
对于双参数函数的版本: NxA4*_|H9  
]Ndy12,M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lA4-ZQ2Zp[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kE6/d,  
  { R68:=E4  
typedef Ret result_type; iN[6}V6Sm  
} ; ]'n4e*  
等等。。。 k|>yFc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C ]B P}MY<  
byP<!p*  
template < typename Func > 34CcZEQQ  
struct func_return ]}Ys4(}  
  { LV1drc  
template < typename T > 2\&3x} @  
  struct result_1 S;t`C~l\  
  { 67/\0mV:~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #c' B2Jn  
} ; GwXhn2  
zqt%x?l  
template < typename T1, typename T2 > Y6Y"fb%K  
  struct result_2 {d#sZT  
  { #?\(l%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; THy?Y  
} ; :!cK?H$+  
} ; E,ilJl\  
RX{} UmU<  
:Hb`vH3 x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 du'`&{_/  
|Wa.W0A  
template < typename Func, typename aPicker > ^uG^>Om*  
class binder_1 *@^@7`W  
  { l-nH  
Func fn; |RD )pvVM  
aPicker pk; }&L%c>  
public : x'?p?u~[  
Nw9:Gi  
template < typename T > yK&  
  struct result_1 "doiD=b  
  { N3lz-vP-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~a4Y8r  
} ; p-\->_9)y`  
$nW9VMa  
template < typename T1, typename T2 > rZ n@i  
  struct result_2 #^]vhnbN  
  { zx$1.IM"4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xDl; tFI  
} ; ig YYkt  
:JX2GRL4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LjGZp"&{  
hi$AZ+  
template < typename T > W 2[]m>;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'nM4t  
  { :Cx|(+T  
  return fn(pk(t)); S2\;\?]^~  
} _#r00Ze  
template < typename T1, typename T2 > (p12=EB<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p[xGL } +\  
  { "@hd\w{.  
  return fn(pk(t1, t2)); zdU 46|!u  
} A-uIZ zC  
} ; >"=DN5w ,S  
-@_v@]:  
3+uL@LXd  
一目了然不是么? NZ i3U  
最后实现bind _iq62[i3^  
YI7M%B9Lj  
>l AtfN='  
template < typename Func, typename aPicker > "|1iz2L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I-g/ )2  
  { %>=6v} f,+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [yk-<}#B  
} m#8[")a$"  
#6ePwd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LOi}\O8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 O8bxd6xb  
Mhti  
十一. phoenix /QyKXg6)l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f4Y)GO<R]  
0&]1s  
for_each(v.begin(), v.end(), uz{RV_IX7  
( 7g"u)L&32  
do_ io+V4m  
[ ?hkOL$v<9}  
  cout << _1 <<   " , " '-RacNY  
] =8?Kn@nMN  
.while_( -- _1), HVHv,:bPo  
cout << var( " \n " ) Yjjh}R#  
) (XVBH 1p"  
); %k1Pyv;]  
sg^|dS{3D  
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: q iOJ:'@  
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 p8!T) ?|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pzz* >Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ciS,  
g5@g_~ g  
.N qXdari  
template < typename Cond, typename Actor > z2uL[deN'"  
class do_while LjBIRV7  
  { O[C4xq  
Cond cd; (6S'wb  
Actor act; 8 XB[CbO  
public : 2aM7zP[Z  
template < typename T > e(? w h   
  struct result_1 + t5SrO!`  
  { _VK I@   
  typedef int result_type; C}RO'_Pq  
} ; 8D*nU3O   
h)HEexyRg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hF,|()E[  
2jFuF71  
template < typename T > IW0S*mO$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -r={P _E6  
  { !ajBZ>Q  
  do q<dG}aj  
    { ?;ok9Y  
  act(t); N ,Eap KG  
  } &J>e; X  
  while (cd(t)); f"ndLX:'}  
  return   0 ; )XN_|zCk  
} \VNu35* J|  
} ; & o5x  
zt(lV  
8=`L#FkRp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -]Z7^  
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。 Muo E~K2  
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。 q!$s<n  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 94"+l@K  
下面就是产生这个functor的类: .^Sgl o  
'ToE Y3  
nkW})LyB\  
template < typename Actor > ?=? _32O  
class do_while_actor H7zN|NdNw  
  { +%JBr+1#\  
Actor act; {R}F4k  
public : sQJ\{'g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e4S@ J/D  
6"Uu;Q  
template < typename Cond > M@Th^yF+8H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H;/do-W[  
} ; ~g{j)"1  
+\eJxyO  
XF!L.'zH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uvId],dQ5  
最后,是那个do_ !HY^QK  
2n<Mu Q]  
m2PUU/8B/  
class do_while_invoker my (@~'  
  { AV5={KK  
public : [o)K1>>7  
template < typename Actor > Aa ~W,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F.[%0b E  
  { 1}(22Q;  
  return do_while_actor < Actor > (act); B=|R?t (*  
} C[J9 =!t  
} do_; 1d5%(:@  
&6eo;8 `U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }]x \ `}o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l6  G6H$  
最后来说说怎么处理break和continue eZ'8JU]  
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。 M\]lNQA  
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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