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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7rSUSra  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lk +K+Ra/  
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, &{ {DS  
s3-ktZ@  
>fye^Tx  
l;BX\S  
  class filler Nr"N\yOA/  
  { -m160k3  
public : aE BP9RX}z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eh(Q^E;*  
} ; ,0Zn hS)kq  
'Y[A'.*}4  
p? ?/r  
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: O|Ic[XfLx  
C|f7L>qe  
"rGOw'!q>  
y<`?@(0$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q.MVF]  
xD  
nuQ6X5>.=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $G_Q`w=jM  
}IN_5o((  
{TncqA  
c,q"}nE8w  
二. 战前分析 0sd-s~;  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +V9B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^ 6.lb\  
ZCBPO~&hO'  
b!]0mXU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s$Zq/l$1x  
  /* --------------------------------------------- */ *e<Eu>fW#&  
vector < int *> vp( 10 ); P=^#%7J/l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QP%kL*=8  
/* --------------------------------------------- */ 6!B^xm.R@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (kC} ,}  
/* --------------------------------------------- */ tQ~<i %;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~g1, !Wl  
  /* --------------------------------------------- */ X B*}P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m*!f%}T  
/* --------------------------------------------- */ 14D 7U/zer  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *w/WHQ`xI  
/u)Rppu  
8rwYNb.P  
R|1xXDLm*E  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0HR|aqPo  
1._1, _2是什么? ck+b/.gw`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 qon{ g  
2._1 = 1是在做什么? L"foL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C4{\@v}t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ISS\uj63M  
s8_aL)@f  
|= cCv_y  
三. 动工 z Bt`L,^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :,kU#eZ$-  
Vf 0fT?/K  
n}A?jOSAe  
xHB/]Vd-  
template < typename T > o-~~,n\  
class assignment 8PBU~mr  
  { r!$'!lCR  
T value; 9k:W1wgH1  
public : /zG +]  
assignment( const T & v) : value(v) {} f<89$/w  
template < typename T2 > ^Cg^ `n?@b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e3eVvl5]  
} ; mF'-Is  
=3|pHc hJ4  
1OJ*wI*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |mxNUo-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S<nP80C  
R zS|dGNQE  
PW%1xHLfk  
5g``30:o  
  class holder WRD A `  
  { 2@ 9pr  
public : W|dpFh`  
template < typename T > fw' r.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MBB5wj  
  { r219M)D?  
  return assignment < T > (t); s>|Z7[*  
} 0e+W/Tq  
} ; 3;a R\:p@w  
,?g=U8y|  
sEce{"VC  
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: z2w;oM$g  
Vkr`17`G  
  static holder _1; p9-0?(]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M8';%  =@  
G02ox5X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !4R>O6k   
而不用手动写一个函数对象。 74K)aA  
X JY5@I.  
^qxdmMp)l  
A&?}w_|9  
四. 问题分析 x;]x_f z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ge~q3"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 k-"<{V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]9jZndgC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 __!m*!sd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y@Y`gF6F  
Ic'Q5kfM  
五. 问题1:一致性 R]u (l+`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lv4(4$T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 90~*dNk  
-~ 0] 7Cpl  
struct holder ?g2zmI!U  
  { {odA[H  
  // SIq1X'7  
  template < typename T > (w+%=z"M  
T &   operator ()( const T & r) const %3M95UZ2  
  { kMy<G8 s  
  return (T & )r; 2H[ ; v+  
} 0p-#f|ET  
} ; FV A UR  
IX9K.f  
这样的话assignment也必须相应改动: 0[/vQ+O]2  
-kl;!:'.3  
template < typename Left, typename Right > 14  H'!$  
class assignment nbGoJC:U  
  { 6xHi\L  
Left l; :zlpfm2  
Right r; `(!NYx  
public : j 1(T )T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _gKu8$o=-  
template < typename T2 > Z,WubX<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %e{(twp  
} ; f =o4I2Y[  
<Nex8fiJ9  
同时,holder的operator=也需要改动: pI>*u ]x  
"u;YI=+  
template < typename T > vM`7s[oAK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JSgpb ?(  
  { =}v ;1m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); WSLy}@`Vx  
} :uo[&&c  
EKuSnlTXba  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 IIxJqGN:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e_/x&a(i8  
s~J=<)T*6  
return l(rhs) = r; -es"0wS<u  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 WfG(JJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'wZ_4XjD  
mc ZGg;3  
template < typename Tp > +I5 2EXo  
class constant_t ` W4dx&  
  { rjUBLY1(  
  const Tp t; V^n0GJNo  
public : JrDHRIkgm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B3mS]  
template < typename T > Uk,g> LG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LkBZlh_  
  { #~k[6YR 0  
  return t; \iru7'S  
} /^:2<y8Ha  
} ; Q[PK`*2)  
\dcdw* v@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kUa)smh  
下面就可以修改holder的operator=了 7Fz xe$A  
}>}1oUCi  
template < typename T > CISO<z0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *N F$1  
  { 3qi_]*dD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AW~"yI<  
} Au.:OeJm  
I@\+l6&#;  
同时也要修改assignment的operator() =e BmBn  
z/7$NxJH  
template < typename T2 > 3;_ n{&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >A}0Ho  
现在代码看起来就很一致了。 LA4<#KP  
;`(R7X *3  
六. 问题2:链式操作 MBw-*K'?zB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CPv iR<ms_  
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。 NTmi 2c  
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。 WUEHB  
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。 \Q&,ISO\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %8mm Hh  
+ E5=$`  
template < typename T > !tNd\ }@  
struct result_1 T3N"CUk  
  { zO~9zlik  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >7b)y  
} ; ZFvyL8o  
qX#MV>1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9+qOP>m   
>jx.R  
template < typename T > 3fr^ T  
struct   ref OgCy4_a[f  
  { wLJ]&puwm  
typedef T & reference; p&N#_dmlH  
} ; S8vV!xO  
template < typename T > WE6\dhJ<  
struct   ref < T &> 2.lgT|p  
  { 5`-UMz<]  
typedef T & reference; #0"~G][#  
} ; Yr+23Ro  
7G9 3,dJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j9R6ta3\l  
`tEo]p  
template < typename T > md bp8,O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %Mn.e a  
  { DWiBG  
  return l(t) = r(t); 2oVV'9;B  
} DN8}gl VxV  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~i0R^qfr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 / T c=  
|/`%3'4H  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,EpH4*e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A??@AP[7M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }#`:Qb \U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /)>S<X  
最后的布局是: cYNV\b4-  
                Add lr@#^  
              /   \ 8g~EL{'  
            Divide   5 q]% T:A=  
            /   \ /rc%O*R  
          _1     3 1(#;&:$`i  
似乎一切都解决了?不。 d 8o53a]  
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。 -db75=  
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。 \3XqHf3|o  
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: > m q,}!n  
x/fX`y|(}*  
template < typename Right > ;_?MX/w|&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !>$4]FkV  
Right & rt) const uJU*")\V  
  { ,!#ccv+Vm%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q<(YP.k  
} aelO3'UN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _5Bcwa/  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &^".2)zU  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 O;9?(:_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ExBUpDQc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8wZf ]_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? PWr(*ZP>hI  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =8{WZCW5  
+A8j@d#:  
template < class Action > MGpt}|t-  
class picker : public Action _BM4>r?\  
  { f3MRD4+-  
public : &&> tf%[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0(TTw(;  
  // all the operator overloaded RFaSwf,5n  
} ; Cby;?F6w  
Z|lU8`'5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 s1N?/>lmB  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t= #&fSR  
=EP13J  
template < typename Right > K=::)/{P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6xK[34~ 6  
  { <Zb/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H}}$V7]^),  
} O[^%{'  
oqd;6[%G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _qwQ;!9  
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。 ;,h/   
Kv&g5&N,  
template < typename T >   struct picker_maker CY:d`4  
  { ~uWOdm-"[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 13k !'P  
} ; !^oV #  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kOwMs<1J  
  { g=L]S-e  
typedef picker < T > result; 56lCwXCgA  
} ; YY((#"o;l  
D/ybFk  
下面总的结构就有了: hwYQGtjF  
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。 H6*^Ga  
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。 H`hnEOyLp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xM>W2  
至此链式操作完美实现。 _ gj&$zP  
\>. LW9  
1/+C5Bp*  
七. 问题3 {$D,?V@%_  
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。 > et-{(G  
*iO u'  
template < typename T1, typename T2 > tC?=E#3 V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n: ui  
  { N?Q+ >  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yF}OfK?0f  
} ))kF<A_MK  
z G }?  
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: f"G-  
z;f2*F  
template < typename T1, typename T2 > 8`>h}Q$  
struct result_2 5zJj]A  
  { 7"F*u :  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H<hVTc{K  
} ; !3n)|~r;K  
5@IB39  
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? 1J=.N|(@Q  
这个差事就留给了holder自己。 (/d5UIM{&  
    P9Yy9_a|x  
8 ;d$54 b  
template < int Order > {'sY|lou  
class holder; N[]Hc  
template <> 1d"Z>k:mn  
class holder < 1 > XgN` 7!Z  
  { h+p*=|j`  
public : u@'0Vk0zGH  
template < typename T > :NHH Dl  
  struct result_1 c .3ZXqpI;  
  { ,u }XW V  
  typedef T & result; ^H{R+}  
} ; (/!r(#K0,'  
template < typename T1, typename T2 > #4MBoN(3  
  struct result_2 <9E0iz+j  
  { ?_x q-  
  typedef T1 & result; s^0/"j|7  
} ; 4'j sDcs  
template < typename T > F^"_TV0va  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `e9$,h|4  
  { Q?ahr~qo  
  return (T & )r;  B[=(#W  
} geQ{EwO8n  
template < typename T1, typename T2 > gTgMqvt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P./V6i<:  
  { S= R7`a<.5  
  return (T1 & )r1; +;$oJJ  
} ](tx<3h  
} ; {2/LRPT  
<DKS+R  
template <> m }a|FS  
class holder < 2 > Y$N)^=7  
  { ^4r73ak/):  
public : !TZhQiorC  
template < typename T > s+Fi @lg,  
  struct result_1 iHwLZ[O{  
  { [U}+sTQ  
  typedef T & result; [Vd[-  
} ; *Do/+[Ae  
template < typename T1, typename T2 > q)H1pwxD  
  struct result_2 u p.Q>28r  
  { l Z#o+d2Y  
  typedef T2 & result; lzw3=H  
} ; bCref$|  
template < typename T > 3iw{SEY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Nx{$}  
  { TG}*5Z`  
  return (T & )r; 0TfS=scT  
}  tz#gClo  
template < typename T1, typename T2 > ,jXM3?>B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O^/Maa/D1  
  { FMkOo2{  
  return (T2 & )r2; 6x"Q  
} aQI^^$9g  
} ; 2*(Z==XC7  
(P&4d~) m  
rl9. ]~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?$f)&O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uwRr LF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [ W2fd\4  
91Uj}n%  
return l(i, j) = r(i, j); iX0iRC6f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z0|&W&&D  
 O+%WR  
  return ( int & )i; }2K$^u R  
  return ( int & )j; kYzC#.|1  
最后执行i = j; nz9DLAt  
可见,参数被正确的选择了。 y5Tlpi`g  
GUF"<k  
2X:4CC%5  
t){"Tf c:  
-(O-%  
八. 中期总结 {]"]uT#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -n'F v@U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D")_;NLE1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Lh.`C7]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S1D@vnZ3O\  
 8q1wHZ  
Wrrcx(  
5{n*"88  
e/->_T(I  
.VTy[|o   
九. 简化 K}6dg<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +~xnXb1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &$`yo`  
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: DGevE~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^F:k3,_[  
  +-*/&|^等 ,39aF*r1Q  
2. 返回引用。 `R"I;qV  
  =,各种复合赋值等 iCHt1VV]  
3. 返回固定类型。 BTM), w2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `/HUV&i"S  
4. 原样返回。 WM)-J^)BJ  
  operator, 9;?UvOI;  
5. 返回解引用的类型。 54rkC/B>  
  operator*(单目) C> [ Uvc  
6. 返回地址。 _|"Y]:j_  
  operator&(单目) -l%J/:  
7. 下表访问返回类型。 |+`c3*PV  
  operator[] ID.n1i3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .S(,o.  
  operator<<和operator>> ~+Z{Q25R  
1heS*Fwn'  
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。 "B_K XL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cUDoN`fSl,  
V/LQ<Yke  
template < typename Left > RT>{*E<I  
struct value_return U%h);!<  
  { xQw7 :18wQ  
template < typename T > V7TVt,-3  
  struct result_1 u*qV[y5Bl  
  { tgjr&G}a@0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _z[#}d;k  
} ; P ~PIMkt  
o[H{(f 1%  
template < typename T1, typename T2 > :SxW.?[%u  
  struct result_2 ;/j= Ny{9  
  { [!%![E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `b c;]@"  
} ; Fq9Q+RNMZL  
} ; zD3mX<sw  
9<K j6t_  
F#|: `$ t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,t)x{I;C)  
U35AX9/  
下面我们来剥离functor中的operator() \;rYo.+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3=W!4  
9o>8o  
return l(t) op r(t) Z'H5,)j0R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &i!vd/*WlD  
return op l(t) pIbdN/z  
return op l(t1, t2) wO2_DyMm@  
return l(t) op 6i0A9SN  
return l(t1, t2) op ZylJp8U  
return l(t)[r(t)] 7OjR._@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +nQw?'9Z  
^!q?vo\j|  
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: ;W>Y:NCrp  
单目: return f(l(t), r(t)); ^( Rvk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]0L&v7[  
双目: return f(l(t)); xV%6k{_:G  
return f(l(t1, t2)); c*UvYzDZL  
下面就是f的实现,以operator/为例 qH['09/F6  
`Y?87f:SP  
struct meta_divide <, 3ROo76  
  { '_b.\_s-d  
template < typename T1, typename T2 > /*|oL# hK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~{}#)gGU  
  { Y<0 4RV  
  return t1 / t2; xnE|Umz  
} HNL42\Kz!  
} ; f{0F|w< gf  
GUQ{r!S  
这个工作可以让宏来做: 4Z|vnj)Z  
~SSU`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GElvz'S~  
template < typename T1, typename T2 > \ UU8pz{/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; HK+/:'P u  
以后可以直接用 jSc#+_y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (@WA1oNG  
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 NAPX_B,6  
(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。。。) :6q]F<oK  
.UoOO'1K  
ZIdA\_c  
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 fb  da  
LSQz"Ll l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TY(bPq  
class unary_op : public Rettype r]ShZBAbYp  
  { U.{l;EL:T  
    Left l; (LHp%LaZ\;  
public : 4`Ic&c/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S>.F_Jl  
2Hum!p:1  
template < typename T > $4MrP$4TI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Tfl>/%  
      { B^%1Rpcn  
      return FuncType::execute(l(t)); -+t]15  
    } *%vwM7  
`>o?CIdp  
    template < typename T1, typename T2 > {,OS-g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J9T3nTfL  
      { %6--}bY^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p\{-t84n  
    } bqQq=SO  
} ; [yj).*0  
u{z``]  
`]P pau  
同样还可以申明一个binary_op 0P>OJYFr'  
+y 87~]]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WL+]4Wiz  
class binary_op : public Rettype L#)(H^[  
  { 8QK5z;E2~  
    Left l; >MJg ,  
Right r; kM`l  
public : Z/rTVAs@r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #yI.nzA*  
PR|R`.QSs  
template < typename T > a?YCn!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V<HU6w  
      { 5PcJZi^.l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tRpEF2  
    } %zU`XVNN+  
=uDgzdDyE  
    template < typename T1, typename T2 > <}6{{&mT4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jgu94.;5  
      { -CH`>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n41@iK2l  
    } 6 n1rL  
} ; a^5^gId5l!  
A[WV'!A,  
|#l=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1y^K/.5-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #y|V|nd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?[x49Ux,P  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {K#NB_*To  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~el3I=KC}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P'MY[&|mM'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }bU8G '  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )EyI0R]5  
下面是修改过的unary_op +jC*'7p@  
OdI\B   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Hx$c N  
class unary_op 9;%CHb&  
  { *c[2C  
Left l; S]sk7  
  %7`f{|.  
public : !QmzrX}h  
qW 1V85FG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G,=yc@uq  
:ug4g6;#H0  
template < typename T > fx8EB8A7K7  
  struct result_1 QCPID:  
  { >s3gqSDR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fQ+VT|jzx  
} ; [~D|peM3  
:`) ~-`_  
template < typename T1, typename T2 > *=Z26  
  struct result_2  QH]M   
  { ~tB;@e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .ut{,(5  
} ; j<%])  
2fIRlrA$  
template < typename T1, typename T2 > (eCFWmO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ECa$vvK m  
  { 9s +z B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hgRVwX  
} {J/I-=CmML  
zq5'i!s !0  
template < typename T > z<gu00U7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  t4Z  
  { ^5=UK7e5KY  
  return OpClass::execute(lt(t)); aKF*FFX  
} S~$'WA  
:PbDU$x  
} ; Vv$HR  
!~<siy  
a=GM[{og  
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 bt+,0\Vg5  
好啦,现在才真正完美了。 >95TvJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: Hg}I]!B  
{mE! Vf  
template < typename Right > p<WFqLe(":  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !/K8xD$  
  { k6IG+:s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "fQRk  
} x2|6   
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。 P4 ul[zZ  
TPO1 GF  
 H'RL62!  
6*GjP ;S =  
r0m)j  
十. bind 5CJZw3q  
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。 p@&R0>6j  
先来分析一下一段例子 BX;5wKfA  
FgA//)1  
dTEJ=d40  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5T4"j;_.BL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9Z\z96O-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V'Y{v  
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。 . ,NB( s`  
我们来写个简单的。 KiLvI,9y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z)F#u:t  
对于函数对象类的版本: J."{<&  
fUag1d  
template < typename Func > rlok%Rt4Z  
struct functor_trait Wf02$c0#K  
  { yt.c5> B^  
typedef typename Func::result_type result_type; <l\N|+7R  
} ; [UPNd!sy  
对于无参数函数的版本: t\j!K2  
d+z[\i  
template < typename Ret > urY`^lX~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o%(bQV-T  
  { &yH#s 8^8  
typedef Ret result_type; nR5bs;gk"  
} ; ^6/j_G  
对于单参数函数的版本: "2n;3ByR  
L9IGK<  
template < typename Ret, typename V1 > ~] =?b)B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ( (3t:  
  { t \5c@j p  
typedef Ret result_type; m>Ux`Gp+  
} ; UFZ"C,  
对于双参数函数的版本: ?)A2Kw>2  
`]2@ _wa  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _^uc 0=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *)VAaGUX>  
  { 7{BnXN[  
typedef Ret result_type; hd^x}iK"  
} ; G_oX5:J*  
等等。。。 $fArk36O#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |uha 38~  
*Jnh";~b  
template < typename Func > |paP<$  
struct func_return `\FI7s3b  
  { .A<sr  
template < typename T > +802`eax  
  struct result_1 iV)ac\  
  { UC9{m252  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !y vJpdsof  
} ; p?myuNd[  
q@Kk\m  
template < typename T1, typename T2 > ]UUI~sFE  
  struct result_2 7u%a/<  
  { IlHY%8F{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kJ8vKcc  
} ; yuNfhK/#r  
} ; 0M!0JJy#*  
OAok  
PKtU:Eg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z*bC#s?  
me./o(!?  
template < typename Func, typename aPicker > 2,AaP*,  
class binder_1 O<`R~  
  { 9y+[o  
Func fn; @%B4;c  
aPicker pk; nUqy1(  
public : )Xno|$b5Eo  
'0Zm#g  
template < typename T > XV2=8#R  
  struct result_1 jfSg){  
  { 4;\Y?M}g?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _W9&J&l0so  
} ; T'R,vxP)\  
$r"A@69^RS  
template < typename T1, typename T2 > ]18Ucf  
  struct result_2 "-U3=+  
  { ~PYFYjHC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F"BL #g66  
} ; :`zV [A:D  
v |ifI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IO[^z v4F  
u{+!& 2}k  
template < typename T > N*1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [a NhP;<  
  { ~u2w`H?V  
  return fn(pk(t)); Ars,V3ep  
} #NJ<[Gew  
template < typename T1, typename T2 > E._hg+ (Hi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Cfp'u%\;  
  { #11RLvDQd  
  return fn(pk(t1, t2)); $NCm;0\B|  
} P CsK()  
} ; JjDS"hK#  
Gt'/D>FE0  
U9F6d!:L7A  
一目了然不是么? sS'{QIRC'  
最后实现bind ++k J\N{  
]-EN/V  
_Y7:!-n}   
template < typename Func, typename aPicker > x:C@)CAr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !OQuEJR  
  { EOQaY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w 06gY  
} #W^_]Q=5R'  
\d5}5J]a&n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~,G]glu8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?1$\pq^  
HSql)iT  
十一. phoenix &z QWIv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l]u7.~b  
+Z$a1 Y@  
for_each(v.begin(), v.end(), cE 2Rr  
( DCK_F8  
do_ rT<1S?jR  
[ `r9^:TMN  
  cout << _1 <<   " , " CwB] )QV?  
] 43F^J%G  
.while_( -- _1), :P"9;$FY  
cout << var( " \n " ) :1NYpsd.i  
) ;3 dM@>5[  
); 5IO3 %p?  
mVHFT~x7}  
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: }Oh5Nm)  
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 I2W{t l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :^.u-bHI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b8e*Pv/  
N&,"kRFFo  
_Ua PwJ  
template < typename Cond, typename Actor > XJ _%!  
class do_while ZgK@Fl*k  
  { tB !|p6  
Cond cd; gvK"*aIj  
Actor act; ^:U;rHY  
public : @@; 1%z  
template < typename T > S~} +ypV  
  struct result_1 xNx`J@xt$  
  { ^[*AK_o_DQ  
  typedef int result_type; #e*$2+`[A  
} ; 8W{ g  
gi '^qi2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Yr:>icz|  
s7AI:Zv  
template < typename T > %K`4k.gN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'oT|cmlc  
  { hPS/CgLq  
  do }0krSzcn#,  
    { EtPgzw[#c9  
  act(t); =$[W,+X6f  
  } 4bWfx _0W  
  while (cd(t)); &4[<F"W>47  
  return   0 ; `c>A >c|  
} Aw5K3@Ltz  
} ; QZz&1n  
nWd:>Ur  
"NlRSc#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $F<%Jl7_Z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qP@L(_=g  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~y`Pwj  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  -\5[Nq{N  
下面就是产生这个functor的类: Z#%}K Z  
"rL"K  
Sw/J+FO2  
template < typename Actor > A<]&JbIt  
class do_while_actor ,Z >JvTnH  
  { OrzM hQaf  
Actor act; r';Hxa '  
public : rE9Ta8j6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -i2D#i'  
oXvdR(Sb^  
template < typename Cond > ik8|9m4/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9$n+-GSK  
} ; 3#7ENV`  
{-~05,zE  
}3LBbG0Bw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jx)~kK  
最后,是那个do_ $gXkx D  
`4se7{'UK`  
Xq[:GUnt  
class do_while_invoker xq8}6Q  
  { U;^CU!a  
public : j0Id!o  
template < typename Actor > S5zpUF=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R994R@gz  
  { MYKs??]Y1  
  return do_while_actor < Actor > (act); "h^A]t;qe  
} F0X5dv  
} do_; "v*oga%  
yIn/Y0No  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6tDg3`w>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8ct+?-3g  
最后来说说怎么处理break和continue oSpi{ $x  
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。 " 6 uTo0  
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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