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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UjOhaj "h  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <&%1pZ/6.  
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, C(HmLEB^  
5a!e%jj  
PB67 ?d~  
yN<fmi};c  
  class filler VFSn!o:C  
  { }a1Sfl@`3  
public : f}Tr$r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KBq aI((  
} ; *b{lL5  
%*q0+_  
qg{<&V7fE  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]"g >>N  
QU!'W&F6  
`A _8nW)  
,Z7Z!.TY!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `$SEkYdt  
AE4~M`6D  
#*$@_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7jH`_58  
*F*jA$aY  
N$&ePU J  
('6g)@=\U  
二. 战前分析 3e6Y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q;zf|'&*7C  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 tq:tY}:4  
 5vF}F^  
9r+O!kF(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~)a ;59<$  
  /* --------------------------------------------- */ 0s9z @>2  
vector < int *> vp( 10 ); k)K-mD``U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <N=p:e,aN,  
/* --------------------------------------------- */ `s> =Sn&UP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @IY?DO  
/* --------------------------------------------- */ xhkWKB/7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N[<`6dpE  
  /* --------------------------------------------- */ #"8[8jyV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IPR tm!  
/* --------------------------------------------- */ B4:l*P'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k-pEBh OH  
u 1{ym_  
WmjzKCl  
m?VRX .>  
看了之后,我们可以思考一些问题: YATdGLTeq  
1._1, _2是什么? 9N D+w6"  
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。 `$sY^EX  
2._1 = 1是在做什么? *Z]WaDw  
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。 /4 LR0`A'  
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。 W _,;eyo  
,ANK3n\  
[x<6v}fRn  
三. 动工 OW^2S_H5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iE^a%|?}  
V}|v!h[O8  
zYG,x*IH  
"8muMa8Q%  
template < typename T > s9rtXBJP  
class assignment Az< 9hk  
  { [)SR $/A  
T value; 2>}\XKF).  
public : xOL)Pjo /m  
assignment( const T & v) : value(v) {} $'knK<  
template < typename T2 > x]R(twi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T6I%FXm}  
} ; WTD49_px  
6Z7pztk  
@\T;PTD-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3Q$'qZw p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hygnC`|  
!-5S8b  
3K#mF7)a  
_rMT{q3  
  class holder 5':Gu}Vq  
  { nSxb-Ce  
public : .^LL9{?  
template < typename T > q^N0abzgP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1U7,X6=~  
  { (eRKR2% q  
  return assignment < T > (t); 2b#(X'ob  
} wVp4c?s  
} ; fNqmTRu  
.'S^&M/$  
Aa`MK$29F  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: T")i+v  
pYfV~Q^3  
  static holder _1; IypWVr   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Vj=Xcn#*8  
3@yTzaq6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c3V]'~  
而不用手动写一个函数对象。 98A(jsj  
Dr6s ^}}~n  
g8,?S6\nMz  
M 20Bc,VI  
四. 问题分析 z9M.e.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i-k >U}[%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 t$K@%yU2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SH vaV[C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f]ue#O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _V& !4Zd9:  
;v1NL@w*  
五. 问题1:一致性 `c'   
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?| 6QII&Fg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U=kx`j>  
~M ,{ _  
struct holder 5pM&h~M  
  { `V&1]C8x  
  // `*NO_ K  
  template < typename T > _r\$NgJIM  
T &   operator ()( const T & r) const ;P;"F21^>  
  { e"fN~`NhY  
  return (T & )r; "!%wh6`>Md  
} tyEPU^PM  
} ; %AG1oWWc>.  
#v4LoNm  
这样的话assignment也必须相应改动: *K(k Kph  
+}^|dkc  
template < typename Left, typename Right > E.J 0fwyT  
class assignment z.3<{-n}0i  
  { ;8ET!&k*>E  
Left l; skIiJ'db  
Right r; bo@,4xw  
public : ^kn ^CI6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iuC7Y|  
template < typename T2 > 1~2R^#rm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jg [H}  
} ; }bf=Ntk  
22`oFXb'  
同时,holder的operator=也需要改动: bmOqeUgB  
e Om< !H  
template < typename T > <nWKR,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const , 3X: )  
  { N] 14  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZfPd0 p  
} -AjH}A[!  
oW 1"%i%  
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。 O' +"d%2'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q2/MnM  
@Od^k#  
return l(rhs) = r; H8@8MFz\  
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。 /!GKh5|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7%}ay  
*Jvxs R'a1  
template < typename Tp > p%q.*trUb9  
class constant_t _eJXi,  
  { x\hWyY6J[  
  const Tp t; '>j<yaD'  
public : v6s\Z\v)Q`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n /QfdAg  
template < typename T > q!6|lZB3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Hm%g_Mt  
  { HH)"]E5  
  return t; 9W!8gCs  
} <B6[i*&  
} ; EM=w?T  
0YzsA#yv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X8/Tl \c  
下面就可以修改holder的operator=了 ]3*P:$Rq  
n*Q`g@`  
template < typename T > kdp% !S%2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 55.;+B5L *  
  { } h[>U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |G(1[RNu  
} 8-7dokg>  
zv //K_  
同时也要修改assignment的operator() y 'OlQ2U  
"EoDQT"0  
template < typename T2 > 3VmI0gsm.>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dY}pN"  
现在代码看起来就很一致了。 |6E .M1  
dUS  ZNY  
六. 问题2:链式操作 )QmGsU}?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lT]=&m>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mjb { ~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ?d$"[lKX  
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。 >$\Bu]{1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z3a-+NjDm  
WsR+Np@c  
template < typename T > ?"6Ov ]  
struct result_1 6vto++  
  { AUfS-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #EbGL])F}  
} ; t<nFy  
B2 c@kru  
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: e,HMwD  
j{"z4Y4  
template < typename T > +$47v$p  
struct   ref }j46L1T  
  { .WvlaPK  
typedef T & reference; P z ?m>>#  
} ; 38~PWKt  
template < typename T > lWWP03er!  
struct   ref < T &> V8hO8  
  { I&Jt> O4  
typedef T & reference; A\z`c e!  
} ; {Oj7  
|uI?ySF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jin db#)bz  
igDG}q3jG  
template < typename T > @%1IkvJV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MRfb[p3Cx  
  { ;+ azeW ^  
  return l(t) = r(t); r}_lxr  
} DG(%-w8p"  
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。 2j&v;dmh<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m@jge)O&D  
F8<"AI  
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  G2`${aMS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _qn?2u3mnR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \M{[f=6llh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Fj1NN  
最后的布局是: h >-'-Hx+  
                Add |;+qld[4z  
              /   \ ]f8L:=c  
            Divide   5 lCJ6Ur;  
            /   \ oFCgu{\kt  
          _1     3 TVaA>]Fv  
似乎一切都解决了?不。 {$d<1y^  
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。 y6-XHeU  
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。 X32C}4-B  
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: gl{B=NN  
a 7#J2r  
template < typename Right > \'Ssn(s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wN97_Y=`n  
Right & rt) const  fRB5U'  
  { +m)q%I>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]kD"&&HV  
} jV O{$j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dRW$T5dac  
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。 &<3&'*ueW  
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。 ve Tx, \6@  
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。 Y- )x Tn  
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。 ${I*nh>=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? u.,Q4u|!  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .@#A|fgv  
Vi?q>:E:  
template < class Action > z.36;yT/  
class picker : public Action kJ{+M]pW  
  { %Jp|z? [/  
public : aI3CNeav  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8|@9{  
  // all the operator overloaded e(?]SU|  
} ; f>2MI4nMG  
wM~H(=s`D  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +1rkq\{l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 7b[wu~'( n  
GIyF81KR 3  
template < typename Right > ),(V6@Z?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \?**2{9&)  
  { Kcy@$uF{2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o*5U:'=5}  
} IgIYguQ   
q_V0+qH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PL X>-7@  
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。 ,WD X(  
nhT-Ido  
template < typename T >   struct picker_maker H,QTYXi "  
  { y7/F _{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;Hmp f0$  
} ; L\%orLEmK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0hY{<^"Y  
  { v6GPS1:a  
typedef picker < T > result; W$0^(FH[  
} ; -0Cnp/Yj@  
V5i*O3a~   
下面总的结构就有了: 1yQejw  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 x79Ha,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 CyDV r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <\ `$Jx#  
至此链式操作完美实现。 a5Y IUVCv  
424(3-/v;  
a u7.4ln>Y  
七. 问题3 v&a4^s  
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。 z^<L(/rg9"  
bN$r k|  
template < typename T1, typename T2 > 3]RyTQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Q$h ]^>~  
  { tM4 Cx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TX=yPq  
} 8NBT|N~N  
m3bCZ 9iE  
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: n_?tN\M  
3"N)xO-  
template < typename T1, typename T2 > \xv;sl$f  
struct result_2 ;&V s4  
  { ntFT>g{B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H@bf'guA|B  
} ; +N`ua  
6;'dUGvH  
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? #>lG7Ns|4  
这个差事就留给了holder自己。 [NMVoBvG  
    1u3, '8F  
^9Qy/Er'  
template < int Order > =X\^J  
class holder; &>d:R_Q]  
template <> >NYW{(j  
class holder < 1 > wX  >*H  
  { #$1Z  
public : k:jSbbQ  
template < typename T > LUB${0BrA  
  struct result_1 KlRr8 G!Z  
  { v ~QHMg  
  typedef T & result; ) e5 @  
} ; wLK07e(  
template < typename T1, typename T2 > (e(:P~Ry  
  struct result_2 <-D/O$q  
  { ^8.]d~j  
  typedef T1 & result; YIw1  
} ; 9mA{K    
template < typename T > .X# `k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vz.>~HBP  
  { Po%LE]v,  
  return (T & )r; [sB 9gY(  
} n]E?3UGD@W  
template < typename T1, typename T2 > Cj~'Lhmv'T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }=c85f~i  
  { AbZKYF P  
  return (T1 & )r1; /|* Y2ETOr  
} .L'.c/ s  
} ; yw];P o,  
AGLscf.  
template <> wgCa58H76  
class holder < 2 > Z#rB}  
  { CHe>OreiS  
public : 89r DyRJ;  
template < typename T > dFKM 8_jH  
  struct result_1 ^0/j0]O  
  { ;L']e"G  
  typedef T & result; CrwwU7qKL  
} ; _/i4MtM  
template < typename T1, typename T2 > n2iJ%_zp  
  struct result_2 ty8v 6J#  
  { ")d`dj\o  
  typedef T2 & result; d_IAs  
} ; &mb{.=  
template < typename T > Y "/]|'p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~ 4kc/a  
  { #B4%|v;`E?  
  return (T & )r; T}8Y6N<\m  
} 6i1LjLB  
template < typename T1, typename T2 > #Y$hNQQ$F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?Y@N`S  
  { dq]0X?[6  
  return (T2 & )r2; rzt Ru  
} euC&0Ee2  
} ; oH_;4QU4y  
=3L;Z[^9  
x QIq^/F0  
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> >。 .ev?"!Vpp9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _H5o'>=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HSc~*Q  
1fpQLaT  
return l(i, j) = r(i, j); %44leINx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UEguF &  
ljb7oA3cP4  
  return ( int & )i; [PDNwh0g5  
  return ( int & )j; Q\ 0cvmU  
最后执行i = j; #3gp6*R  
可见,参数被正确的选择了。 1,% R;7J=g  
{GQ^fu;q  
INJEsz  
cLLbZ=`  
iv4H#rJ  
八. 中期总结 2.l:O2<  
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: tNbN7yI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d8c=L8~jt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R^Y <RI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |&zz,+E  
ee^{hQi  
?!` /m|"  
0@%v1Oja  
V6@o]*  
eS~LF.^Jw  
九. 简化 -w"VK|SGm  
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。 E>D_V@,/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E&[{4Ml  
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: 5:KQg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Zg{KFM%  
  +-*/&|^等 ppVHLrUh  
2. 返回引用。 @X#F3;  
  =,各种复合赋值等 }f6HYU  
3. 返回固定类型。 oYH^_V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,Ge"anO  
4. 原样返回。 .nx2";oi  
  operator, ` 2V19 s]  
5. 返回解引用的类型。 oYm[V<nIl  
  operator*(单目) nH[yJGZYSA  
6. 返回地址。 pSdI/Vj'=  
  operator&(单目) H _zo1AW  
7. 下表访问返回类型。 ddJe=PUb  
  operator[] /7Cc#P6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K3#@SY j  
  operator<<和operator>> 8|l\E VV6  
]H+8rY%+  
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。 n<z [J=I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %D\[*  
3 :<WY&9  
template < typename Left > l*d(;AR  
struct value_return :LW4E9O=H  
  { GLeK'0Q@  
template < typename T > f Sa"%8%  
  struct result_1 1SCR.@ k<  
  { {tYZt4!{^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %N>%!m  
} ; 2y;Skp  
of%Ktm5Qi  
template < typename T1, typename T2 > @1o/0y"  
  struct result_2 q_MG?re  
  { __G?0*3G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \o*5  
} ; )<h*eS{  
} ; R6;=n"Ueb  
>4TaP*_  
r\'A i6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nxnv,AZG  
W{6|tx)  
下面我们来剥离functor中的operator() Y 5- F@(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \/zq7j  
YIQ 4t  
return l(t) op r(t) N"Zt47(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @#T|Y&  
return op l(t) $_"'&zQ'  
return op l(t1, t2) 7q?, ?  
return l(t) op FKDk+ojw  
return l(t1, t2) op FWrX3i  
return l(t)[r(t)] SB H(y)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C zs8!S  
1\ o59Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: DgId_\Ze  
单目: return f(l(t), r(t)); sBvzAVBL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;- ~B)M_S`  
双目: return f(l(t)); tE<H|_{L  
return f(l(t1, t2)); K*K,}W&}  
下面就是f的实现,以operator/为例 `T@i.'X  
u8&Z!p\  
struct meta_divide lb4Pcd j  
  { [9evz}X  
template < typename T1, typename T2 > /R]U}o^/(%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tdBm (CsN  
  { N +Yxz;Mg  
  return t1 / t2; y" RF;KW>  
} [1g8*j~L  
} ; zy/@ WFPE  
a*lh)l<KV  
这个工作可以让宏来做: pjKWtY@=X  
`VA"vwz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =Y{(%sn  
template < typename T1, typename T2 > \ <\r T%f}3^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %g{X?  
以后可以直接用 h7G"G"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V_ :1EBzz  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4;e5H_}Oo  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +%yfcyZ.  
x kx^%3dV  
81? hY4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 nLbFg0?+t  
h \fjBDU^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^ Edfv5  
class unary_op : public Rettype X5zDpi|Dq  
  { +rd|A|hRq  
    Left l; vyNxT*,[K  
public : kbX8$xTM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }7|1  
Yb|c\[ %  
template < typename T > 2b}t,&bv?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hq'`8f8N  
      { PxWT1 !  
      return FuncType::execute(l(t)); e24WW^S  
    } o[Q MTP  
XKj|f`  
    template < typename T1, typename T2 > ]#)()6)2v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?PuBa`zDE  
      { '}ptj@,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kJ'!r  
    } :;t:H] f  
} ; 0gW"i&7c  
q6McGHT  
&N2N6&Ta/  
同样还可以申明一个binary_op ;#g"(  
U6glp@s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kyR:[+je  
class binary_op : public Rettype jFQQ`O V  
  { 2V- 16Q'%  
    Left l; Z3"%`*Tmq-  
Right r; (5$!MUS~9  
public : EU2$f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D=q:*x  
*v;2PP[^  
template < typename T > -u6bAQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ :%(q/v"X  
      { T,,WoPU8t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Sq>dt[7  
    } DrKP%BnS  
|HiE@  
    template < typename T1, typename T2 > dU&a{ $ku[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Th6r.#?  
      { yZ0-wI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g!g#]9j  
    } jD$,.AVvz  
} ; "@e3EX7h  
?&8^&brwG  
{fPy=,>Nb  
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 C)[,4wt,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @E&J_un  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NW~N}5T  
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。 so,t   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,`'Qi%O  
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。。。 @6Y?\Wx$w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v [wb~uw\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :}He\V  
下面是修改过的unary_op 9P1OP Xv*p  
(!ux+K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nHM~  
class unary_op :(/~:^!  
  { LdYB7T,  
Left l; v> LIvi|]  
  h9t$Uz^N  
public : VACQ+  
&|s0P   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R6` WN  
[T8WThs  
template < typename T > }~YA5^VQ$  
  struct result_1 NH[kNi'  
  { ;,hwZZA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9g9HlB&Ze  
} ; b)6D_Az7c  
:y'Ah#  
template < typename T1, typename T2 > v"y-0$M  
  struct result_2 JA %J$d  
  { \ ZgE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /Wi[OT14  
} ; cq,SP&T~  
+^` I?1\UF  
template < typename T1, typename T2 > QE^$=\l0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3lf=b~Zi)  
  { n<Z({\9&H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tIWmp30S  
} |6.l7u ?d  
p2hB8zL  
template < typename T > RVZ")Z(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vDp8__^  
  { S ^!n45l  
  return OpClass::execute(lt(t)); DBo%fYst  
} |)IlMG  
dH;8mb|#'  
} ; ~uj#4>3T  
,1y@Z 5wy  
{kA0z2Fe  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Yk'XGr)  
好啦,现在才真正完美了。 y`L>wq,KU  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8EZ$g<}  
 |tKsgj  
template < typename Right > Xe3U`P7(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const AuvkecuIh  
  { G~F b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B7VH<;Z  
} .yMEIUm  
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。 ST|x23|O]  
~k"=4j9  
piJu+tUy  
~Q Oe##  
h){0rX@:&  
十. bind @D]5civm_  
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。 ^ sOQi6pL  
先来分析一下一段例子 =J18eH!]  
&xU[E!2H%  
ZJnYIK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `"Jj1O@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S-a]j;U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `68@+|#  
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。 .u)X3..J  
我们来写个简单的。 2bv=N4ly  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x!?u^  
对于函数对象类的版本: f&=AA@jLv  
XPavReGf  
template < typename Func > +vw\y  
struct functor_trait \S"isz  
  { .r|tSfm6  
typedef typename Func::result_type result_type; &pP;Neh;  
} ; 034iK[ib"  
对于无参数函数的版本: )\1@V+!E%  
'50OgF'  
template < typename Ret > K='z G*$l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /74QMx?  
  { R8Wr^s>'  
typedef Ret result_type; 0%32=k7O[  
} ; /,BD#|  
对于单参数函数的版本: zUt' QH7E.  
h8x MI  
template < typename Ret, typename V1 > AgWa{.`f:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _F4Ii-6  
  { Wjo[ENHM  
typedef Ret result_type; M=8.Bp|Ye  
} ; ZFi ee|,q  
对于双参数函数的版本: ](Xb _xMf  
%@<8<6&q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fnpYT:%fG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y@NNrGDkT*  
  { `jDTzhO~  
typedef Ret result_type; 5^}\4.eXo  
} ; 9)D6Nm  
等等。。。 ]RwpX ^ 1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,bZL C  
,dv+p&Tz2  
template < typename Func > -{KQr1{5UM  
struct func_return CLxynZ \;  
  { Bm:98? [  
template < typename T > 1m'k|Ka  
  struct result_1 ,[N%Q#  
  { kC:uG0sW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +UCG0D  
} ; '<gI8W</  
raW>xOivR  
template < typename T1, typename T2 > g!|=%(G=  
  struct result_2 [NF'oRRD9s  
  { L,HhbTRca  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R]JT&p|w.1  
} ; %{7|1>8  
} ; >d(~# Z`  
EW}Bzh>b  
##q2mm:a9P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q?Cnav`DY  
3Lfqdqj  
template < typename Func, typename aPicker > SDC4L <!  
class binder_1 R1s`z|?  
  { AKY1o.>z  
Func fn; Mhm@R@  
aPicker pk; w{{gu1#]G  
public : ,D5cjaX<  
d}Xr}  
template < typename T > fIM,lt  
  struct result_1 )n1_(;  
  { /~DI 6g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fPU`/6  
} ; O 5!7'RZ  
_;W.q7 b]  
template < typename T1, typename T2 > {k(g]#pP  
  struct result_2 hMa]B*o/-  
  { u/UrAqw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @Rg/~\K  
} ;  nI[os  
>R|/M`<ph  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n"$jG:A QJ  
R%Hi+#/dr-  
template < typename T > m\;R2"H%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f<-Jg  
  { <3L5"77G 6  
  return fn(pk(t)); yyR0]NzYUD  
} I.I`6(Cb  
template < typename T1, typename T2 > )i6mzzj5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (|F*vP'  
  { Plc-4y1  
  return fn(pk(t1, t2)); &g#@3e1>  
} .Q<>-3\K  
} ; "x%Htq@  
nz%DM<0$  
%J#YM'g  
一目了然不是么? G3C~x.(f  
最后实现bind "RedK '7g  
/9 3M*b  
;:iY)}  
template < typename Func, typename aPicker > 8bxfj<O,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O8^A5,2@3>  
  { ,yC-+VL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >3ZFzh&OYQ  
} f}6s Q5  
o5d%w-'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tE.FrZS  
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。 G `+T+  
A4Rug\p]  
十一. phoenix #HYr0Tw6`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2{D{sa  
85>05 ?  
for_each(v.begin(), v.end(), .GbX]?dN  
( GXcJ< v  
do_ w!#tTyk`  
[ (XVw"m/ye  
  cout << _1 <<   " , " M\vwI"  
] Cmu@4j&  
.while_( -- _1), iky|Tp  
cout << var( " \n " ) w?3p';C  
) PYiU_  
); md=TjMaY  
JELT ou  
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: \$R_YKGf1G  
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 {]*c29b>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hZdoc<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y1L[;)Hn  
G, 44va  
{SOr#{1z*  
template < typename Cond, typename Actor > czA5n  
class do_while R$v[!A+:'  
  { XND|h#i8  
Cond cd; PvzcEV  
Actor act; 9Q.rMs>qj  
public : #r$cyV!k  
template < typename T > ks&*O!h  
  struct result_1 Ki4r<>\l{H  
  { 5c9^-|-T  
  typedef int result_type; 7X`l&7IXP  
} ; \j+1V1t9  
iMAfJ-oN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )5rb&M}  
QFE:tBHe  
template < typename T > kh!FR u h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vhe>)h*B  
  { 7z/|\D_{  
  do w+C7BPV&  
    { t\?ik6  
  act(t); rr+|Zt Y  
  } V n7*JS  
  while (cd(t)); NYt&@Z}]  
  return   0 ; s0\X ^  
} &[_g6OL  
} ; Jk&3%^P{m  
neB\q[k  
d.3E[AJa(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eS{!)j_^  
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。 B%" d~5Y  
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。 $}RJ,%~'x  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bG7O  
下面就是产生这个functor的类: cq5jPZ}  
@>u]4Jn  
\@WDV  
template < typename Actor > l2`s! ,<>O  
class do_while_actor "K  ~  
  { k;2GEa]w  
Actor act; |"?M1*g  
public : FI[A[*fi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3Q"<<pi!~  
lun#^J  
template < typename Cond > 1uG"f<TsR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "&%I)e^  
} ; ;>#wU'  
< nXL  
ht7l- AK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 00'%EYO  
最后,是那个do_ :X0k]p  
%WSo b@f8  
m/Oh\KlIl  
class do_while_invoker 4 kn|^  
  { (gEBOol  
public : C^3 <={  
template < typename Actor > O|\J}rm'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c$ao:nP)D  
  { dUsYZdQs  
  return do_while_actor < Actor > (act); $()5VM b  
} 9Kpa><  
} do_; U}&2k  
1jCLO}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /rM I"khB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t'?.8}?)I&  
最后来说说怎么处理break和continue PjZvQ\Z  
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。 ?<V?wsp  
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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