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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gb!@OZ c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .y/NudD  
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, m'G?0^Ft  
N7RG5?  
0 .6X{kO  
,kGw;8X  
  class filler N"q+UCRC  
  { +X2 i/}  
public : r'mnkg2,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _qO;{%r  
} ; v*C+U$_3\1  
lx A<iQia  
S0Rf>Eo4  
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: 7?n* t  
'O\d<F.c$2  
H{Y5YTg]  
O+{pF.P#V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o{S}e!Vb  
W<cW;mO  
tk3<sr"IQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ne !j%9Ar  
7gZVg@   
{kRDegby  
Skr\a\ J  
二. 战前分析 MA/"UV&M(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |p=.Gg=2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Se;?j-  
@4 Os?_gJ\  
-N-4l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ul z\x2[Pf  
  /* --------------------------------------------- */ clR?< LO  
vector < int *> vp( 10 ); Y*5@|Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M&}oat*  
/* --------------------------------------------- */ _Vk,&'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HwV gT"  
/* --------------------------------------------- */ ^w&5@3d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O3<Y_I^  
  /* --------------------------------------------- */ eaYkYuS/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^J#*n;OQ3A  
/* --------------------------------------------- */ Ht=6P)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?hry=I(7r  
k^'d@1z;C  
gN!E*@7  
:#Ex3H7  
看了之后,我们可以思考一些问题: uV/HNzC  
1._1, _2是什么? 2RSHB o  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1"4nmw}  
2._1 = 1是在做什么? P"~qio-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _($-dJ {  
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。 yuy+}]uB@  
j-C42Pfr  
]`/R("l[  
三. 动工 'WM~ bm+N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z@c0(ol  
"M5ro$qZ}  
U~){$kpI#  
l6}b{e  
template < typename T > o?Tp=Ge  
class assignment  Vgru, '  
  { _/z)&0DO  
T value; _]?Dt%MkD  
public : @dT: 1s  
assignment( const T & v) : value(v) {} E^EU+})Ujr  
template < typename T2 > ai;gca_P#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  u_[4n  
} ; tmY-m,U  
.1[2 CjQ  
hklO:,`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Fgc:6<MGM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _1>(GK5[  
>m_ p\$_  
;SlS!6.W-  
jN'fm  
  class holder VATXsD  
  { ^b|Nw:  
public : =Zb"T5E  
template < typename T > $E9daUt8"J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ad3z]dUZ9  
  { h2/1S{/n]  
  return assignment < T > (t); hOrk^iYN=  
} + k(3+b$S-  
} ; ) R a/  
~a8G 5M  
5S-o 2a  
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: YL&b9e4  
1UA~J|&gi^  
  static holder _1; +v[$lh+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Oz9Mqcx  
Y4 ~wNs6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !>kv.`|7~  
而不用手动写一个函数对象。 m^oi4mV  
n.8A Ka6  
+O!M>  
&"j).Ogm4  
四. 问题分析 G}?P r4Gj  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,C@hTOT  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 GFc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mp=kZs/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p`l[cVQ<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V jB`~  
XdIVMXLL\  
五. 问题1:一致性 ^s(X VVA  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| B 1ZHV^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4M<JfD  
m|cWX"#g  
struct holder b\|p  
  { PHiX:0zT  
  // cT=wJ  
  template < typename T > #NQz&4W  
T &   operator ()( const T & r) const 6<Pg>Bg  
  { n XeK,C  
  return (T & )r; gq:TUvX  
} O]%m{afM  
} ; I}W-5%  
':R3._tw\  
这样的话assignment也必须相应改动: k\thEEVP0*  
7Ae,|k  
template < typename Left, typename Right > g$-D?~(Z  
class assignment =*>4Gh i  
  { F6GZZKj  
Left l; (h>X:!  
Right r; sr($Bw  
public : \`%Y-!H+v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]gZ8b- 2O  
template < typename T2 > DEwtP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -.Pu5et4  
} ; Wo WM  
://# %SE  
同时,holder的operator=也需要改动: ]E8<;t)#  
6RT0\^X*:  
template < typename T > zQj%ds:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {7~ $$AR(  
  { IweK!,:>dN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $Ex 9  
} ]pP2c[;  
16> >4U:Y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =&b$W/l)0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -S3+ h$Y8  
a4CNPf<$  
return l(rhs) = r; tDLk ZCP  
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。 Dx# @D#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *=0r>]  
eP)YJe 3  
template < typename Tp > "%f5ltut3  
class constant_t \/4%[Q2QDm  
  { S{)n0/_  
  const Tp t; >]Yha}6h  
public : A%w]~ chC9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }:D~yEP  
template < typename T > Z a1|fB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gsR9M%mv  
  { FR6I+@ oX~  
  return t; ]%Yis=v  
} 5eSTT#[+R  
} ; sv6U%qV  
DMxS-hl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  t-x"(  
下面就可以修改holder的operator=了 |mE +f]7$  
H|:)K^o  
template < typename T > )?IA`7X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z *<x  
  {  aC }1]7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m#K%dR  
} eF;1l<<   
b`|MK4M(  
同时也要修改assignment的operator() Tl7:}X<?  
t7+Ic  
template < typename T2 > '=5_u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sPTUGx'  
现在代码看起来就很一致了。 a<"& RnG(  
?_j6})2zY  
六. 问题2:链式操作 p}zk&`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c%Cae3;  
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。 vrnj}f[h  
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。 7>@/*S{X  
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。 t\bxd`,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m;+1;B  
OmjT`,/  
template < typename T > "/Q(UV<d  
struct result_1 mS&\m#s<  
  { xA'#JN<*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [,$mpJCI  
} ; K}/`YDu  
-LK(C`gB  
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: +Y]*>afG  
g+r{>x  
template < typename T > BCZnF /Zo  
struct   ref PZg]zz=V4  
  { Hg_ XD,  
typedef T & reference; ,zw=&)W1  
} ; _v=WjN  
template < typename T > |b~g^4  
struct   ref < T &> a&aIkD  
  { wvaIgy%z  
typedef T & reference; safS>wM]  
} ; ~I|R}hS  
A'-YwbY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )[X!/KR90  
)bU")  
template < typename T > fvMhq:Bu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  KP-z  
  { /D]r "-  
  return l(t) = r(t); :9q^  
} /~huTKA}  
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。 XTaWd0Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *"sDaN0@R  
%vYlu%c<  
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 Eq;frnw>q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "(&`muIc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (Ha}xwA~(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  /r@  
最后的布局是: YgOgYo{E!  
                Add c O>:n  
              /   \ 6@ ^`-N;  
            Divide   5 pYUkd!K"  
            /   \ rPvX8*) tV  
          _1     3 ,;pX.Ob U  
似乎一切都解决了?不。 V*uu:  
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。 t U= b~  
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。 `2,_"9Z(  
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: J,KTc'[  
-mo ' $1  
template < typename Right > %)ov,p |  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T\CQ  
Right & rt) const @Hdg-f>y]  
  { > 0)`uJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VZbIU[5  
} ?Cfp=85ea!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U zHhU*nW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Pm;*Jv%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 8&hn$~ate  
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。 Dohe(\C@  
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。 W%Q>< 'c  
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? >Nl~"J|]q  
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: 0MGK3o)  
[z@RgDX v  
template < class Action > .h^Ld,Chj  
class picker : public Action I19F\ L`4  
  { 2czL 1Ci  
public : abP?Dj&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N ] /d  
  // all the operator overloaded 3"D00~  
} ; x+`3G.  
R:x04!}  
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。 c}s3c >`d  
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: 8Kkr1}!wd  
#|E. y^IC  
template < typename Right > &scD)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BTtYlpN6  
  { {j*+:Gj0V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9gayu<J  
} IFoN<<7/2$  
oioN0EuDk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #wuE30d  
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。 g~u!,Zc  
*X5LyO3-gP  
template < typename T >   struct picker_maker |q)Q <%VS'  
  { aJ;R8(*;\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Nx z ,/d  
} ; O4mWsr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S^=/}PT'  
  { 30`H Xv@  
typedef picker < T > result; n:kxG  
} ; ~36XJ  
uoc-qmm  
下面总的结构就有了: e}w!]  
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。 fltc dA  
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。 scwlW b<N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s_kd@?=`x  
至此链式操作完美实现。 !gQ(1u|r  
hmk5 1  
 :Xr3 3  
七. 问题3 74wa  
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。 D)6||z}  
RlI qH;n  
template < typename T1, typename T2 > oC>~r 1.j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o:ob1G[p%  
  { ;%9ZL[-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [/]3:|  
} !XceiQu  
J1MnkxJmpQ  
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: #R| 4(HlL  
b~echOj  
template < typename T1, typename T2 > +Q&@2 oY"  
struct result_2 u:?RdB}B_@  
  { ]xs\,}I%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NKYyMHv6  
} ; c~;.m<yrf  
6Z:|"AwC2  
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? +O6@)?pI  
这个差事就留给了holder自己。 BtZm_SeA  
    -ZJ:<  
gRSG[GMV  
template < int Order > 4}j}8y2)H  
class holder; 5@5="lNjS  
template <> N`fY%"5U>  
class holder < 1 > Fd'L:A~  
  { <h0ptCB  
public : %)]RM/e8  
template < typename T > Rv o<ISp  
  struct result_1 8yl /!O,v  
  { tJ3s#q6  
  typedef T & result; 2Z |kf9  
} ; |3@]5f&  
template < typename T1, typename T2 > 'KG`{K$  
  struct result_2 ]ORat.*0[T  
  { 7G2N&v>  
  typedef T1 & result; ZrBxEf$f  
} ; % VZ\4+8S  
template < typename T > >48Y-w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ><^@1z.J  
  { 4 -W?u51"  
  return (T & )r; h~t]WN  
} B[h9epU]K  
template < typename T1, typename T2 > g`8|jg0]`I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SNFz#*  
  { beoMLHp  
  return (T1 & )r1; so?1lG  
} }o.ZCACYg  
} ; c:5BQr '  
]T`qPIf;yJ  
template <> Z O^ +KE"  
class holder < 2 > )vzT\dQ|  
  { @"0qS:s]X  
public : aleIy}"  
template < typename T > 2{\Y<%.  
  struct result_1 CJ b ~~  
  { cj)~7 WF  
  typedef T & result; eS|p3jk;  
} ; iV=#'yY  
template < typename T1, typename T2 > L3\{{QOA  
  struct result_2 n\4+xZr  
  { f5v|}gMAX  
  typedef T2 & result; *']RYu?X  
} ; @ck2j3J/  
template < typename T > ~@bKQ>Xw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @VAhmYz  
  {  'M{_S  
  return (T & )r; 8wd2\J,]  
} gS ]'^Sr  
template < typename T1, typename T2 > dewu@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const czzV2P/t}  
  { ] $*cmk(Y  
  return (T2 & )r2; &0`L;1R  
} {iv=KF_S_  
} ; {3>^nMv@e  
LWE !+(n  
9S^-qQH3}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OZ&aTm :  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FtXEudk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tKs0]8tc  
HT'dft #  
return l(i, j) = r(i, j); H#D=vx'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0=iJT4IEJ  
 W~4|Z=f  
  return ( int & )i; KpL82  
  return ( int & )j; 6SwHl_2%  
最后执行i = j; zob-z=='  
可见,参数被正确的选择了。 w_ m  
Jor?;qo3  
STMcMm3  
%lxo?s@GE  
01$SvL n:  
八. 中期总结 ,LvJ'N  
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: @`yfft  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C-7.Sa  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `i-&Z`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  O-k(5Zb  
Q1rwTg\  
.B@;ch,  
0M"E6z)9  
IlVi1`]w  
sf LBi~*j  
九. 简化 8c#*T%Vf  
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。  2r[,w]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UkUdpZ.[il  
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: Nuj%8om6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J_,y?}.e3  
  +-*/&|^等 Jad'8}0J  
2. 返回引用。 4PdFq*A  
  =,各种复合赋值等 0Z\fK>yw  
3. 返回固定类型。 2yNlQP8%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sbVeB%k  
4. 原样返回。 +MEWAW[}^  
  operator, YG%Zw  
5. 返回解引用的类型。 0y(d|;':  
  operator*(单目) O/-xkzR*  
6. 返回地址。 Y#G '[N>  
  operator&(单目) Vj_ $%0  
7. 下表访问返回类型。 @"6BvGU2s  
  operator[] z')'8155  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~7*HZ:.  
  operator<<和operator>> nV<YwqK  
61]6N;kJ;  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Wrlmo'31  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sU>*S$X8  
</eh^<_~  
template < typename Left > Z?~7#F~Z`  
struct value_return 8=$@azG  
  { eI@O9<.&  
template < typename T > c;Li~FLR  
  struct result_1 iU &V}p  
  { :%Bo)0a9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xKxWtZ0  
} ; u5lj+?  
p7z#4 GW  
template < typename T1, typename T2 > ), n?"  
  struct result_2  tW,<Pe  
  { TGg*(6'z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =U:iR  
} ; P<bA~%<7"[  
} ; l|DOsI'r  
cu Nwv(P  
"k+QDQ3=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'h:4 Fzo<  
_PuMZjGL  
下面我们来剥离functor中的operator() 2 `#|;x^<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j"f ]pzg&  
)%Y$F LB  
return l(t) op r(t) XOxm<3gXn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UZ y  
return op l(t) 7JujU.&{6  
return op l(t1, t2) /q]WV^H  
return l(t) op $jm'uDvm  
return l(t1, t2) op A/'G.H  
return l(t)[r(t)] Q (`IiV   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Na#2sb[)  
HG Pbx$!  
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: f1JvP\I0Q  
单目: return f(l(t), r(t)); /({5x[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VRD2e ,K  
双目: return f(l(t)); :r|dXW  
return f(l(t1, t2)); bO-8<IjC_3  
下面就是f的实现,以operator/为例 ==$Ox6.  
FC(m)S2  
struct meta_divide RVD=CX  
  { rt"\\sOlMB  
template < typename T1, typename T2 > \A':}<Rj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y*4\K%e(  
  { ~ejHA~QC  
  return t1 / t2; eM8u ;i  
} 5t0$nKah]  
} ; ,]o32@   
D@mDhhK_  
这个工作可以让宏来做: Am- JB  
8,%y`tUn>u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %!WQ;(  
template < typename T1, typename T2 > \ wLW!_D,/R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J9{B  
以后可以直接用 2f4*r^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >b/Yg:t  
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 !]W6i]p  
(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。。。) (!;4Y82#  
wj Y3:S~  
bvAO(`  
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 M[N|HsI8?  
dlyE2MiL:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u'}DG#@-  
class unary_op : public Rettype ww=< =  
  { _))_mxV{  
    Left l; 5Pn$@3  
public : y9:|}Vh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e=YvM g  
N-lXC"{)  
template < typename T > 8^+Q n/b_%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7qu hp\  
      { &7}-Xvc  
      return FuncType::execute(l(t)); HAP9XC(F]  
    } O75ioO0  
^8B#-9Ph b  
    template < typename T1, typename T2 > KWM.b"WnXr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nJrV  
      { bD=_44I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *S*;rLH9c  
    } %]d^B |  
} ;  8DyE  
0YW<>Y`6  
.{~ygHQ`f  
同样还可以申明一个binary_op }KJ/WyYW  
AuSL?kZ4|Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *|MPYxJ<  
class binary_op : public Rettype H!HkXm"  
  { 2g|+*.*`  
    Left l; Gu9Ap<>!  
Right r; ZCV&v47\p_  
public : c[ga@Vy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `[[ A 7  
pM.>u/=X  
template < typename T > pl'n 0L<l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V&[|%jm&   
      { pvkru-i]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0!\pS{$zB  
    } *S`& X Pj  
,253'53W)  
    template < typename T1, typename T2 > JoIffI?{(D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *=)%T(^  
      { E2 #XXc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XP~4jOL]  
    } s:,BcVLx^  
} ; Y[@$1{YS  
m8#+w0p)  
*b~$|H-\  
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 p e |k}{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rWAJL9M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NkA|T1w7  
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。 n*hHqZl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k oZqoP  
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。。。 Dtt[a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dKi+~m'w  
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) HS>Z6|uLY  
下面是修改过的unary_op 2wpLP^9Vr<  
S"V|BU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JM@MNS_||(  
class unary_op mQ:lj$Gf  
  { j8_WEjG  
Left l; U2\zl  
  &qF   
public : Q3'\Vj,S&  
FlgK:=Fmj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  UcKpid  
I~gU3(  
template < typename T > 7J.alV4`/  
  struct result_1 vSX71  
  { TlQu+w|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gfR B  
} ; WfL5. &  
u#ag|b/C:  
template < typename T1, typename T2 > d*4fl.  
  struct result_2 T\NvN&h-  
  { h,LwC9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t9;yyZh  
} ; Yx>=(B  
7 `thM/fN  
template < typename T1, typename T2 > c>,|[zP{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? L|m:A`  
  { +Gg6h=u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eZJrV} V  
} 7?Q<kB=f  
L*"Q5NzB]  
template < typename T > )u7y.o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i*_T\_=  
  { t n>$5}^;  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4U( W~O  
} UMuRB>ey  
p;,Cvw{.;%  
} ; Zx@/5!_n.  
MDM/~Qpj_  
:U$<h  
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 Lp`q[Z*  
好啦,现在才真正完美了。 3){ /u$iH.  
现在在picker里面就可以这么添加了: Xb@lKX5Re  
"u@)   
template < typename Right > {R5Q{]dK3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TyI"fP  
  { sL[&y'+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1\X1G>60m  
} *F42GiBZR  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 URz$hcI8  
8vjaQ5  
D~P I_*h.  
fo;Ftf0  
EZ15  
十. bind ]2`PS<a2  
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。 X~(%Y#6  
先来分析一下一段例子 3C=ON.1eg  
~G+o;N,V  
vN=e1\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6p|*H?|It  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T:p,!?kc7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .KSPr  
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。 Z/n\Ak sE  
我们来写个简单的。 (U#4j 6Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A%qlB[!:  
对于函数对象类的版本: Dl_y[ 9  
G}<%%U D  
template < typename Func > 3GqvL_  
struct functor_trait U bUl]  
  { @F%H 1  
typedef typename Func::result_type result_type; X458%)G!(K  
} ; #+I)<a7\  
对于无参数函数的版本: ]k &Y )  
"ph&hd}S  
template < typename Ret > J{<,V\t)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;<i`6e  
  { c'ExZ)RJ  
typedef Ret result_type; J\VG/)E  
} ; w7GF,a  
对于单参数函数的版本:  ;j|T#-.  
O{:_-eI&d  
template < typename Ret, typename V1 > O4H %x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k<x  %  
  { -L<''2t  
typedef Ret result_type; NZ`Mq  
} ; XMzL\Edo  
对于双参数函数的版本: Z\Qa6f!  
ky*-THS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sz4)xJgF (  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yyCx;  
  { f-!t31?XK  
typedef Ret result_type; jLRUWg  
} ; |O =Fz3)  
等等。。。 O {u^&V]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vl+vzAd  
K.'II9-{  
template < typename Func > OT/*|Pn9  
struct func_return Sg;c|u  
  { S,A\%:Va  
template < typename T > :j2G0vHIl(  
  struct result_1 zOO:`^ m  
  { $C@v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1xAZ0X#  
} ; *tkbC2D  
<7Igd6u  
template < typename T1, typename T2 > qo{2 CYG\+  
  struct result_2 ?L.c~w;l  
  { woIcW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0=  ]RG  
} ; $7 1(g$6#  
} ; lB_&Lq 8G  
BfQRw>dZ"{  
~&)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ma9VI5w  
I|@'2z2  
template < typename Func, typename aPicker > Ip_S8 ;;  
class binder_1 &Xw{%Rg  
  { 5T]GyftFV  
Func fn; p<hV7x-{  
aPicker pk; 'U=D6X%V9m  
public : A'(v]w  
U-+%e:v  
template < typename T > uEp v l  
  struct result_1 /Hxz@=LC1  
  { O%:EPdoU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1~X~"M  
} ; )<W6cDx'H+  
F=}-ngx8&  
template < typename T1, typename T2 > NY]`1yy  
  struct result_2 Zr!he$8(2  
  { (W.euQy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |%6zhkoufM  
} ; %*4Gx +b  
cQj{[Wt4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eO<:X|9T  
"n'LF?/H'  
template < typename T > -26GOS_8z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WR;"^<i9  
  { LeY!A#j  
  return fn(pk(t)); >C|/%$kk:f  
} WHh=ht s\  
template < typename T1, typename T2 > +;nADl+Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8p3pw=p  
  { 8!e1T,:b  
  return fn(pk(t1, t2)); `a.1Af;L  
} ~i&Lc7Xl  
} ; E2f9J{ Ki=  
i7^_y3dG  
7=jeq|&kN  
一目了然不是么? DFvLCGkDk  
最后实现bind ~ $I2{I#W  
[3":7bB 'E  
pfCNFF*"  
template < typename Func, typename aPicker > C+/D!ZH%P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y~jKytq^@  
  { 4BSSJ@z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wr\d5j  
} ;dq AmBG{8  
|BysSJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =1D* JU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 q*Xp"yBTo  
g2 dvs  
十一. phoenix U4hsbraz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S9Kay'.aJ(  
dm4dT59  
for_each(v.begin(), v.end(), J(&a,w>p  
( kzs}U'U  
do_ m<ZwbD  
[ nLZT3`@~,  
  cout << _1 <<   " , " HRF4 Ro  
] #^IEQZgH  
.while_( -- _1), 9HI9([Cs  
cout << var( " \n " ) wA`A+Z2*?  
) Dim,HPx]d  
); A]nDI:pO|  
, O=@I  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: mUi|vq)`=D  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]# hT!VOd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h[c HCVM:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: = Mc]FCV  
V%~u8b  
f#xqu +)Z  
template < typename Cond, typename Actor > xe)< )y  
class do_while wzAp`Zs2Dm  
  { 7S<Z&1(  
Cond cd; h#bpog  
Actor act; 1a {~B#  
public : C._I\:G^  
template < typename T > 3mWd?!+m=  
  struct result_1 @vf{_g<  
  { 7Kx3G{5ja  
  typedef int result_type; yc,Qz.+g  
} ; )i; y4S  
E&k{ubcT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6ju+#]T  
r\+AeCyb"p  
template < typename T > "HR &Rf k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;FYiXK%  
  { luZqW`?Bt  
  do Yyl2J#$!  
    { k|l"Rh<\~  
  act(t); 8xUmg&  
  } ;8sEE?C$g  
  while (cd(t)); o?P(Fuf  
  return   0 ; !ViHC}:   
} DvnK_Q!  
} ; kKVq,41'  
XQ:HH 8  
ZMJ\C|S:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {p UOu8`Z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 c4CBpi?}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (mHFyEG  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 m,e1:Nk<  
下面就是产生这个functor的类: <wTkPErUG  
qv3L@"Ub  
DSix(bs9  
template < typename Actor > 7<{Zq8)  
class do_while_actor  6<A\U/  
  { &..![,)w^!  
Actor act; ee&QZVL>  
public : KM (U-<<R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5}e-~-  
S5RS?ya  
template < typename Cond > NW=j>7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LJZEM;;}  
} ; hBLg;"=Em  
eU7RO  
NVFAmX.Z:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pCf-W/v  
最后,是那个do_ [AR$Sw60  
D8W:mAGEu  
I_xJ[ALdm  
class do_while_invoker w`1qx;/!  
  { BU:s&+LYUv  
public : 451C2 %y  
template < typename Actor > L~ V 63K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DC*|tHl  
  { h bj^!0m  
  return do_while_actor < Actor > (act); {NE;z<,*:  
} /eR@&!D '  
} do_; LnZz=  
~;m~)D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W5:S+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _?Jm.nT  
最后来说说怎么处理break和continue !0`ZK-nA6  
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。 NLb/Bja  
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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