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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kz"uTJK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >1~ /:DJ  
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, bmfM_oz  
fd\RS1[  
yw3"jdcl  
'pdTV:]zA  
  class filler \c=I!<9  
  { ,kN;d}bg  
public : ETe4I`d{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :HkBP90o  
} ; tgK I  
_kj]vbG^;  
f!Q\M1t)  
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: RLB3 -=9t  
FK|O^- >B  
0+1wi4wy/  
_u`YjzK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); > VG  
'y8{, R4C  
EdJL&*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <j'V}|3  
*Gbhk8}V'  
nV;'UpQw  
IV QH p  
二. 战前分析 H"C'<(4*\  
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。 aER|5!7(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 I5$P9UE+^9  
lq/2Y4LE)  
0J)s2&H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :$5A3i  
  /* --------------------------------------------- */ IUcL*  
vector < int *> vp( 10 ); IP~!E_e}\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J~Xv R  
/* --------------------------------------------- */ y}Ky<%A!P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;t`  ?|  
/* --------------------------------------------- */ #x%'U}sF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v0^9 "V:y  
  /* --------------------------------------------- */ 8!g `bC#%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *dzZOe>,  
/* --------------------------------------------- */ B~Q-V&@o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !,WGd|oJ  
?0tg}0|  
B{-7  
g|=_@ pL  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8#I>`z^F  
1._1, _2是什么? |Lq8cA)|y  
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。 xS18t="  
2._1 = 1是在做什么? q>q:ZV  
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。 wN 2+3LY{  
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。 ]`E+HLEQ'  
tiK?VwaKI  
R+sT &d  
三. 动工 ^\)a[OWp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &[.5@sv  
z(PUoV:?  
\?:L>-&h8  
0QQss  
template < typename T > [;E%o^/^  
class assignment ^S#;   
  { vL/ 3(Bo7  
T value; =O/Bte.  
public : BT_]=\zi  
assignment( const T & v) : value(v) {} BT{;^Hp  
template < typename T2 > ^-;S&=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;#B(L=/  
} ; !`ol&QQ#  
7AG|'s['=  
SpH|<L3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }E`Y.= S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b`0tfXzS5  
c? ::l+  
! VwU=5  
pMF vL  
  class holder ^ 5 >e  
  { 5 s7BUT  
public : FU|brS t  
template < typename T > xh6(~'$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |5@Ra@0  
  { &\zYbGU  
  return assignment < T > (t); 3 qYGEhxv  
} I?KN7(9u?  
} ; hW7u#PY  
~z[`G#dU  
/iW+<@Mas  
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: 2Gyq40  
x"r0<RK  
  static holder _1; D(cD8fn,J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j:9M${~  
"tCI_ Zi;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wzq W1<*`  
而不用手动写一个函数对象。 6#w>6g4V~R  
&lc@]y8  
z%&FLdXgW+  
cJKnB!iL5  
四. 问题分析 J_s`G  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^0,}y]5p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 PZ[-a-p40  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iUKjCq02  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T2{e 1 =Z7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UBo0c?,4  
?pL|eS7  
五. 问题1:一致性 /4{WT?j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| AXw qN:P}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :J;U~emq  
zzG=!JR  
struct holder ;R$G.5h  
  { A#>wbHjWF  
  // 5- dt0I@<  
  template < typename T > 'CBwE&AL  
T &   operator ()( const T & r) const "2e3 <:$  
  { Q\oa<R D5  
  return (T & )r; ~z^l~Vyg?  
} |N,^*xP(6  
} ; 4+olyBht  
t Cuvb  
这样的话assignment也必须相应改动: 8X;?fjl`"  
!~^2Mu(X  
template < typename Left, typename Right > g|)>65v  
class assignment N2h5@*1Y  
  { "|\hTRQ  
Left l; +U fw  
Right r; UMcM&yu-  
public : 3s\UU2yr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ] 0i[=  
template < typename T2 > L03I:IJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K^{j$  
} ; Aez2n(yac  
vuQA-w7  
同时,holder的operator=也需要改动: hB?#b`i^  
;NP-tA)  
template < typename T > 0jp].''RK\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AArLNXzVW  
  { l&& i`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3h bHS~  
} >WHajYO"  
v}>g* @  
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。 Z<U,]iZB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QW..=}pL  
CKw-HgXG  
return l(rhs) = r; (nqhX<T>  
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~ = |K!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +m_ .?V6  
+:A `e+\  
template < typename Tp > HoBx0N9\2  
class constant_t osc8;B/  
  { {\Pk;M{Y&  
  const Tp t; U<6)CW1;  
public : s$y_(oU,D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $$AZ)#t[  
template < typename T > Vy& X1lG:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e`Yj}i*bx]  
  { su0K#*P&I  
  return t; za>%hZf\  
} 5a |R  
} ; `=Mk6$%Cs  
TjpyU:R,&|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lG6&uMvo  
下面就可以修改holder的operator=了 ~'*23]j  
l_yy;e  
template < typename T > X8}r= K~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Cq@7oi]W0  
  { s-#@t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y1o[|yt W  
} &"u(0q  
,):aU  
同时也要修改assignment的operator() >MJ %6A>  
iBWzxPv:z  
template < typename T2 > w !kk(QMV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  7]@M  
现在代码看起来就很一致了。 (,"%fc7<i  
!,- 'wT<v  
六. 问题2:链式操作 [,&g46x22  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u!xgLf'`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H28-;>'`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W'Gh:73'}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  H#F"n"~$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =$}`B{(H  
tzl,r"k3  
template < typename T > .}E<,T  
struct result_1 uA`e  
  { qV=O;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D}%VZA}].  
} ; '>OEQU5-  
[/ CB1//Y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: r:xg#&"*  
%AV3eqghCg  
template < typename T > SdufI_'B  
struct   ref mj9|q8v{+  
  { *{JD= ua  
typedef T & reference; / /G&=i$  
} ; XW'7  
template < typename T > 0o6r3xc;  
struct   ref < T &> $sL+k 'dY  
  { ILNghtm-  
typedef T & reference; 4YOLy\"S  
} ; 7F~Jz*,B*W  
cLp9|y0r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YC{7;=P f  
CE183l\  
template < typename T > )W@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const % [,^2s  
  { oW7;t  
  return l(t) = r(t); 1^Q!EV  
} b9f5  
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。 ^[HX#JJ~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4!glgEE*  
6{Bvl[mhI  
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 EU5(s*A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $YBH;^#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ieyqp~+|4$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^J?2[(   
最后的布局是: KE)^S [Da  
                Add j{5oXW  
              /   \ XF4NRs  
            Divide   5 RvW>kATb_F  
            /   \ I7ySm12}  
          _1     3 Erl@] P4  
似乎一切都解决了?不。 or` "{wop  
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。 L'BzefU;04  
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。 F, 5}3$  
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: P.|g4EdND  
m<9W#  
template < typename Right > 4.&et()}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 87V XVI  
Right & rt) const atFu KYI  
  { /3vj`#jD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d #-<=6  
} \AR3DDm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !I8( Y  
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。 LZ9IE>sj  
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。 5.)/gK2$  
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。 4gm(gY>[  
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。 l\-(li H  
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? > cJX'U9  
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: }Sb&ux  
T\HP5&  
template < class Action > -Kf'02  
class picker : public Action j#XU\G  
  { KWV{wW=-  
public : 5h(] S[Zf3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e.g$|C^$m  
  // all the operator overloaded P(r}<SM  
} ; t\+vTvT)RE  
4a~9?}V:  
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。 V/!8q`lYNJ  
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: 8eoDE. }  
)6mv 7M{  
template < typename Right > xF{<-b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D9&FCCiUE  
  { T%F8=kb-9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LNU9M>  
} Om2 )$(  
UIv 2wA2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h^0!I TL^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !$+J7\& 7p  
8 YBsYKC  
template < typename T >   struct picker_maker *K\/5Fzl  
  { VL<)d-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O@_)]z?jUc  
} ; 7b T5-=.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nyPA`)5F0  
  { .Isg1qrC  
typedef picker < T > result; ZD0Q<8%  
} ; ^f1}:g  
TO)wjF_  
下面总的结构就有了: d=wzN3 ;-  
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。 ,[^P  
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。 *-Y|qS%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (N43?iv(  
至此链式操作完美实现。 s\Cl3  
:/Nz' n  
ZWVcCa 3  
七. 问题3 e}}xZ%$4|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ybx4 Up@  
2Sb~tTGz79  
template < typename T1, typename T2 > 5NeEDY 2%#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }`  
  { AC(}cMM+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s6).?oE  
} \"PlM!0du  
;mo}$^49*  
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: L1"X`Pz[}  
P5vMy'1X  
template < typename T1, typename T2 > Ef$xum{  
struct result_2 -acW[$t  
  {  Jb {m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r0j:ll d  
} ; *RM#F !A  
K| Y r  
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? m&|?mTo>m  
这个差事就留给了holder自己。 E<&VK*{zcO  
    ZT_EpT=1  
F+Lq  
template < int Order > WE`Y!  
class holder; |2c'0Ibu  
template <> Q9#$4  
class holder < 1 > 35jP</  
  { WFN5&7$W  
public : FQ(=Fnqn  
template < typename T > #.tF&$ik  
  struct result_1 '1r:z, o|  
  { xb_35'$M  
  typedef T & result; K$' J:{yY  
} ; tp*AA@~  
template < typename T1, typename T2 > $+[HJ{  
  struct result_2 0t*q5pAG".  
  { t_@%4Wn!1L  
  typedef T1 & result; ybf`7KEP2A  
} ; =`vUWONn  
template < typename T > |$9k z31  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {n%F^ky+7  
  { UO<%|{ W+  
  return (T & )r; "vjz $.  
} O&\;BF5:R  
template < typename T1, typename T2 > UTmX"Li  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &Cdk%@Tj]B  
  { yZA }WTGe  
  return (T1 & )r1; HK5\i@G+<  
} &HZ"<y{j  
} ; M.!U;U<?  
o& $Fc8bH  
template <> jcOxtDTSW  
class holder < 2 > X )g <F  
  { Eh0R0;l5>  
public : *wyaBV?*K  
template < typename T > J0lTp /  
  struct result_1 =JNoC01D  
  { qV^,muyoG  
  typedef T & result; ~n|*-rca  
} ; SH5GW3\h  
template < typename T1, typename T2 > D`r:`  
  struct result_2 [ZOo%"M_Y  
  { <q%buyQna  
  typedef T2 & result; +`_%U7p(  
} ; O^4:4tRpt  
template < typename T >  g5X+iV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O\B_=KWDO  
  { t#}/VnSQ  
  return (T & )r; &d9tR\}  
} p^7ZFUP  
template < typename T1, typename T2 > {&"rv<p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -&D~TL#  
  { p@NE^aMn  
  return (T2 & )r2; W9{6?,]  
} )1Os+0az  
} ; zpiqJEf|'"  
&T}~h^/t  
C-m OtI  
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> >。 6#KRI%adw`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b 9F=}.4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .z7F58  
>j_,3{eJ  
return l(i, j) = r(i, j); \ d+&&ns  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mn?< Zz  
X9#Od9cNaC  
  return ( int & )i; 'X"@C;q  
  return ( int & )j; Mfuw y  
最后执行i = j; RAR"9 N .  
可见,参数被正确的选择了。 $2 ~RZpS  
`8KWZi4 ]  
) #9/vIQ  
%#yCp2  
O:q 0-  
八. 中期总结 = %\;7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2r,K/'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {Z3B#,V(g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (p-a;.Twj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Bk?3lwCT  
j$n[; \]n  
wz$1^ml  
/^ hB6_'D  
}.$oZo9J  
}rxFX  
九. 简化 o2@8w[r  
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。 O (<Wn-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mH}/QfUlq  
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: mfIY7DP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Nf%jLK~  
  +-*/&|^等 n Uz 2~z  
2. 返回引用。 @]Aul9.h  
  =,各种复合赋值等 2N9 BI-a  
3. 返回固定类型。 \3hhM}6)DM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [58xT>5`m  
4. 原样返回。 %XMrS lSOp  
  operator, ` Cdk b5  
5. 返回解引用的类型。 6K5KZZG  
  operator*(单目) 1%G<gbHpI  
6. 返回地址。 /KO!s,Nk  
  operator&(单目) s{2BG9s  
7. 下表访问返回类型。 k 9R_27F  
  operator[] S92'\2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Bi ]`e_(}  
  operator<<和operator>> 8G?'F${`  
68kxw1xY  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `f}}z5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cH.T6u_%  
|g}! F-  
template < typename Left > {W62%>v  
struct value_return BBm.;=8@ ^  
  { <fCgU&  
template < typename T > t7H2z}06=h  
  struct result_1 VTa?y  
  { qN1(mxa.?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vHcB ^Z  
} ; `Yn^ -W  
vHZw{'5y  
template < typename T1, typename T2 > :(c2YZ   
  struct result_2 l[.*X  
  { gEcVQPD@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ? }|;ai  
} ; kZs  
} ; z1aApS  
;``*]tY$  
yK+76\} I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Is` S  
`zAV#   
下面我们来剥离functor中的operator() y, tA~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hV;Tm7I2  
h6}oRz9=g  
return l(t) op r(t) c@1C|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w6y?D<  
return op l(t) c|x:]W'ij  
return op l(t1, t2) UB@>i3  
return l(t) op [-f0s;F1%  
return l(t1, t2) op dGAthbWJ  
return l(t)[r(t)] JAj<*TB.%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XtRfzqg?K  
lY[>}L*H8  
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: 6cp x1y]~6  
单目: return f(l(t), r(t)); ',n;ag`c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ])!|b2:s3  
双目: return f(l(t)); $74ZC M  
return f(l(t1, t2)); k[R/RhHQ,  
下面就是f的实现,以operator/为例 eXx6b~D  
KYD,eVQ  
struct meta_divide PQ.xmg2  
  { a"&@G=M@d  
template < typename T1, typename T2 > V=Iau_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ptQr8[FA  
  { r.** z j  
  return t1 / t2; "\Jq2vM  
} b[$%Wg  
} ; M.zS +  
w~afQA>  
这个工作可以让宏来做: T5)Xl'Q  
38b%km#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hi"[R@UG  
template < typename T1, typename T2 > \ s@OCj0'l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `sQ\j Nu  
以后可以直接用 E)3B)(@&P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FVMR9~&+  
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 YN_#x  
(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。。。) !p >a,8w  
kX zm  
.FK[Y?ci#  
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 7f8%WD)  
#`RY KQwB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > okoD26tK  
class unary_op : public Rettype *#;8mM  
  { yZ~<! 5.P  
    Left l; TC?kuQI  
public : NoO>CjeFb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #B8`qFpQC  
Zq~2BeB  
template < typename T > 7s; <5xc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JaKR#Y$+~  
      { 0){%4  
      return FuncType::execute(l(t)); v]F q}I"  
    } 0&=2+=[c  
D%(9ot{!e  
    template < typename T1, typename T2 > V9-pY/v 9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j|FGb:  
      { 2`+?s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7Ro7/PT (  
    } a3?Dtoy'  
} ; leiED'  
Q\z3YUk  
`]\4yTd  
同样还可以申明一个binary_op p|,K2^?Y  
1)/B V{n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pu=T pSZ  
class binary_op : public Rettype 1)?^N`xF  
  { x,E#+ m  
    Left l; L$zT`1Hy  
Right r; J9)wt ?%j  
public : 8xj4N%PA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a[\,K4l  
ItDe_|!L  
template < typename T > [P OcO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~^lQ[x  
      { SOb17:o3|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |~8\{IcZ  
    } Yk(OVl T  
$} TqBBe   
    template < typename T1, typename T2 > W0tBF&E"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nf,>l0,,'  
      { C@pDX>~2=b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JnhHV(H  
    } lk \|EG  
} ; *`ehI_v :  
^%M!!wlUH  
zF;}b3oIo  
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 + h`:qB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $Pzvv`f*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )jR:\fe  
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。 &w2.b:HF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WaWT 5|A  
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"m* 4N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x?:WR*5w  
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) vH# US  
下面是修改过的unary_op LAw X9q`  
k :7UU4M 5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $msT,$NJ  
class unary_op 5ez"B]&T  
  { $Y$!nPO  
Left l; wa<@bub  
  ,U>g LTS  
public : <2A4}+p:  
{aGQ[MH\9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A!fjw  
wIx Lr{  
template < typename T > rcxV ,<[B  
  struct result_1 *2 MUG h  
  { F!pUfF,&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lqX]'gu]\  
} ; FX}<F0([?  
(`3 Bi]7  
template < typename T1, typename T2 > m\1*/6oV  
  struct result_2 xhUQ.(S`r6  
  { Mk@_uPm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E'XF n'  
} ; EoQ.d|:g  
ywq{9)vq  
template < typename T1, typename T2 > 0R_ZP12  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rxP^L(q0*  
  { VrF]X#\)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rZJp>Q)s  
} C!qW:H  
~p'/Z@Atu  
template < typename T > -uv1$|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kwh3SU=L}  
  { 'd(}bYr)  
  return OpClass::execute(lt(t)); CXUNdB  
} >#!n"i;  
d:A+s>`$M  
} ; Jb ;el*,K  
!m_'<=)B4~  
O "{o (  
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 NKGo E/  
好啦,现在才真正完美了。 W!IK>IW"  
现在在picker里面就可以这么添加了: Bct>EWQ  
*:YW@Gbm  
template < typename Right > dR$P-V\y`%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;y HA.}  
  { m{b(^K9}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  4jG@ #  
} ]j1BEO!Bg  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Gc@ENE f  
<~:  g  
:$P < e~z'  
u=ENf1{ $>  
_ZR2?y-M  
十. bind .' X$SF`  
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_b00",S  
先来分析一下一段例子 k U3] eh\I  
W:9L!+m^  
oO= 6Kd+T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ss,6;wfX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  61gZZM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `0 .5aa  
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。 [k1N`K(M  
我们来写个简单的。 E"u>&uPH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Dm4\Rld{  
对于函数对象类的版本: 9KAXc(-  
OM, uR3,  
template < typename Func > b,SY(Ce~g  
struct functor_trait 6'qs=Ql  
  { M ?F({#]  
typedef typename Func::result_type result_type; -.z~u/uL  
} ; oq0G@  
对于无参数函数的版本: L#NPt4Sz+  
'<XG@L  
template < typename Ret > n*_FC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dk[[f<H_{  
  { I^lb;3uR  
typedef Ret result_type; ;itz` 9T  
} ; qU=$ 0M  
对于单参数函数的版本: F;MFw2G  
S{ *RF)  
template < typename Ret, typename V1 > iCw~4KG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _jnH!Mw  
  { zeR!Y yt!  
typedef Ret result_type; w/Q'T&>b/  
} ; gy*N)iv%  
对于双参数函数的版本: [m('Y0fwO^  
BQw#PXp3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9nd'"$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eOLS  
  { nk6xavQji  
typedef Ret result_type; r[~K m5  
} ; vT[%*)`  
等等。。。 D+"5R5J",  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /4=O^;   
e'7!aysj  
template < typename Func > #M8"b]oh6  
struct func_return >B~p[wh0  
  { vsES`  
template < typename T > C\EV $U,  
  struct result_1 QEtZ]p1H@  
  { ea7v:#O[S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BH%eu 7`t  
} ; tR2IjvmsX  
Q*U$i#,  
template < typename T1, typename T2 > <Ep P;  
  struct result_2 m2VF}% EIr  
  { ?b2%\p`"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K4l,YR;r  
} ; t;E-9`N  
} ; Af*^u|#  
u^V`Ucd"R  
= u73AM}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZEHz/Y%  
7G2TTa  
template < typename Func, typename aPicker > l} h<2  
class binder_1 xt40hZ$  
  { Oja)J-QXb  
Func fn; 2:2rwH }e  
aPicker pk; ;XGG&M%3  
public : Y_f6y 9?ZE  
yjN|PqtSV  
template < typename T > >mh:OJH45  
  struct result_1 T`f9 jD  
  { (wvDiW5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )zen"](cze  
} ; 9-)oA+$  
#9p{Y}2#  
template < typename T1, typename T2 > "1`c^  
  struct result_2 r#^X]  
  { '<8ewU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9I9J}&4  
} ; /t ,ujTK  
SOeL@!_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uKtrG,/ p  
875V{fvPBU  
template < typename T > 8[}MXMRdb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GD.mB[f*  
  { xae}8E   
  return fn(pk(t)); hC5ivJ  
} 8a e]tX5$  
template < typename T1, typename T2 > {P-KU RQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const blxH`O!  
  { _.wLQL~y  
  return fn(pk(t1, t2)); [YJP  
} 7c<2oTN'  
} ; #p*OLQ3~  
hIPDJ1a  
^K&& O {  
一目了然不是么? t~XwF(";  
最后实现bind >l 'QX(  
_Z5l Nu  
uVOOw&q_  
template < typename Func, typename aPicker > 0.|tKetHq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sDWX} NV  
  { _vvnxG!x&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h^34{pKDn  
} >iWl-hI-  
S 8h/AW6l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q)HVh[4  
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。 WynHcxC  
c?b?x 6 2  
十一. phoenix Qn<J@%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Qe]@`Vg  
Vx-H W;,  
for_each(v.begin(), v.end(), ]?mWnEi!z  
( w doA>a?q  
do_ OFCkQEG=y>  
[ QQ1+uY  
  cout << _1 <<   " , " ;STO!^9~  
] A$fd6+{  
.while_( -- _1), 6$ @Pk<w  
cout << var( " \n " ) rb&^ei9B  
) 1OE^pxfi>  
); &RpQ2*4n  
A CJmy2  
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: "t`r_Aw  
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 "uqa~R{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u.8vXc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )d0&iE`@  
k/!Vv#8  
/]<0`nI.  
template < typename Cond, typename Actor > VLu_SXlo*  
class do_while 9v<BO$ ,a  
  { BeaX 0#\  
Cond cd; ~>xn9vb=  
Actor act; 7Dom[f  
public : C6CX{IA]  
template < typename T > @QVAsNW:O  
  struct result_1 IS]03_uQ  
  { 7Cp>iWV  
  typedef int result_type; !W]># Pm  
} ; G:A ~nv9  
8+v6%,K2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {Kd9}CDAZ  
fx%'7/+  
template < typename T > ^fXNeBj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M1Od%nz3  
  { )Qb1$%r.  
  do @l>\vs<  
    { M+)%gnq`u  
  act(t); QH~/UnV  
  } $:/y5zi  
  while (cd(t)); 6SlE>b9tA  
  return   0 ; 0!_D M^3  
} }+i ZY\t  
} ; SX/yY  
=?vk n  
f1hi\p0q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VH,k EbJ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >sPu*8D40a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 tN";o\!}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2,q^O3F  
下面就是产生这个functor的类: qPH]DabpI  
p0`Wci  
\*!g0C 8 o  
template < typename Actor > "{qhk{  
class do_while_actor 9! gmS?f  
  { wToz{!n  
Actor act; J Y %B:  
public : qC.jXU?rO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;QREwT~H  
zu^?9k  
template < typename Cond > ?ti7iBz?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }9<aX Y,  
} ; 0 6 K8|K  
I)_072^O  
>OZ+k(saL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N;Hrc6nin^  
最后,是那个do_ T1\Xz-1  
DtXXfp@;  
5}e-\:J >B  
class do_while_invoker ~;wSe[  
  { 1K0 9iB  
public : 8T$:^HW  
template < typename Actor > NTs< ;ED  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [)Xu60? Q  
  { pWbzBgM?nU  
  return do_while_actor < Actor > (act); iDp]l u  
} zdU<]ge  
} do_; "MM7qV  
V1xpJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \ $X3n\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `: i|y  
最后来说说怎么处理break和continue K)l{3\9l|  
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。 " *kWM  
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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