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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [#=IKsO'R6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %afN&T  
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, 7fI2b,~  
7nm'v'\u+V  
,,SV@y;  
hK,a8%KnFA  
  class filler 5cGQ`l  
  { FnKC|X  
public : Fw\g\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \TZSn1isZX  
} ; e)= " Fq!  
ZNVrja*  
Sn S$5o  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b'``0OB)  
z&cM8w:  
| C^.[)  
k#bG&BF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FDFwx|  
;L,i">_%u[  
Xp] jF^5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j7U&a}(  
1fvN[  
PB *v45  
e|?eY)_  
二. 战前分析 2eHVl.C5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l\F71pwSI  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Nm !~h|3  
[YP{%1*RM  
[GPCd@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j+fib} 8}  
  /* --------------------------------------------- */ J5(0J7C  
vector < int *> vp( 10 ); iciKjXJ :  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4Q/{lqG  
/* --------------------------------------------- */ OP<N!y?[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *Y?oAVkz  
/* --------------------------------------------- */ 4(*PM&'R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )Gavjj&uJ  
  /* --------------------------------------------- */ {G0=A~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @I}VD\pF  
/* --------------------------------------------- */ =&6sU{j*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .%y'q!?  
;>>n#8`  
41R6V>e@9J  
?"*JV1 9  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9/! 1J  
1._1, _2是什么? 5x%Blkx  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 51JB,}dGH}  
2._1 = 1是在做什么? K-~gIlbQ`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JO*/UC>"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BPa,P_6(  
CIz0Gjtx6m  
Q^ZM|(s#  
三. 动工 7*j!ZUzp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F)KR8 (  
9Vqy<7i1  
>s 6ye  
^D5Jqh)  
template < typename T > V*ao@;sD  
class assignment 76"4Q!  
  { DI8<0.L  
T value; `3 i<jZMG  
public : e@qH!.g)  
assignment( const T & v) : value(v) {} -$?t+ "/E  
template < typename T2 > `vMhrn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p J_+n:_{  
} ; ~uH_y-  
S :8  
70GBf"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'AX5V-t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l 9 wO x  
yhYF "~CM  
PcEE`.  
Yb-{+H8{J  
  class holder mE`qA*=?  
  { SOq:!Qt  
public : W^H3=hZ  
template < typename T > 9sT5l"?g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $:%E<j 4Dn  
  { );%H;X+x  
  return assignment < T > (t); _crhBp5@T3  
} ka!v(j{E  
} ; A$r$g\5+  
qx b]UV,R  
MW6z&+Z  
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: DrKB;6  
?WHf%Ie2(  
  static holder _1; #H w(w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cLl~4jL  
u*v<dsGQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qw:!Rw,x  
而不用手动写一个函数对象。 E0R6qS:'  
BaW4 s4u  
uZtN,Un  
p d#Sn+&rf  
四. 问题分析 >iae2W`  
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。 g&c ~grD  
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。 8k95IJR1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oR&z,%0wMK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jtlRom}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *9"x0bth  
n V7Vc;  
五. 问题1:一致性 o^vX\a?`u  
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@Vv%w9H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VJqk0w+  
]vlBYAW'  
struct holder R`cP%7K  
  { o(oOB  
  // X0u,QSt' O  
  template < typename T > q9_ $&9  
T &   operator ()( const T & r) const RC/ 3\ '  
  { 4_kN';a4Q  
  return (T & )r; tLWw< )t  
} Bj1%}B  
} ; R ,qQC<  
];LFv5"  
这样的话assignment也必须相应改动: 0mujf  
u*G<?  
template < typename Left, typename Right > a&x:_vv  
class assignment )^ Y+Vn  
  { X n$ZA-  
Left l; R,G*]/r`  
Right r; :R,M Y"(  
public : Ha`N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nf/?7~3?[  
template < typename T2 > b/'c h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Mg.%&vH\  
} ; X+aQ 7^"s  
GYx0U8MJ[e  
同时,holder的operator=也需要改动: )Xjn:  
Q+=pP'cV  
template < typename T > tO 8\} u4c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *z?Uh$I4  
  { 3$nK   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^obuMQ;  
} 9pqsr~  
V_gl#e#  
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。 b<00 %Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yx5e  
Sl G v  
return l(rhs) = r; E7fQ9]  
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。 I_<XL<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e4tIO   
MqnUym  
template < typename Tp > 0I)$!1~O)  
class constant_t {siOa%;*  
  { G kjfDY:  
  const Tp t; >#|%'Us  
public : eo0-aHs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _-TplGSO=c  
template < typename T > X ha9x,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I "AjYv4R  
  { D=-}&w_T"  
  return t; v.Ba  
} jW\:+Taq  
} ; ;7lON-@BI  
[yXmnrxA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^-_*@e*JE  
下面就可以修改holder的operator=了 TVD~Ix  
sllT1%?  
template < typename T > "l56?@-x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'dwT&v]@  
  { -I|xW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0 N,<v7PX  
} t]LiFpy2IC  
a:)FWdp?9  
同时也要修改assignment的operator() I9S;t _Z<  
OOqT0w N  
template < typename T2 > il5C9ql$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JXK\mah  
现在代码看起来就很一致了。 X&pYLm72;  
#{8I FA  
六. 问题2:链式操作 i)o;,~ee  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EL?(D  
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。 "CT}34l  
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。 N-M.O:p  
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。 Tn}`VW~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N'v3 |g  
)hZ7`"f,ZN  
template < typename T > y|5s  
struct result_1 r)iEtT!p*  
  { ~T1W-ig4[*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uQ5h5Cfz  
} ; -F~DOG%  
;5j|B|v  
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: %":3xj'EEI  
r<UVO$N  
template < typename T > AHb_BgOU*  
struct   ref VL9wRu;  
  { egaX[ j r  
typedef T & reference; =Zq6iMD  
} ; S}@7Z`  
template < typename T > y&NqVR=   
struct   ref < T &> p R'J4~  
  { )7>GXZG>=  
typedef T & reference; X.fVbePxUU  
} ; 4XN \p  
PftK>,+,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -+*h'zZ[<w  
F^yW3|Sb  
template < typename T > iHD!v7d7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2LwJ%!  
  { ]@&X*~c^Z  
  return l(t) = r(t); h6h6B.\ Ld  
} Ei4^__g\'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  =}`d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ic2 D$`M  
u&:N`f  
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 2Vx4"fHP#N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y(COB6r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~:a1ELqVw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UM7@c7B?  
最后的布局是: {[H_Vl@  
                Add / FcRp,"  
              /   \ 9{u8fDm!  
            Divide   5 {*yvvb  
            /   \ U#3N90,N=  
          _1     3 9-42A7g^C  
似乎一切都解决了?不。 nGF +a[Z  
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。 QQl.5'PP  
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。 -zg*p&F  
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: /Y0~BQC7!  
tdm7MPM  
template < typename Right > PtfG~$h?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b RR N  
Right & rt) const UQl?_ [G  
  { F!vrvlD`s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j 6qtR$l|  
} 7V"?o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N<)CG,/w[M  
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。 @>8(f#S%  
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。 7Nq< o5  
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。 Vebv!  
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。 @;/Pl>$|'G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?H=YJK$k  
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: sVFO&|L  
W:r[o%B  
template < class Action >  SodYb  
class picker : public Action 'Hv=\p4$1  
  { q>f|1Pf  
public : X]+z:!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,0\P r  
  // all the operator overloaded |!hN!j*)  
} ; BBDt^$  
<:ptNGR  
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。 5-2#H?:U  
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: 6BH P#B2j  
d<_#Q7]I4  
template < typename Right > XpIl-o&re  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f=paa/k0  
  { S pIdw0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KvY1bMU!  
} &e)V!o@wJV  
T%O2=h\} E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U^ ;H{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。 #,CK;h9jy!  
=g{Hs1W  
template < typename T >   struct picker_maker IutU ~%wv  
  { jUGk=/*]e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'bn$"A"{o  
} ; 1+v!)Y>Z&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m5 l,Lxj  
  { pE381Cw  
typedef picker < T > result; k7)<3f3&S.  
} ; [m0G;%KR/  
s`I]>e  
下面总的结构就有了: g]Z@_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2P,{`O1]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 } e]tn)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /Y0oA3am  
至此链式操作完美实现。 w)Z-, J  
RYZM_@ 5$t  
XCj8QM.o  
七. 问题3 <%"o-xZq7C  
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。 su0q 2.  
o2R&s@%0@B  
template < typename T1, typename T2 > }9~U5UXWU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P2g}G4qf  
  { tJII-\3"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e'T|5I0K  
} IiM=Z=2  
N?v}\P U  
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: [! Zyp`:  
ZZrv l4h  
template < typename T1, typename T2 > B3Daw/G  
struct result_2 /3j3'~0  
  { ]N{jF$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xq%ijo  
} ; f0"_ {\  
Bmv5yc+;  
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? ;4k/h/o1#  
这个差事就留给了holder自己。 8fA8@O}  
    ,qwVDYJ  
kE854Ej  
template < int Order > 6vf<lmN  
class holder; P~h 0Ul  
template <> mbXW$E-&R2  
class holder < 1 > [ z,6K=  
  { .TO#\!KBv  
public : -cgMf\YF  
template < typename T > <Y)Aez  
  struct result_1 l0lvca=;  
  { /)<Xoa  
  typedef T & result; ~(}n d  
} ; G]T&{3g-.  
template < typename T1, typename T2 > +Uxt xl'  
  struct result_2 IHwoG(A~<  
  { q0KGI/5s4+  
  typedef T1 & result; bKQ_{cR  
} ; BHpj_LB-P  
template < typename T > r#B{j$Rw   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const juEH$7N !  
  { lyw)4;wt\  
  return (T & )r; gg@Ew4L&  
} I[KAW"  
template < typename T1, typename T2 > eE" *c>I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2`A\'SM'4  
  { AA5UOg\jI  
  return (T1 & )r1; B pp(5  
} WDF6.i ?  
} ; )j}v3@EM5  
-IS$1  
template <> jdd3[  
class holder < 2 > A'suZpL  
  { /X;! F>  
public : ^&\<[\  
template < typename T > m%U$37A 1  
  struct result_1 y4,t=Gq7^  
  { =U}!+ 8f  
  typedef T & result; H]( TSt<Q"  
} ; s]Z++Lh<{  
template < typename T1, typename T2 > ql7N\COoq  
  struct result_2 t;W'<.m_  
  { Cf.(/5X  
  typedef T2 & result; tS[%C)  
} ; E&0]s  
template < typename T > naM=oSB(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D<lVWP  
  { :oytJhxU  
  return (T & )r; ~vKDB$2  
} /;WFRp.  
template < typename T1, typename T2 > $?y\3GX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uo3o[ H&#  
  { V Ku|=m2vB  
  return (T2 & )r2; USV;j%U4*  
} a 1~@m[  
} ; b$Q#Fv&P  
B6U4>ZN  
Q #p gl  
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> >。 }@vf=jm>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NW~`oc)NS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .e|\Bf0P  
UQq Qim  
return l(i, j) = r(i, j); vs{xr*Ft  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4R& pb1eF  
!-tVt D  
  return ( int & )i; !=]cASPGD  
  return ( int & )j; CJt(c,!z  
最后执行i = j; 6JD~G\$  
可见,参数被正确的选择了。 7@Xi*Azd  
BP=<TRp .  
.2SD)<}(9  
aPHNX)  
sM@1Qyv&0  
八. 中期总结 v K!vA-7  
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: \xX'SB#.l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K}tC8D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a.up&g_$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @VnK/5opS  
rhC x&L  
2[1lwV  
35Fs/Gf-n  
>+Y@rj2  
RC^k#+  
九. 简化 yK w.69.  
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。 bl[2VM7P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gt!t Du  
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: EO"G(v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ex5 LhRe>=  
  +-*/&|^等 )@6iQ  
2. 返回引用。 ap[Q'=A`  
  =,各种复合赋值等 5)i+x-  
3. 返回固定类型。 qTV.DCP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QoS]QY'bZ  
4. 原样返回。 `FmRoMW9+  
  operator, T_oL/x_;  
5. 返回解引用的类型。 M! uE#|  
  operator*(单目) lGX8kAv?  
6. 返回地址。 K*N8Vpz(  
  operator&(单目) [q~3$mjQ  
7. 下表访问返回类型。 {$'oKJy*  
  operator[] dyt.( 2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )pw53,7>aN  
  operator<<和operator>> uwu`ms7z 2  
`}#n#C)  
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。 2Jqr"|sw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 66HxwY3a  
Nh+XlgXG  
template < typename Left > ~;I'.TW  
struct value_return 8xYeaK  
  { E]ZIm  
template < typename T > kI,O9z7A7  
  struct result_1 TeH_DVxj  
  { z*`nfTw l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %] !xr6d  
} ; #X*=oG  
GoPK. E$  
template < typename T1, typename T2 > -!X\xA/KN  
  struct result_2 Ee'wsL  
  { iM"L%6*I^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W=2#Q2)  
} ; <4%PT2R  
} ; <Gz*2i  
+{cCKRm  
V(OD^GU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s;xErH@RA  
G9h Bp  
下面我们来剥离functor中的operator() hc]5f3Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (w?W=guHu  
zI'c'X1,  
return l(t) op r(t) D "X`qF6U7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e.]k4K  
return op l(t) :YNXS;>)!  
return op l(t1, t2) :@J.!dokF  
return l(t) op 5/i]Jni  
return l(t1, t2) op .>@]Im  
return l(t)[r(t)] xi=Qxgx0I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Env_??xq  
i 8:^1rHp)  
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: tFX!s;N[  
单目: return f(l(t), r(t)); WP4 "$W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,pa=OF  
双目: return f(l(t)); #A^(1  
return f(l(t1, t2)); J;Eg"8x]  
下面就是f的实现,以operator/为例 g>-u9%aa  
W" 1=K] B  
struct meta_divide VevDW }4q*  
  { nh>lDfJV<  
template < typename T1, typename T2 > )0{ZZ-beG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y@\J7 h:  
  { 2UEjn>2  
  return t1 / t2; &Tk@2<5=  
} @!%HEs!# #  
} ; h F *c  
A'T: \Wl  
这个工作可以让宏来做: en29<#8TO  
{r1}ACw{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~s>Ud<l%r  
template < typename T1, typename T2 > \ _+. )8   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AmBLZ<f;  
以后可以直接用 6='x}Qb\H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #)( D_*  
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 pxHJX2  
(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。。。) iTJE:[W"y  
vS G vv43G  
S0tPnwco[~  
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 ? 9;r|G  
A(wuRXnVWK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !k8j8v&  
class unary_op : public Rettype M[?0 ^ FBx  
  { dU#} Tk  
    Left l;  +D|E8sz8  
public : rIJd(=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jU=n\o=?  
aaFt=7(K  
template < typename T > $Zf]1?|xa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  @+!u{  
      { w7yz4_:x^  
      return FuncType::execute(l(t)); %#@5(_'  
    } h3P^W(=&  
2g%p9-MO]I  
    template < typename T1, typename T2 >  $ 1v'CT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F+?g0w['  
      { NSQ#\:3:S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }Bn`0;]  
    } GqD_6cdh  
} ; >+2gAO!  
^"EK:|Y4%K  
yn.f?[G2  
同样还可以申明一个binary_op <{1=4PA  
nSB@xP#&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g)^g_4  
class binary_op : public Rettype y!jq!faqt  
  { t? [8k&Z  
    Left l; Y]H,rO  
Right r; H]Vo XJ\*  
public : OsNJ;B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %lSjC%Z'd  
f}VIkx]X"  
template < typename T > a,KqTQB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b1-'q^M  
      { )H- y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nx@ h  
    } p]J0A ^VV  
?eri6D,86w  
    template < typename T1, typename T2 > Iz[wrtDI 1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bSS=<G9  
      { O@sJ#i>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XJZS}Z7h  
    } Ys@G0}\3G  
} ; K1m'20U  
_BBs{47{E  
$Ce;}sM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |TCg`ZS`cZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jT1^oXn@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Gw?$.@L'I6  
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。 e6uVUzP4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Fle pM*  
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。。。 S~Yu;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n_Bi HMIU'  
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) U$ 22r b  
下面是修改过的unary_op tqicyNL  
7q'T,'[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0M 5m8  
class unary_op FmC [u  
  { \Ea(f**2B  
Left l; T/ TMi&:?.  
  _A,mY6 *  
public : {qL}:ha?  
b0 y*}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \#q|.d$ u  
v7G&`4~  
template < typename T > 2*}qQ0J  
  struct result_1 lbiMB~rwI  
  { =SLCG.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hO0g3^  
} ; G~KYFNHr  
tW} At  
template < typename T1, typename T2 > nv_9Llh=z  
  struct result_2 OzS/J;[PO[  
  { \I #}R4z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z^r? MX/  
} ; rxQ&N[r2  
]]8^j='P'  
template < typename T1, typename T2 > W^N|+$g>H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j xTYW)E   
  { {q|Om?@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J:oAzBFpA  
} a474[?  
,'>O#kD  
template < typename T > eGQ -Ht,N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m$}Jw<.W  
  { zHk7!|%Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); TI}Y U  
} pW1(1M)[%Z  
L1YiXJ,T,  
} ; I"bz6t\~|  
^{l$>e]  
3jDAj!_ea  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug y]b &3&  
好啦,现在才真正完美了。 vmIt!x  
现在在picker里面就可以这么添加了: Rxk0^d:sNi  
i;mA|  
template < typename Right > H?tX^HO:q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l{4rKqtX  
  { R;`C;Rbf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wi@Qf6(mn  
} 'rDai [  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 p-JGDjR0G  
}-H)jN^  
L{Kl!   
x f<wM]&  
sX,S]:X  
十. bind %2^wyVkq:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 MyaJhA6c  
先来分析一下一段例子 V3c7F4\  
OS sYmF  
DZqY=Sze  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vfloha p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pgEDh^[MW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NGVl/Qd  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N Nw0 G&  
我们来写个简单的。 8=,-r`oNy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (qdvvu#E  
对于函数对象类的版本: LGT?/ gup  
'ocPG.PaU  
template < typename Func > = ow=3Ku  
struct functor_trait vXT>Dc2\!  
  { 3V%ts7:a  
typedef typename Func::result_type result_type; F P>.@ Y  
} ; xASH- 9  
对于无参数函数的版本: ]3]=RuQK2  
3H ,?ZFFGz  
template < typename Ret > J/B`c(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jchq\q)_z  
  { { pk]p~  
typedef Ret result_type; )SyU  
} ; &l?AC%a5  
对于单参数函数的版本: 6o<(,\ad [  
|(3"_  
template < typename Ret, typename V1 > z#^;'nnw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w:07_`cH=  
  { 2sH1) ,\  
typedef Ret result_type; ]8CgHT[^7  
} ; y7| 3]>Z  
对于双参数函数的版本: S pk8u4  
xq<X:\O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cV:Ak~PKl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r1/9BTPKdJ  
  { JsHD3  
typedef Ret result_type; hO; XJyv  
} ; RAj>{/E#W  
等等。。。 h]pz12Yf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  {[dY$  
Cf>(,rt};  
template < typename Func > I`;SA~5  
struct func_return ^MO})C  
  { }56WAP}Z 4  
template < typename T > >)+N$EN  
  struct result_1 _BZ6Ws$C2  
  { xQkvK=~$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a!B"WNb+  
} ; CN:z *g  
;@xlrj+  
template < typename T1, typename T2 > '8=/v*j>?  
  struct result_2 q5{h@}|M  
  { + f,Kt9Cy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kxmc2RH>nB  
} ; "/Pq/\,R|  
} ; "{[\VsX|c  
vwAtX($  
Q) =LbR{#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L}6!D zl  
9qUkw&}H  
template < typename Func, typename aPicker > mM.YZUX  
class binder_1 Ug\$Ob5=q  
  { -tfUkGdx;l  
Func fn; b_^y Ke^W  
aPicker pk; ?NR&3 q  
public : m UUNR,  
33g$mUB  
template < typename T >  "3/&<0k  
  struct result_1 wKKQAM6P1  
  { P1ak>T *#2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5bBCI\&sam  
} ; [Qcht,\^v  
Z@} qL1  
template < typename T1, typename T2 > bvS6xU- J  
  struct result_2 3~:9ZWQ/  
  { 2'u%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fZrh_^yH  
} ; LGK@taw^  
|-L7qZu%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @qEUp7W.?  
rn/~W[  
template < typename T > &f2:aT)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KwU;+=_.  
  { SEVB.;  
  return fn(pk(t)); ~LQzt@G4  
} ;GIA`=a %  
template < typename T1, typename T2 > w[C*w\A\M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E+lr{~  
  { Jv}&8D  
  return fn(pk(t1, t2)); 51Vqbtj^  
} V-eRGSx  
} ; ;cB3D3fR.  
sNM ]bei  
E^A S65%bL  
一目了然不是么? O_]hbXV0  
最后实现bind <Zvvx  
,3N>`]Km'  
W^)mz,%x  
template < typename Func, typename aPicker > @JGFG+J}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vn!5@""T  
  { U.X` z3q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R9!U _RH  
} V~p01f"J  
4XAs^>N+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t+_\^Oa)  
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。 <ZheWl  
hz*T"HJ]t  
十一. phoenix lv9Tq5C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N`?|~g3  
\Y>b#*m(4  
for_each(v.begin(), v.end(), XwFTAaZ  
( .]s? 01Z  
do_ >]8(3&zd  
[ m2"wMt"*V  
  cout << _1 <<   " , " ` Nf  
] k%X $@NP  
.while_( -- _1), *CPpU|  
cout << var( " \n " ) 8|^&~Rl4  
) {Wi*B(  
); ]YtN6Rq/  
;0Q" [[J  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,n[<[tkCR  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor qS9<_if2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D'vaK89\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7B=VH r  
Cf9{lhE8  
6 &0r/r  
template < typename Cond, typename Actor > v? OUd^  
class do_while  %S%IW  
  { Hi$R"O (  
Cond cd; @6|<c  
Actor act; (xHu@l!]  
public : W=3#oX.GsU  
template < typename T > #4./>}G  
  struct result_1 , ^K.J29  
  { c?e-2Dp(  
  typedef int result_type; YoW)]n  
} ; URs]S~tk  
ox%j_P9@:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} AH:uG#  
>}\s-/  
template < typename T > >$TvCw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v/9DD%An  
  { +<.o,3  
  do LRts W(A/  
    { !^&VZh  
  act(t); 9 :Oz-b  
  } oKsArZG  
  while (cd(t)); ?&-1(&  
  return   0 ; #Tei0B7  
} ,h*N9}xYTi  
} ; rJkJ/9s  
:\JCxS=EW  
l cHf\~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZnRT$ l O  
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。 *Z^`H!&  
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。 A&)2m  
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。 cM3B5Lp  
下面就是产生这个functor的类: Q"C*j'n   
`YC7+`q  
!u@P\8M}  
template < typename Actor > |T$?vIG[  
class do_while_actor g(9*!g  
  { uxB)dS  
Actor act; ~abyjM  
public : X!K>.r_Dg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \fUX_0k9,  
z4Zm%  
template < typename Cond > %jy$4qAf%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^h$*7u"^y  
} ; ]t~.?)Ad+2  
tiE|%jOzt  
JJ7A` ;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 # :k=  
最后,是那个do_ "A"YgD#t  
QMz=e  
o+&Om~W  
class do_while_invoker ]sqLGmUL  
  { 4r7F8*z  
public : rAfz?  
template < typename Actor > u+r!;-0i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 84.L1|k  
  { Mq)]2>"v  
  return do_while_actor < Actor > (act); (87| :{  
} RW+u5Y  
} do_; I51]+gEN  
$uDgBZA\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Qgj# k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OU/}cu  
最后来说说怎么处理break和continue H" `'d  
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。 'k[qx}  
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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