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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2dv|6p  
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, mw:3q6  
)W[KD,0+j  
QV`X?m  
OI'uH$y  
  class filler u86J.K1Q  
  { g ^D)x[  
public : ;~}- AI-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} } 9MW! Ss  
} ; \%w7D6dEZ  
\B*k_W/r@  
# rh0r`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: '}wG"0  
vs5 D:cZ}  
{KW&wsI  
6$W-?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &Tf=~6  
tfi2y]{A  
B(S5+Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @).WIs  
vN{vJlpY  
?whRlh  
3c1o,2  
二. 战前分析 2z.k)Qx!Z  
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。 ^AovkK(p  
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 0lLr[  
N%|^;4}k  
fMWXo)rzj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (1j(* ?2  
  /* --------------------------------------------- */ @/_XS4  
vector < int *> vp( 10 ); BqJrL/(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G}OrpPP  
/* --------------------------------------------- */ 6/[h24d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); er}'}n`@q  
/* --------------------------------------------- */ P_}_D{G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m`w6wz  
  /* --------------------------------------------- */ \VzQ1B>k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J+Y|# U  
/* --------------------------------------------- */ |@4h z9~3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kof-;T  
J'oz P^N  
I,q~*d  
Gl\RAmdc  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3uiitjA]  
1._1, _2是什么? 7PPsEU:rf  
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。 6I'V XdeN  
2._1 = 1是在做什么? @n y{.s+  
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。 +hYmL Sq  
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。 '3 ,JL!  
-cS4B//IK8  
2yg'?tpj  
三. 动工 A=>6$L];'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y+PxV*"a  
f;I"tugO  
_-nN( ${{  
|6G5  ?|  
template < typename T > _J#Hq 'K  
class assignment  )"Yah  
  { zL=I-fVq  
T value; I(eR3d:  
public : 1>*<K/\qg  
assignment( const T & v) : value(v) {} &?6 ~v  
template < typename T2 > 2QD B'xs3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tz> X'L  
} ; 0{@Ovc  
M%LwC/h:,  
R1rfp;   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p_ y*-,W (  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tg4&j$  
%bETr"Xom  
)%W2XvG  
8U$UI  
  class holder jWjK-q@Y  
  { }|,\ ?7,  
public : KPK!'4,cu  
template < typename T > 3om7LqcRo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0L-g'^nn  
  { k3eN;3#&  
  return assignment < T > (t); zm.sX~j  
} f\_Q+!^  
} ; y(g Otg  
` R-np_  
Rla*hc~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `t"Kq+  
&cejy>K  
  static holder _1; ?n~j2-[<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BuO J0$  
^@cX0_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9%veUvY  
而不用手动写一个函数对象。 I!@` _Q9N  
(8/xSOZ[  
|W[rywxx  
R9HS%O6b6  
四. 问题分析 @Kb~!y@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。 }tq9 /\  
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。 -B! TA0=oJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k18V4ATE]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vK/Z9wR*05  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WWz ns[$f  
oMf h|B  
五. 问题1:一致性 l$@lk?dc  
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?| 5Wjp_^!e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :O=Vr]Y8K  
&~i &~AJ  
struct holder 0{uX2h  
  { 8z v6Mx  
  // a_j#l(] 9  
  template < typename T > p =O1aM  
T &   operator ()( const T & r) const NX/)Z&Fx:  
  { }e|]G,NZO  
  return (T & )r; ` &DiM@Sm  
} ;f*xOdi*k  
} ; ~|]\. ^B  
w N.Jyb  
这样的话assignment也必须相应改动: Ee| y[y,  
1z!Lk*C)  
template < typename Left, typename Right > %8}w!2D S  
class assignment <FLc0s  
  { ~)(Dm+vZ  
Left l; q|\Cp  
Right r; [X\2U4  
public : b&&'b )  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} < ,n4|z)  
template < typename T2 > VNfx>&`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h{9 pr  
} ; D7wWk ,B  
BGOI  
同时,holder的operator=也需要改动: YkbLf#2AE|  
'!GI:U+g  
template < typename T > [Y+ bW#'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eGg#=l=  
  { 1Tkz!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R'U(]&e.j  
} Ews Ja3 `  
<ZEll[0L  
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。 CdjGYS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w?"l4.E%  
->UrWW^  
return l(rhs) = r; v.J#d>tvf  
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。 vN+!l3O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  }2"k:-g  
nIT=/{oyi  
template < typename Tp > *O2j<3CHf  
class constant_t uLht;-`{n  
  { r 6<}S(  
  const Tp t; $tJJ >"  
public :  }P#gXG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z]CH8GS~<  
template < typename T > w0SgF/"@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z9ZAY!Zhq]  
  { X8TZePh  
  return t; [)?3Dp|MH  
} stScz#!  
} ;  (w fZ!  
=XB)sC%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Qw+">  
下面就可以修改holder的operator=了 J.(_c ' r  
,GlK_-6>  
template < typename T > Q2uE_w`B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V2X(f6v  
  { -fv.ByyA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _BV:i:z  
} Bc@e;k@i  
R _%pR_\  
同时也要修改assignment的operator() OX2\H  
gsAO<Fy  
template < typename T2 > ,\ i q'}i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TgLlmU*qMU  
现在代码看起来就很一致了。  8j k*N  
J\BdC];  
六. 问题2:链式操作 =W=%!A\g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #</yX5!V  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 OZD/t(4?6s  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 J^T66}r[f,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 FdD'Hp+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @2<J_Ja  
[%pZM.jFO  
template < typename T > ObUQB+  
struct result_1 i`X{pEKP+  
  { f~Su F,o@h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O(VV-n7U  
} ; X"]ZV]7(]s  
'n=D$j]X  
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: }Z|a?J@CZm  
slbV[xR  
template < typename T > ~F-,Q_|-  
struct   ref >JhQ=j  
  { 6{6tg>|L)  
typedef T & reference; C/JFg-r  
} ; Yp8$0KK  
template < typename T > IM+PjYJ  
struct   ref < T &> R!=XMV3$PH  
  { >8##~ZuF+  
typedef T & reference; v3B ^d}+.  
} ; h?b{{  
9b0Z Ey{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P-C_sj A7  
F&Gb[Q&a8  
template < typename T > ]KmYPrCl0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B4?P"|  
  { K"D9.%7  
  return l(t) = r(t); >_o_&;=`v  
} Kt-@a%O0  
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。 <Aa%Uwpc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Je'$V%{E  
KK?}`o  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?$?Ni)Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4d#W[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "](~VF[J8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AQ&;y&+QR  
最后的布局是: Pz?O_@Ln  
                Add  :JlJB  
              /   \ e :#\Oh  
            Divide   5 lxeolDl  
            /   \ t?s1@}G^  
          _1     3 A[o Ri}=  
似乎一切都解决了?不。 c09uCito  
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。 >\e11OU0Gy  
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。 >y?$aJ8ZV  
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: <K43f#%  
bvoR?D\-"  
template < typename Right > xn-n{U"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tNjrd}8s  
Right & rt) const 1@am'#<  
  { ~HELMS~-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m4EkL  
} ~[C m#c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [W2k#-%G  
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。 UwLa9Dn^  
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。 :KQ<rLd  
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。 uwbj`lpf  
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。 ;y"DEFs,u  
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? ykZ)`E]P`  
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: d-Sm<XHu.  
j8lbn|.  
template < class Action > js{ RaR=  
class picker : public Action ]!/1qF  
  { Y!5-WX H  
public : $ZA71TzMV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yEH30zSt  
  // all the operator overloaded @A:Xct  
} ; ?vXy7y&4  
_^KD&t%!+y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }{[F+|\>,e  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P%1s6fjU  
5n_<)Ycj  
template < typename Right > BUtXHD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {9z EnVfg  
  { 4u<oe_n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E]68IuP@'  
} s>kzt1,x  
v8LKv`I's  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !a  /  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 O:1YG$uKa  
B"G;"X  
template < typename T >   struct picker_maker k'm!|  
  { HxkhlNB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sp JB6n(  
} ; ;lP)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =ahD'*R^A  
  { *b> ~L  
typedef picker < T > result; X@ TQD  
} ; )s!x)< d;  
]]Wa.P~]O  
下面总的结构就有了: =|H/[",gg  
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。 $} ~:x_[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 eOS#@6U=u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N/Z<v* i"  
至此链式操作完美实现。 g4Tc (k#  
+YP,LDJ!v  
N O'-HKHj  
七. 问题3 [~x Q l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Oq[tgmf  
CYz]tv}g:  
template < typename T1, typename T2 > 4/$]wK`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3^8%/5$v  
  { CT/`Kg_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P>:"\I[  
} [&e}@!8O`  
6%:N^B=%}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 0rF{"HM~  
x6m21DWw  
template < typename T1, typename T2 > kYx|`-PA<r  
struct result_2 0nBAO  
  { zg[ksny  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d]CRvzW  
} ; p VLfZ?78  
z1s9[5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? z[l17+v  
这个差事就留给了holder自己。 qL(Qmgd  
    s<n5^Vxy  
 dY|(  
template < int Order > !x[ +rf  
class holder; {,,w5/k^  
template <> ._#|h5  
class holder < 1 > 7n5 bI\  
  { D.X%wJ8  
public : bq]af.o*  
template < typename T > )0YMi!&j`  
  struct result_1 .Q4EmpByCg  
  { 't2"CPZ  
  typedef T & result; UfXqcyY(  
} ; a,!c6'QE  
template < typename T1, typename T2 > )~s(7 4`}  
  struct result_2 xrp%b1Sy  
  { 0OP6VZ\  
  typedef T1 & result; 1Sr@$+VGO  
} ; EX=Q(}9F<  
template < typename T > UJ2Tj+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /(5 SJ(a  
  { U8;k6WT|  
  return (T & )r; Syo1Dq6z.  
} `#E1FB2M  
template < typename T1, typename T2 > X*/j na"*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /V^Gn;  
  { ,aU_bve  
  return (T1 & )r1; \GEFhM4)  
} LY-fp+  
} ; ?v \A&d  
aTxss:7]  
template <> ?Bno?\  
class holder < 2 > C5c@@ch :  
  { )k&<D*5s  
public : |L 11?{ K  
template < typename T > Mpzt9*7R  
  struct result_1 f![?og)I%  
  { /PafIq  
  typedef T & result; n<+g{QHi  
} ; |#^wYZO1U  
template < typename T1, typename T2 > tURjIt,I  
  struct result_2 SxI='z_S.f  
  { )"`(+Ku&c  
  typedef T2 & result; ?);6]"k:3  
} ; W2?6f:  
template < typename T > ["TUSf]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |qnAqzK|  
  { ?Z 9C}t]  
  return (T & )r; % put=I  
} S~X&^JvT  
template < typename T1, typename T2 > @ qy n[C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^yL6A1  
  { gG*]|>M JI  
  return (T2 & )r2; 7}>Zq`]~  
} .0+=#G>  
} ; b&BkT%aA(G  
dCc"Qr[k  
-5B>2K F  
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> >。 }-jS0{i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hz~?"ts@;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #[Z ToE4  
?&A)%6` ~  
return l(i, j) = r(i, j); &.^(, pt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r*_z<^d  
`s1>7XWf  
  return ( int & )i; }.*"ezaZw  
  return ( int & )j; iXLODuI  
最后执行i = j; OD{()E?1B  
可见,参数被正确的选择了。 f4[fXP;A  
bvn%E H  
X?'ShXI  
"}ibH{$lM  
3<F\ 5|  
八. 中期总结 VgGMlDl  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^EtBo7^t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v<0\+}T1R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ["O/%6b9+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +\Uq=@  
J34/rL/s  
3QSA|  
,jH<i.2R  
3T1t !q4/5  
m{#?fR=9  
九. 简化 ;|yd}q=p  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @}K|/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n0)0"S|y1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: S:5vC {  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yBKEw(1  
  +-*/&|^等 s|HpN  
2. 返回引用。 lB)%s~P:s  
  =,各种复合赋值等 xD.Uh}:J  
3. 返回固定类型。  _"0,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Dfhu  
4. 原样返回。 Cj/J&PDQ  
  operator, fl@=h[g#t  
5. 返回解引用的类型。 )\aCeY8o  
  operator*(单目) -ElK=q  
6. 返回地址。 ;D8175px;  
  operator&(单目) vM3 b\yp  
7. 下表访问返回类型。 ^+ J3E4  
  operator[] +jD*Jtb<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jK(]e iR$S  
  operator<<和operator>> VsU*yG a  
!&(^R<-id  
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。 &0`[R*S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Sgp1p}  
r'F)8%  
template < typename Left > OUtXu7E$  
struct value_return BT*z^Z H  
  { M7`iAa.}  
template < typename T > `*Ju0)g1  
  struct result_1 ITssBB9  
  { F[@M?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zk++#rB  
} ; XG!s+ShFV  
O3JBS^;V2  
template < typename T1, typename T2 > k>.n[`>$6|  
  struct result_2 xg.o7-^M  
  { (5/>arDn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `b:yW.#w3l  
} ; ^yFtL(x,  
} ; S_ER^Pkg  
4\Q pS  
AZH= r S`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +1pY^#A  
qP5'&!s&!  
下面我们来剥离functor中的operator() WKvG|YRDq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I]iTD  
zgn~UC6&  
return l(t) op r(t) [/V i*Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TbQ5  
return op l(t) %0Mvd;#[  
return op l(t1, t2) cii! WCu  
return l(t) op U9t-(`[j?  
return l(t1, t2) op Z=.$mFE\  
return l(t)[r(t)] M "\j7(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +t7n6  
mx=2lL`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: w!--K9  
单目: return f(l(t), r(t)); ;7*R;/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +i@{h9"6g  
双目: return f(l(t)); GX#SCZ&}C  
return f(l(t1, t2)); |y$8!*S~(  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?B['8ju  
(iJ9ekB  
struct meta_divide \'hZm%S  
  { J e"~/+  
template < typename T1, typename T2 > "n%0L4J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L_O*?aaZ  
  { chakp!S=  
  return t1 / t2; $I|6v  
} m&a 8/5  
} ; ?F" mZu  
P}~nL  
这个工作可以让宏来做: {?RVw`g&f  
N 9cCfB\`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hCpcX"wND  
template < typename T1, typename T2 > \ Nv5)A=6#AA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b]6@ O8  
以后可以直接用 py }`thx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E+z"m|G  
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 >m+Fm=  
(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。。。) #5X535'ze  
yvIzgwN%s!  
gT{WH67u  
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 wCgi@\  
+x]3 - s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xrr3KQaK&  
class unary_op : public Rettype 5 >\~jf  
  { 2(i| n=  
    Left l; czg9tG8  
public : 4 Kh0evZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EE5mVC&  
X" Upml  
template < typename T > p6X-P%s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4l'`q+^-  
      { )skz_a}]8  
      return FuncType::execute(l(t)); Yfr4<;%  
    } r (KAG"5  
Q N]y.(S)y  
    template < typename T1, typename T2 > b?K`DUju{0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; <l#k7/  
      { @!Rklhb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i]15g@  
    } Q<>b3X>O  
} ; \l1==,wk  
"1Y'VpKm(~  
.'PS L  
同样还可以申明一个binary_op ha?M[Vyw4Q  
U:0Ma 6<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HCw,bRxm  
class binary_op : public Rettype *Wf Qi8  
  { #%g>^i={ky  
    Left l; ..7 "<"uH  
Right r; nJ}@9v F/  
public : =&F~GC Z>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MML=J~1  
_FxeZ4\  
template < typename T > VWc)AfKe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [\qclW;L  
      { > f'aW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "hk {"0E  
    } L'w]O -86  
82iFk`)T  
    template < typename T1, typename T2 > ( 8X^pL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {y'4&vt<~  
      { EbG&[v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g`C\pdX"B  
    } 4]#$YehM5  
} ; ^J;rW3#N8  
qw 03]a  
A*g-pJ 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 L{rd',  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &M:o(T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aS``fE ;O  
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。 KP&xk1 3)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >}:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 p|?FA@ 3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '50}QY_R.  
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) "8R &c}  
下面是修改过的unary_op bjo} 95  
SsPZva  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rsq?4+\  
class unary_op txvo7?Y*4  
  { R a"hdxH  
Left l; Mi;Pv*  
  3YJ"[$w='(  
public : )N*Jc @Y@  
ujzfy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yO}5.  
\2]_NU5.  
template < typename T > fY6~Z BvK  
  struct result_1 ?(n v_O  
  { uaz!ze+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4Us_Z{.  
} ; yRIXUCy  
C}(@cn `L  
template < typename T1, typename T2 > 'u E;8.,  
  struct result_2 Svb>s|D  
  { Le:(;:eL>t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !=A;?Kdq  
} ; ~USt&?  
s*s~yH6  
template < typename T1, typename T2 > L SP p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (0B?OkQ  
  { yIrJaS-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]8}51y8  
} [:FiA?O]  
4l+!Z,b  
template < typename T > l?=\9y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }f]Y^>-Ux  
  { jn:_2g[  
  return OpClass::execute(lt(t)); z9*e%$+S  
} 7/ ?QZN  
<^'{=A>  
} ; LP=j/qf|  
fT|A^  
Y}1c>5{bE  
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 TI8r/P? ]V  
好啦,现在才真正完美了。 KWZhCS?[(  
现在在picker里面就可以这么添加了: ocFk#FW  
z -!w/Bv@  
template < typename Right > ;Mup@)!j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -cM1]soT  
  { o`,~#P|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IQRuqp KL  
} qyv=ot0"~F  
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。 dF\#:[B  
V`1,s~"q  
8HQ.MXKP  
TK fN`6  
*y!O\-\S#>  
十. bind ^>?=L\[  
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。 dPwyiV0  
先来分析一下一段例子 kIVQ2hmv  
H*'1bLzq  
_r*\ BM8y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jYFJk&c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [/CGV8+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eHyUY&N/  
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}RBgPX!  
我们来写个简单的。 &ASR2J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n7cy[%yT  
对于函数对象类的版本:  ch8a  
n4/Wd?#`  
template < typename Func > `8ac;b  
struct functor_trait s*ZE`/SM3  
  { } #rTUX  
typedef typename Func::result_type result_type; Q$c6l[(g  
} ; ;:fW]5"R  
对于无参数函数的版本: rG}e\ziKuj  
IT1YF.i  
template < typename Ret > }/F$73Xd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AJbCC  
  { c3^!S0U  
typedef Ret result_type; ?vFy3  
} ; Lwr's'ao.  
对于单参数函数的版本: ^_;'9YD  
wqb4w7%  
template < typename Ret, typename V1 > z3jk xWAZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l1)~WqhE}  
  {  X0VS a{  
typedef Ret result_type; >u?.gJm~  
} ; OG/b5U  
对于双参数函数的版本: C9!t&<\ }  
q 84*5-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {> YsrD C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Io1j%T#ZT  
  { eQuu\/z*H  
typedef Ret result_type; 5#,H&ui\  
} ; Vx h39eW  
等等。。。 *an Ng<@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >fH0>W+!  
Vr1}Zv3K'  
template < typename Func > 2.D2 o  
struct func_return wq$$. .E  
  { c ZYy+  
template < typename T >  zm"  
  struct result_1 |ia5Mr"t  
  { eV[{c %wN:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;6W]f([  
} ; &h-_|N  
MJ|tfQwhx  
template < typename T1, typename T2 > 2:*15RH3  
  struct result_2 m,k 0 h%  
  { r5}p .  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; um.ZAS_kmc  
} ; D&G6^ME  
} ;  E^1yU  
 }QFL  
[';o -c"!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 srVWN:uuH  
sbW+vc  
template < typename Func, typename aPicker > (S~kyU!)0  
class binder_1 cx\E40WD  
  { q Gk.7wf%  
Func fn; k=]e7~!  
aPicker pk; 79T_9}M  
public : Uwc%'=@  
X:GRjoa  
template < typename T >  g\q .  
  struct result_1 x MJ-=  
  {  FA+HR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6}^x#9\  
} ; sL$sj|"S  
p&(0e,`z/  
template < typename T1, typename T2 > -9b=-K.y  
  struct result_2 1bFZyD"  
  { 7Qd4L.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  JW D`}  
} ; y%TqH\RKv  
Kxsd@^E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zg2d}"dV  
SZWNN#w60?  
template < typename T > 2(eO5.FYF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G\sx'#Whc  
  { S7+>Mk  
  return fn(pk(t)); y\FQt];z)  
} u$\.aWol  
template < typename T1, typename T2 > #{6VdWZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T|~5dZL  
  { ~c EN=(Z~r  
  return fn(pk(t1, t2)); /TMVPnvz.  
} F5*-HR  
} ; ]46h!@~aC  
v;(cJ,l  
V IzIl\<aM  
一目了然不是么? Ne u$SP  
最后实现bind -'&l!23a~  
XJ7B?Z g  
7P$*qj~Vh  
template < typename Func, typename aPicker > )z7CT|h7S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `wi+/^);  
  { 1uo- ?k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GgpE"M?  
} fzJiW@-T  
@/#G2<Vp1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 awzlLI<2p  
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。 *d8 %FQ  
ToHx!,tDS  
十一. phoenix MV5$e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: so` \e^d  
Xe4   
for_each(v.begin(), v.end(), 3o rSk  
( =c6d $  
do_ ^tTM 7  
[ }9ulHiR  
  cout << _1 <<   " , " ) 8xbc&M  
] \;XJ$~>  
.while_( -- _1), >l0Qd1   
cout << var( " \n " ) =d;a1AO{&  
) {L$$"r,  
); dw6ysOR@  
zTue(Kr  
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: nk!uO^  
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 4zs0+d +  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3ML^ dZ'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u&*[   
%g?M?D8Ud3  
v} !lx)#  
template < typename Cond, typename Actor > %RW*gUvc]  
class do_while (\qf>l+*  
  { V dJ  
Cond cd; Ktk?(49  
Actor act; gPn0-)<  
public : P,8TO-e7  
template < typename T > &DW !$b  
  struct result_1 >_Tyzl>z  
  { OIFjc0  
  typedef int result_type; l9QIlTc7  
} ; OsOfo({I_  
dsX"S;`v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Lum=5zDo  
1!zd#TX  
template < typename T > )7NK+k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VK/L}^=GOO  
  { U9BhtmY  
  do %]F/!n  
    { `"~GqFwy~  
  act(t); |ghyH  
  } KEy8EB  
  while (cd(t)); 5Y;&L!T  
  return   0 ; /\e_B6pF<  
} [#!Y7Ede  
} ; /sYr?b!/<6  
8}BM`@MG  
1#L%Q(G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P:Q&lnC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 dOaOWMrfdf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [m! P(o  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 wKJ|;o4;L  
下面就是产生这个functor的类: kh}h(z^  
fbM>jK  
ShQ!'[J  
template < typename Actor > +6:  
class do_while_actor Lt~&K$t7~  
  { Eg&5tAyM  
Actor act; (0@b4}Z  
public : I>8_gp\1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D<70rBf2  
$J4)z&%dr  
template < typename Cond > [kkhVi5;A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3ylSO73R  
} ; 1Y"9<ry  
jjrE8[  
;P' 5RCqj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y{~`g(~9_A  
最后,是那个do_ V}`ri~  
]?V:+>t=  
07=I&Pum  
class do_while_invoker S5gBVGh  
  { 2asRJ97qES  
public : tW!*W?  
template < typename Actor > ?}KD<R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Pc?"H!Hkn  
  { t!xdKX& }  
  return do_while_actor < Actor > (act); W$7H "tg  
} oumbJ7X=L  
} do_; e)s l  
cD9U ^SOS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w3VgGc~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ugo!  
最后来说说怎么处理break和continue /)RH-_63  
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。 | oOAy  
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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