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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R)F;py8)I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,ldI2 ]  
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, >$ NDv  
>*-FV{{  
lc2i`MC  
<&&SX;  
  class filler #6AFdNy  
  { j [rB"N`0  
public : |,#t^'S!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MZTx:EN!  
} ; yu6`66h)  
?OE.O/~l  
d"5oD@JG:  
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: is1's[  
;w6>"O$a  
|\n@3cIK  
rC.eyq,105  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <V7>?U l  
VA"*6F   
Xg=x7\V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {/X4(;~0  
G0`h%  
3m>+-})d  
f'<Q.Vh<  
二. 战前分析 Mmo6MZ^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Q\GDrdA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 K,6b3kk  
&K43x&mFF  
uQ=^~K:Z~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]c<qM_HWg  
  /* --------------------------------------------- */ ew;ur?  
vector < int *> vp( 10 ); X=6y_^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -D N8Yb  
/* --------------------------------------------- */ i]=&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); EyI}{6~F  
/* --------------------------------------------- */ Ti2Ls5H}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `} m Q  
  /* --------------------------------------------- */ JXixYwm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~`GhS<D  
/* --------------------------------------------- */ kdxz!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l" q1?kaVg  
/erN;Oo%<  
ed!:/+3e/  
zF@o2<cD@  
看了之后,我们可以思考一些问题: <W`#gn0b6  
1._1, _2是什么? 4\pWB90V  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 RP 2_l$  
2._1 = 1是在做什么? WpS1a440  
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。 ^A][)*SZ  
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。 YXU|h  
$B#6tk~u  
B d^"=+c4  
三. 动工 \.f}W_OF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G/d4f?RU  
7_wJpTz  
T"p(]@Ng  
?\U!huu  
template < typename T > yJsH=5A  
class assignment &f>eQ S=(  
  { Gy,u^lkk:  
T value; j7MO'RX`&  
public : 9D 0dg(  
assignment( const T & v) : value(v) {} -UZ@G~K  
template < typename T2 > ]&ixhW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =(EI~N  
} ; O<j PGU  
hKNY+S})g  
[xfaj'j=@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v[TYc:L=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~1*A  
`gpQW~*R-;  
q8Nn%o=5V  
\ A%eG&  
  class holder FP#FB$eP  
  { .lBgp=!  
public : z305{B:Y  
template < typename T > <]Wlx`=/D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _ 1*7Z=|  
  { w-b' LP  
  return assignment < T > (t); Vvt  ;  
} Kzb`$CGK  
} ; R0;ef D  
)9B:wc"  
6*nAo8gl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: HPQ/~0$  
%d m-?`  
  static holder _1; 1|ZhPsD.}g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h{}mBQl  
[pg}S#A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |!H?+Jj:  
而不用手动写一个函数对象。 C#i UP|7hh  
H^~.mBP n  
-fgC" 2H  
sM\lO  
四. 问题分析 dQgk.k  
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。 aV`&L,Q)7E  
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。 CKlL~f EL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [4+q+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3+xy4 G@L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +'#oz+  
VW@ x=m  
五. 问题1:一致性 t` 8!AhOgc  
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?| }wwe}E-e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \aP6_g:N}  
`7+j0kV)  
struct holder (QB+%2v  
  { tZ2K$!/B  
  // 2 ?|gnbE:  
  template < typename T > 0_yP\m  
T &   operator ()( const T & r) const XM|%^ry  
  { wU`!B<,j  
  return (T & )r; K{cbn1\,H  
} cPn+<M#  
} ; ,>LRa  
u-DK_^v4M  
这样的话assignment也必须相应改动: Rt(J/%;  
*Q}[ ]g  
template < typename Left, typename Right > (LJ@S eM;  
class assignment E-ZRG!)[v  
  { E1Q0k5@  
Left l; e kQrW%\3  
Right r; kw,$NK'  
public : X6RQqen3:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #\4 b:dv  
template < typename T2 > Qu%D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Di Or{)a  
} ; 6'OO-o  
XidxNPz0^  
同时,holder的operator=也需要改动: {hqAnZ@]vr  
:Gh~fm3}  
template < typename T > ad n|N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \&}G]  
  { Wv K(G3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fP%Fyg^k  
} (A/0@f1#  
S<6k0b(,_3  
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。 S{p}ux[}=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .dq "k  
N<JHjq  
return l(rhs) = r; vz`@x45K  
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。 59B&2861  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tkuc/Z/@  
8 #oR/Nt  
template < typename Tp > #Ogt(5Sd  
class constant_t |$hgT K[L  
  { I__4I{nI  
  const Tp t; ])y{BlZ  
public : 8*!|8 BPj^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R[A5JQ$[  
template < typename T > [cU,!={  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const aW{L7N%  
  { EZ#gp^$  
  return t; 8&}~'4[b[$  
} xRDiRj  
} ; 3vJ12=  
d*;$AYI#R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fk5XvL  
下面就可以修改holder的operator=了 A%ywj'|z  
*,#q'!Hq  
template < typename T > S2=%x.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0^_MN~s(X  
  { C|z%P}u#p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #i@h{ R01  
} %!.M~5mCd  
+lp{#1q0  
同时也要修改assignment的operator() ~v: #zU  
{^&@g kYY  
template < typename T2 > aIvBY78o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )teFS %  
现在代码看起来就很一致了。 %my  
DBbc|I/[l  
六. 问题2:链式操作 LXhaD[1Rb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Qp:6= o0:  
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。 d$1 #<-yP  
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。 4nX(:K}>  
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。 %"7WXOv&z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n@B{vyy  
qw:9zYG}qW  
template < typename T > T_L6 t66I  
struct result_1 !p% @Deu  
  { F +j O*F2h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fuSq ={]  
} ;  t.3 \/  
0K3Hf^>m  
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: jmW^`%;7  
~Q!~eTw  
template < typename T > B!q?_[k,  
struct   ref ` py}99G  
  { d7i#w #  
typedef T & reference; rycJyiw<-  
} ; &X w`T9<  
template < typename T > G:Hj;&'2  
struct   ref < T &> Xu<FDjr  
  { Pc4R!Tc  
typedef T & reference; /"0as_L<  
} ; 2oNV=b[  
u 2lX d'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +#v4B?NR  
|[wyc!nY).  
template < typename T > <kc]L x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0_V*B[V  
  { u[`v&e  
  return l(t) = r(t); m'.T2e.u  
} j:?N!*r=  
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。 ` !kL1oUYE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7x+=7,BZd  
FuMq|S  
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 r } 7:#XQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ib Ue*Z["1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F^TAd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D%GGu"@GO  
最后的布局是: ~j}J<4&OvC  
                Add ]S]"`;Wh  
              /   \ q6)p*}-  
            Divide   5 b3^R,6]x&  
            /   \ (6#M9XL  
          _1     3 iQj2UTds3  
似乎一切都解决了?不。 (1y='L2rj  
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。 p5qx=p~c  
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。 le2/Zs$  
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: v|y<_Ya  
qnTi_c  
template < typename Right > `Of[{.Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6BPAux.]  
Right & rt) const Cji#?!Ra?  
  { Rf8:+d[Jj|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o~}1 oN  
} yr{5Rp05=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RR'(9QJ$  
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。 E~69^ cd  
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。 )ys=+Pz  
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。 p9w%kM?  
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。 _}z_yu#jY  
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? ox JGJ  
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: |%3O) B  
hqWPf  
template < class Action > ]g7HEB.Y  
class picker : public Action cCYl$MskZ  
  { 8+L7E-  
public : J2Y 3er  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  xLLC)~  
  // all the operator overloaded ,?#*eJD  
} ; FB.!`%{  
S^)WYF5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 yj]ML:n  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |#:=\gugh  
B{N=0 cSi  
template < typename Right > ha ik  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w+3>DEfz  
  { u,!4vKx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b e_C>v  
} @?j@yRe  
/W?z0tk`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &KOO&,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Wu]/(F  
a]{uZGn@i  
template < typename T >   struct picker_maker \/ X{n*Hw?  
  { 1wU=WE(kKZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  Q;Q  
} ; 3[iSF5%V*p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^,~N7`  
  { T:dX4=z  
typedef picker < T > result; Y+OYoI  
} ; _u`B3iG  
6S2r  
下面总的结构就有了: i)GeX:  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 olHH9R9:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 c-ttds  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sio)_8tp  
至此链式操作完美实现。 } =xI3;7  
#%:`p9p.S  
?L8&(&1@VD  
七. 问题3 .wM:YX'[G  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !k%l+I3J[  
Gmqs`{tc  
template < typename T1, typename T2 > kf}F}Ad:%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A> J1B(up  
  { Ny]'RS-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .Kg|f~InO  
} !~ BZHi6\  
2Ti" s-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _+}-H'7=  
<!$dp9y.  
template < typename T1, typename T2 > 'MSEki67  
struct result_2 ze*&*csO  
  { RCoeJ|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d.L OyO  
} ; Dl>*L  
%_]=i@Y~  
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? 3$MYS^D  
这个差事就留给了holder自己。 YG-Z.{d5Z  
    9"[!EKW  
wxH (&CB-{  
template < int Order > M-}j9,oR`  
class holder; 7W6eiUI'  
template <> `4$4bXrP'  
class holder < 1 > HKq2Js  
  { 97['VOh0  
public : J(3gT }z-  
template < typename T > T_(qN;_  
  struct result_1 *(@L+D0N  
  { M@',3  
  typedef T & result; .vCY%0oE  
} ; =# k<Kw#  
template < typename T1, typename T2 > dM$N1DB{U+  
  struct result_2 bbfDt^  
  { N |OMj%Uk  
  typedef T1 & result; 7KvXTrN!9  
} ; CsJ)Z%4_  
template < typename T > -d$8WSI 8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MLkL.1eGSb  
  { >cGh|_9  
  return (T & )r; P-/XYZ]`  
} Z?!JV_K  
template < typename T1, typename T2 > {m?K2]](  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K> c8r8!  
  { Z/XM `Cy  
  return (T1 & )r1; (#f m (@T  
} r78u=r  
} ; }:,o Y<  
"R@$Wu53|  
template <> oG4w8+N  
class holder < 2 > S3j]{pZ(z  
  { ak~=[7Nv  
public : 3K=q)|  
template < typename T > x.0k%H  
  struct result_1 v>x {jZkFL  
  { m;;0 Cl  
  typedef T & result; 4jC4X*  
} ; lWu9/r 1  
template < typename T1, typename T2 > TnbGO;  
  struct result_2 f:x9Y{Y  
  { T% /xti5$!  
  typedef T2 & result; I_"Hgx<  
} ; e>])m3xvn  
template < typename T > rW=k%# p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hQd@bN8  
  { }}4 sh5z  
  return (T & )r; 4yJ*85e]  
} (T>?8 K _d  
template < typename T1, typename T2 > FUW(>0x?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xA[Wb'  
  { FR@PhMUS  
  return (T2 & )r2; )[@YHE5g  
} !s#'pTZk4  
} ; fg>B  
STFQ";z$  
2A@Y&g(6T7  
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> >。 a in#_H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @);!x41f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 73^ T*  
imJ[:E  
return l(i, j) = r(i, j); v&[X&Hu[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F #!@}K8  
=|qt!gY)Y  
  return ( int & )i; ]Omb :  
  return ( int & )j; okK/i  
最后执行i = j; rm5T=fNJ  
可见,参数被正确的选择了。 T!^?d5uW#  
RpmBP[  
y(bt56 | z  
hX>VVeIZ  
${E[pT  
八. 中期总结 0gwm gc/#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?d>P+).  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "2#-xOCO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @dWS*@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /P?|4D}<  
oPBg+Bh*  
yKe*<\  
&(H)gjH  
%ojR?=ON  
-$L],q_S^  
九. 简化 |5<& r]xN  
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。 /A[oj2un  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *D09P%  
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: HX /GLnY/X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NSxPN:  
  +-*/&|^等 $tt0D?$4  
2. 返回引用。 oqd N5+xt  
  =,各种复合赋值等 M3jv aI  
3. 返回固定类型。 E1{:z"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H/p-YtY  
4. 原样返回。 90y9~.v  
  operator, z 1#0  
5. 返回解引用的类型。 /]MB6E7&  
  operator*(单目) V. bH$@ej  
6. 返回地址。 !UgUXN*  
  operator&(单目) iX>!ju'V  
7. 下表访问返回类型。 kYI(<oTY~  
  operator[] zT4ulXN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |$SvD2^  
  operator<<和operator>> :9!0 Rm  
LrM.wr zI/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 evg 7d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4U! .UNi  
"z#?OV5  
template < typename Left > cyHak u+  
struct value_return WFeMr%Zqh>  
  { ].<sAmL^  
template < typename T > #<tWYE  
  struct result_1 jL7MmR#y5"  
  { S$lmEJ_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^pQo`T6  
} ; 5|~r{w)9  
CyK$XDHa  
template < typename T1, typename T2 > w /W Cj4`  
  struct result_2 fN"oa>X  
  { -'H+lrmv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Br ^rK}|l  
} ; !OZh fMVd  
} ; ^ ]6  80h  
~&[P` Z$  
n?P 5pJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $?/Xk%d+  
|3<ehvKy  
下面我们来剥离functor中的operator() uuUVE/^V'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ev: !,}]w  
,~j$rs`Z  
return l(t) op r(t) Q~w G(0'8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <v7KE*#  
return op l(t) q@M jeGs%  
return op l(t1, t2) .e _D3Xp<  
return l(t) op 4QKE{0NE  
return l(t1, t2) op ,m?UFRi  
return l(t)[r(t)] U:P3Z3Y%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d-N"mI-  
gh #w%g1g  
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: y~A7pzBZ=  
单目: return f(l(t), r(t)); z$BnEd.y=:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NKUI! [  
双目: return f(l(t)); $vGEY7,  
return f(l(t1, t2)); iq^L~RW5e  
下面就是f的实现,以operator/为例 :UhFou_D4l  
6kF uMtjc  
struct meta_divide d Xo'#.  
  { \2<yZCn  
template < typename T1, typename T2 > mN'9|`>V>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n8OdRv  
  { w)m0Z4*  
  return t1 / t2; 9-E>n)  
} UQf>5g  
} ; QV H'06 "{  
*UL|{_)c  
这个工作可以让宏来做: ^qus `6  
CMG`'gT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r4NT`&`g?  
template < typename T1, typename T2 > \ 2E ; %=e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &9lc\Y4PY  
以后可以直接用 @H# kvYWmn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4Ig{#}<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @x F8' [<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) dYqDL<se/I  
 hL{B9?  
vK.4JOlRF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3D09P5$W  
-L'K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~Yz/t  
class unary_op : public Rettype NdSxWrD`m  
  { '5,,XhP  
    Left l; {kRC!}  
public : j_WF38o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qM:)daS1w  
mV(x&`Cx  
template < typename T > j5Wx*~@(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YlcF-a  
      { v3JIUdU=P  
      return FuncType::execute(l(t)); +@)$l+kk9  
    } yzNX2u1  
L{0OMyUA  
    template < typename T1, typename T2 > ,WDAcQ8\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s=~7m.m  
      { MJ"Mn^:/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "A1yqK  
    } U}wq~fD  
} ; -Lf6]5$2'  
=]xk-MY"|R  
Nt^&YE7d:  
同样还可以申明一个binary_op >(6\ C  
rnhf(K.{3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 75}u D  
class binary_op : public Rettype e/Oj T  
  { kt3#_d^El  
    Left l; <$ZT]pT  
Right r; G~tOCp="p  
public : i|,A1c"*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _>m*`:Wb  
|M/ \'pOe  
template < typename T > PZhZK VZx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OK J%M]<  
      { JHZo:Ad -&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :=7'1H  
    } x7 1!r  
Xsn- +e  
    template < typename T1, typename T2 > _]ttKT(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ulSTR f  
      { h%^kA@3F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6:z&ukq E  
    } 3L]^x9Cu)  
} ; )Q j9kJq  
"l,EcZRjTz  
Lm{ o=v  
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 99>yaW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 coVT+we  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M)pi)$&c  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BBJ]>lQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %` [`I>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +\oHQ=s>}\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 molowPI  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) hJ*E"{xs  
下面是修改过的unary_op ~S>ba']  
![!b^:f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *g41"Cl  
class unary_op L0VR(  
  { ?HyioLO  
Left l; e CUcE(  
  E=*Q\3G~  
public : wEc5{ b5M  
*K.7Zf0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [f(^vlK  
~wg^>!E  
template < typename T > Q4 :r$ &  
  struct result_1 S|4/C  
  { ~%K(ou=2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; % P)}(e6y  
} ; #=#$b_6*  
4H? Ma|,  
template < typename T1, typename T2 > CPeK0(7Zh  
  struct result_2 I3$vw7}5Y  
  { _rJ SkZO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z_~DTO2Qg  
} ; FEmlC,%  
gj;G:;1m  
template < typename T1, typename T2 > uWj-tzu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qm5pEort  
  { j77}{5@p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~MQf($]  
} Q%1;{5   
Z|dZc wo  
template < typename T > WA5kX SdIb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const esFL<T  
  { [eP]8G\ W  
  return OpClass::execute(lt(t)); #7T={mh  
} J5IJy3d  
eSBf;lr=  
} ; s? #lhI  
X(z-?6N4  
OBSJbDqT  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6yM dl~.  
好啦,现在才真正完美了。 EoCwS  
现在在picker里面就可以这么添加了: }B/xQsTx-  
{*$J&{6V  
template < typename Right > j5^b~F%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M':.b+xN  
  { ZSt ww{Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B8Zd#.6]  
} *bSG48W("  
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。 ClZyQ=UAD  
ppP?1Il`kb  
Jz0S2&  
oA@^N4PD  
o9\m? ~g!E  
十. bind P`"DepeD  
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。 .WE0T|qDX  
先来分析一下一段例子 ;_&L^)~P$  
&L~rq)r/&  
3*JybMo"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >G~;2K[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MA6%g} o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 obolDh a  
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。 E_rC"_Zte  
我们来写个简单的。 tb\pjLB][  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8!>pFVNJf  
对于函数对象类的版本: 6D(m8  
,sl.:C4  
template < typename Func > 6 74X)hB  
struct functor_trait CnYX\^Ow  
  { rWqA)j*!  
typedef typename Func::result_type result_type; m/nn}+*C  
} ; Wh_c<E}&  
对于无参数函数的版本: CI'5JOqP  
 E/;YhFb[  
template < typename Ret > ^ s4|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >C3 9`1  
  { [1CxMk~"[  
typedef Ret result_type; .utL/1Ej  
} ; 9E?>B3t^  
对于单参数函数的版本: \ y",Qq?  
)D*xOajo+l  
template < typename Ret, typename V1 > h--bN*}H2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HI 61rXNF  
  { 7HFO-r118  
typedef Ret result_type; V'/%)oU\"  
} ; kyB]fmS  
对于双参数函数的版本: p~ItHwiT  
0u\@-np  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v4aGL<SO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M6!brj\[|  
  { 7^=jv~>wP  
typedef Ret result_type; ,u2<()`8D  
} ; p2^OQK  
等等。。。 B=|sLs`I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'WCTjTob/  
GXVGU-br  
template < typename Func > >,vuC4v-  
struct func_return {p iS3xBi  
  { Z4' v  
template < typename T > g\'84:*J\  
  struct result_1 h+(s/o?\  
  { 7RJW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; < *OF  
} ; LL+rd xJO^  
/]&1XT?  
template < typename T1, typename T2 > (p!AX<=z  
  struct result_2 -<=< T@,  
  { wf1DvsJQl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DYK|"@  
} ; Y;>'~V#R  
} ; (tN$G:+")F  
UxtZBNn8  
#cb6~AH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [y>.)BU  
Cj9Tj'0@I+  
template < typename Func, typename aPicker > &KWh5S@w  
class binder_1 th,qq  
  { S:s^si2/  
Func fn; pE N`&'4  
aPicker pk; H(s^le:!  
public : ^(:Rbsl  
Qafg/JU  
template < typename T > b87o6"j  
  struct result_1 +\chHOsw  
  { >0oc=9H8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [^f`D%8o  
} ; f *vziC<m  
p?@D'  
template < typename T1, typename T2 > bT}WJ2}  
  struct result_2 LlJvuQ 28  
  { d+'+z %s%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }kDrUnBk  
} ; [f}1wZ*  
04t_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [&:oS35O  
n>UvRn.7kz  
template < typename T > jBbc$|O4SY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ PqV|  
  { B?'ti{p A9  
  return fn(pk(t)); w5Xdq_e3  
} <T]kpP<lC  
template < typename T1, typename T2 > )FLpWE"e-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;r']"JmF,  
  { &#l M$7/  
  return fn(pk(t1, t2)); O{V"'o  
} @ 2_&ti  
} ; w[&BY  
vI@8DWs  
we9AB_y  
一目了然不是么? JiR|+6"7  
最后实现bind 79DC]48M  
rIb{=';  
:.,I4>b2  
template < typename Func, typename aPicker > '4rgIs3=x"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +#no$m.bH  
  { 5`Bb0=j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @[Th{HTc.G  
} nj  
4]GyuY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KVCS(oN  
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。 Z"jo xZ  
N.?Wev{  
十一. phoenix ~nQb;Bdh%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ra1hdf0"  
W=*\4B]  
for_each(v.begin(), v.end(), m 78PQx H  
( n|.;g!QDA  
do_ C0M{zGT>}  
[ jX%Q  
  cout << _1 <<   " , " .+<K-'&=  
] {`LV{ !  
.while_( -- _1), f8lww)^,v  
cout << var( " \n " ) EA\~m*k  
) 79v&6Io  
); K5$ y  
^&}Y>O,  
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: P_gQ-pF.  
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 !ktr|9Bl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |8B[yr.b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3]i1M%'i  
C6`8dn   
RUEU n  
template < typename Cond, typename Actor > kL-+V)Kl  
class do_while -Da_#_F  
  { Sv ,_G'  
Cond cd; e#wn;wo?  
Actor act; $f+9svq  
public : 19S,>  
template < typename T >  x^"OH  
  struct result_1 @;0Ep 0[  
  { Vk"QcW  
  typedef int result_type; = 4If7  
} ; [,dsV d  
LYX+/@OU2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >Ry4Cc  
OQq7|dZu  
template < typename T > SO)??kQ{U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eXYR/j<8  
  { L`\ILJz  
  do ll#PCgIm  
    { iAN#TCwLT7  
  act(t); ~4M]SX1z  
  } &e(de$}xt  
  while (cd(t)); i< ih :  
  return   0 ; _ |; bh  
} nT>?}/S  
} ; 6Z$T& Ul{  
W +S>/`N  
`{ /tx!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y& )z\8  
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。 >g?,BK@  
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。 u1uY*p  
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。 P|\,kw>l  
下面就是产生这个functor的类: Y4_i=}\*vf  
5XhV+t g.  
r~sGot+sQA  
template < typename Actor > p"T4;QBxQ  
class do_while_actor G*QQpSp  
  { gC 4w&yL  
Actor act; U+K_eEI0_I  
public : %63<Iz"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [\!S-:  
{E9Y)Z9  
template < typename Cond > |89`O^   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u!Z&c7kPI  
} ; 7 MfpZgC  
u$0>K,f  
8S0)_L#S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w4OVfTlN  
最后,是那个do_ K46\Rm_:B;  
g$< @!  
R}0c O^V  
class do_while_invoker S^_na]M"4  
  { \^+sgg{  
public : Rzb] mM  
template < typename Actor > S4Rv6{r:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (]ORB0kl  
  { znM"P|A  
  return do_while_actor < Actor > (act); S\C   
} A%9"7]:   
} do_; RGiA>Z:W  
n_aKciF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (Yx rZ_F'b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vs.q<i-u  
最后来说说怎么处理break和continue OvFZ&S[  
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。 O6`@'N>6P  
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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