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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda elJLTG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RnIL>Akp  
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, UKZsq5Q  
yw{GO([ZQ  
_Sosw|A  
]p `#KVW  
  class filler i?A4uyYwS  
  { ,+oQ 5c(f  
public : 'eLO#1Ipf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mPi4.p)  
} ; MJt?^G (w?  
H8mmmt6g  
mKvk6OC  
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: #:v|/2   
E-MEMran4  
{Ymn_   
ss-{l+Z5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }<[@)g.h.  
}{n[_:[7  
`$AX!,<!G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HKP<=<8/O  
X) owj7U;  
NJI-8qTGI  
ry*b"SO  
二. 战前分析 %S. _3`A  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 cE$<6&0  
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 H]H*Ouu["e  
Ev,>_1#Xm  
4@u*#Bp`|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &j<B22t!  
  /* --------------------------------------------- */ Xat>d>nJ]  
vector < int *> vp( 10 ); >KNiMW^V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /3Zo8.  
/* --------------------------------------------- */ T[`o$j6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~5N0=)  
/* --------------------------------------------- */ K63OjR >H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D. fP Hq  
  /* --------------------------------------------- */ J2f}{!b+I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pV9$Vg?-H  
/* --------------------------------------------- */ bg'Qq|<U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3,8<5)ds*  
H{x'I@+  
AU -,  
^":UkPFCx:  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4QARrG%  
1._1, _2是什么? v,I4ozDx  
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。 Sb+^~M  
2._1 = 1是在做什么? J /mLmSx  
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。 --6C>iY[&u  
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。 !i,Eo-[Z  
z\Hg@J&#  
;.Zgt8/.  
三. 动工 dY5 m) ?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M+j V`J!  
LUc!a4i"fO  
w[YiH $  
WWhAm{m  
template < typename T > ~2PD%+e7]  
class assignment _C2iP[YwQ{  
  { Xia4I* *  
T value; [3lAKI  
public : (HbA?Aja  
assignment( const T & v) : value(v) {} rE$0a-d2B  
template < typename T2 > ?41bZ$j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >o9tlO)  
} ; F$.h+v   
f^Sl(^f  
,P ~jO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d0``:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q4=Gj`\43  
JN)@bP  
+txFdc  
!0!m |^c5  
  class holder K~Nx;{{d  
  { VUnO&zV{  
public : ]dIcW9a  
template < typename T > K G<. s<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0Lb:N]5m8  
  { dD YD6  
  return assignment < T > (t); ;O8'vp  
} "`g5iUHqUl  
} ; V1di#i:  
dyWj+N5(  
VJbsM1y M  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ZDny=&>#  
*Tc lc u  
  static holder _1; RwKnNIp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PtsQV!  
3D 4-Wo4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j/ [V<  
而不用手动写一个函数对象。 ^E~F,]dV=  
Hq$&rNnq\  
rDI}X?JmX  
_4,/uG|a O  
四. 问题分析 Q~k5 }n8  
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。 O]_a$U*6  
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。 $,u>,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p{|!LcSU$2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~(*2 :9*0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UOIB}ut V  
;P *`v  
五. 问题1:一致性 hZ_@U?^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| UahsX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \!LIqqX  
FD'yT8]"  
struct holder 2$r8^}Nj?  
  { !,lk>j.V  
  // HTz5LAe~b7  
  template < typename T > hk+8s\%-  
T &   operator ()( const T & r) const S^s|/!>  
  { |xawguJ  
  return (T & )r; =E.!Ff4~(  
} =xw+cs1,x  
} ; Znw3P|>B  
[s4|+  
这样的话assignment也必须相应改动: )E|{.K  
'VgEf:BS  
template < typename Left, typename Right > .Ht;xq  
class assignment )Fgu'  
  { @yM$Et5  
Left l; mF:Pplf<  
Right r; p<[MU4  
public : 1-V"uLy@gC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mq}V @H5  
template < typename T2 > }1 ,\ *)5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UpaF>,kM  
} ; ?wP/l  
`=V p 0tPI  
同时,holder的operator=也需要改动: {8I,uQO  
Ptm=c6H('  
template < typename T > o_8Wnx^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?lE&o w  
  { p$=Z0p4%LL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dd=ca0c7e  
} OUq%d8 W  
*8r^!(Kj  
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。 \sz*M B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |\2>n!  
b)eoFc)lc  
return l(rhs) = r; |k$6"dXSO  
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。 3xk_ZK82  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dGglt Y  
h0R.c|g[  
template < typename Tp > \o*w#e[M  
class constant_t !(Ymc_s  
  { STl8h}C  
  const Tp t; H#i,Ve '  
public : {]bmecz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e |K_y~  
template < typename T > 4a0Ud !Qcs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +e^ CL#Gs  
  { uK] -m  
  return t;  ZC]|s[  
} $PG(>1e  
} ; &gJ1*"$9  
)DmydyQ'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |8pSMgN  
下面就可以修改holder的operator=了 4E2#krE%  
o}DR p4;Ka  
template < typename T > mPU}]1*p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n }b{u@$  
  { AyWdJ<OU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uh2 F r  
} OK)>QGl  
g$ HL::  
同时也要修改assignment的operator() oi m7=I0  
{yv_Ni*6!  
template < typename T2 > ,4S[<(T"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h/oun2C  
现在代码看起来就很一致了。 XHxJzYMc  
O|S,="h"}  
六. 问题2:链式操作 9N `WT=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]0&X[?  
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。 t{>#)5Pqv  
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。 d5NE:%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。 118lb]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +m]-)  
%%F, G  
template < typename T > X1d{7H8A2  
struct result_1 RP$h;0EQG  
  { 8nn g^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :2H]DDg(  
} ; P4HoKoj2`  
zJP jsD]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "n]x%. *  
GMg! 2CIU  
template < typename T > :8(jhs  
struct   ref &',#j]I  
  { cHt4L]n8n  
typedef T & reference; (u ^8=#  
} ; J90:c@O"w  
template < typename T > @D=B5f@(o  
struct   ref < T &> w+"E{#N  
  { '$Z@oCY#  
typedef T & reference; [0qswsV  
} ; +_ /ys!  
w,X)g{^T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uB^"A ;0v  
OwEV$Q  
template < typename T > <p CD>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qtdkK LT  
  { U# [T!E  
  return l(t) = r(t); 0ETT@/)]z  
} ? A;RTM  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 k-a1^K3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G62;p#  
4i.&geX A.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .?rs5[th*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )5n0P Zi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nBd]rak'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V dvj*I  
最后的布局是: mhv6.W@  
                Add R<gAxO%8  
              /   \ xOPQ~J|z  
            Divide   5 _f8H%Kgk;  
            /   \ utRO?]%d !  
          _1     3 %TRJ  
似乎一切都解决了?不。 [T4{K &  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 WMnSkO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 PY C  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  H{yBD xw  
(1q(6!  
template < typename Right > FX9WX b4w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9mp`LT  
Right & rt) const =$+0p3[r  
  { Q=d:Yz":S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n $N M  
} <m^a ?q^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ym"^Ds}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ern\QAhXX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 f+ZOE?"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 }5n\us  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xjF>AAM_Px  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *g %bdO  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: N%'(8%;  
J zFR9DEt  
template < class Action > 4YI6&  
class picker : public Action M:(.aEe  
  { /eU\B^k  
public : 5D=U.UdR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @aN~97 H\  
  // all the operator overloaded cAGM|%  
} ; S&-F(#CF^  
#g@4c3um|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ct?xTFb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: j@#RfVx  
Jw}&[  
template < typename Right > o\ce|Dzt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 901 5PEO  
  { R\X;`ptT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >);M\,1\I  
} p5OoDo  
x4>"m(&%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *2N0r2t&  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 BMQ4i&kF|  
)(yaX  
template < typename T >   struct picker_maker :-U& _%#w  
  { #@w/S:KbJt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qhG2j;  
} ; **z^aH?B2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^fsC]9NS  
  { 5M9o(Z\AF  
typedef picker < T > result; YahW%mv`d  
} ; h+!R)q8M  
OAFxf,b  
下面总的结构就有了: ZwY mR=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6C<GYzzo  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 w;(=w N\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RrH{Y0  
至此链式操作完美实现。 ^~TE$i<   
<Piq?&VX[  
AB0}6g^O  
七. 问题3 ;5$ GJu(  
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。 :6%ivS  
*kZH~]  
template < typename T1, typename T2 > B 5qy4MFWs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a(|0 '^  
  { "".a(ZGg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  q^6#.}  
} 7rbw_m`12-  
K?e16;   
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: %dr*dA'  
fWWB]h  
template < typename T1, typename T2 > 1#;^ Z3  
struct result_2 =zrfh-lwH  
  { ;.xKVH/@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  )h>dD  
} ; yKK9b  
DnhbMxh8o  
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? x[)]u8^A  
这个差事就留给了holder自己。 3}3b@:<  
    #PPHxh*S  
FqGMHM\J  
template < int Order > ~#VDJ[Z  
class holder; B<Cg_C  
template <> Y`$\o  
class holder < 1 > #u+qV!4  
  { }M"])B I  
public : l O*  
template < typename T > 2!CL8hG5:  
  struct result_1 %|:j=/_  
  { Hi$N"16A5z  
  typedef T & result; ~@QAa (P.  
} ; ob9od5Rf  
template < typename T1, typename T2 > .q:6F*,1M  
  struct result_2 "+`u ]  
  { I1s= =  
  typedef T1 & result; Jy "\_Vv l  
} ; v+trHdSBYE  
template < typename T > vr?u=_%Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Tj!\SbnA[  
  { {(asy}a9K  
  return (T & )r; n) D  
} S9nn^vsK  
template < typename T1, typename T2 > -bSM]86  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o$U{.#  
  { 2ve<1+V_  
  return (T1 & )r1; 'Ox "YE  
} p/7'r  
} ; +eKLwM  
qkp0'f*}  
template <> =(P$P  
class holder < 2 > umAO&S.+M  
  { { ] 0T  
public : \UM&|yk:  
template < typename T > )Spa F)N8  
  struct result_1 kSCpr0c  
  { "H@I~X=  
  typedef T & result; #uC}IX2n  
} ; * uccY_  
template < typename T1, typename T2 > 2>9..c  
  struct result_2 >o& %via}  
  { M$>Nd6,@N  
  typedef T2 & result; '^7UcgugB  
} ; X_bB6A6  
template < typename T > %1{O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vflC{,{=k>  
  { 7(C)vtEO:  
  return (T & )r; H, GnF  
} vgg)f~  
template < typename T1, typename T2 > =`N 0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \`2EfYJ{  
  { iYw1{U  
  return (T2 & )r2; i$ hWX4L  
} u WdKG({][  
} ; gVJh@]8)  
I3sfOU  
MU `!s b*  
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~D(1K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $3ZQ|X[|+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HB*BL+S06  
'dzbeTJ D5  
return l(i, j) = r(i, j); Q?([#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >){}nlQf  
z-"P raP  
  return ( int & )i; 9asA-'fZ  
  return ( int & )j; #(a;w  
最后执行i = j; ? IlT[yMw  
可见,参数被正确的选择了。 ;<+Z}d/g9  
a~JZc<ze  
;yjw(OAI*  
86?~N  
k{lXK\zN  
八. 中期总结 e8xNZG;  
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: I.~=\%Z {  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \S?-[v*{  
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{aqn0M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Kg /,  
$`vXI%|.  
oz|+{b}%  
9q&~!>lt  
WHLTJ]OB  
P+_1*lOG  
九. 简化 Wap\J7NY  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 XMxm2-%olP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T0b/txS  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: P9S)7&+DL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A%&lW9z7  
  +-*/&|^等 Zm6jF  
2. 返回引用。 od,,2pwK+  
  =,各种复合赋值等 .+u r+" i  
3. 返回固定类型。 [L|vBr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XC}2GHO<  
4. 原样返回。 *Csxf[O  
  operator, {S@, ,  
5. 返回解引用的类型。 m?4HVv  
  operator*(单目) "dYT>w  
6. 返回地址。 3{ea~G)[9  
  operator&(单目) o{hZjn-  
7. 下表访问返回类型。 vYo~36  
  operator[] 8QI+O`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p-!/p#  
  operator<<和operator>> ?a?4;Y!  
o62GEl25  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ICG:4n(,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]'>jw#|h  
or7l} X  
template < typename Left > Y10  
struct value_return PBL=P+  
  { ~~p)_  
template < typename T > /P/0\3TCi  
  struct result_1 G#E8xA"{/  
  { QMDkkNK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8`I,KkWg   
} ; "N}MhcdS  
FysIN~  
template < typename T1, typename T2 > \,!Qo*vj  
  struct result_2 )hVn/*mH  
  { AmCymT3P*e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wjOJn]  
} ; -xyY6bxL  
} ; [8acan+ 2l  
VjeF3pmBa  
=#{q#COK$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /}eb1o  
4O{,oN~7  
下面我们来剥离functor中的operator() d@Wze[M?0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I-Hg6WtB  
#nj;F'O](  
return l(t) op r(t) p<FqK/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f|j<Mj+\  
return op l(t) 85A7YraL  
return op l(t1, t2) 7$R^u7DZ  
return l(t) op {aU|BdATI  
return l(t1, t2) op M%$- c3x  
return l(t)[r(t)] CRNt5T>qH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T*(mi{[T  
DTdqwe6pi  
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: 3A! |M5  
单目: return f(l(t), r(t)); q$<VLrx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $B]_^  
双目: return f(l(t)); = ^%*:iT  
return f(l(t1, t2)); -V'Y^Df  
下面就是f的实现,以operator/为例 od&wfwk(  
G//hZwf0  
struct meta_divide uj)fah?Wg  
  { oC3W_vH.%  
template < typename T1, typename T2 > :"K9(XKKU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sM9utR  
  { ?MSV3uODb  
  return t1 / t2; A":cS }Ui  
} V'K:52  
} ; )]zsAw`/  
[[ll4|  
这个工作可以让宏来做: )3 '8T>^<K  
PM)nw;nS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A5s;<d0  
template < typename T1, typename T2 > \ F84<='K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j:HIcCp  
以后可以直接用 py%:,hi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ey n-bw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ~L_1&q^4!i  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !&{"tL@.  
'*G8;91u  
#w!ewCvt  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 AO(z l*4  
b4(,ls  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +u`4@~D#  
class unary_op : public Rettype NBw{  
  { ;O<-4$  
    Left l; 7gRR/&ZK  
public : ?*~sx=mC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]L k- -\  
E!=Iz5  
template < typename T > ~sNBklK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )E^Pn|H  
      { MG^YT%f  
      return FuncType::execute(l(t)); TRE D_6  
    } `~N jBtQ  
Q&w"!N  
    template < typename T1, typename T2 > ,}l|_GGj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UsdMCJ&G  
      { *bzqH2h8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^W~8)Rbf  
    } Dnd  
} ; PE?ICou  
m;ju@5X  
$s"-r9@q  
同样还可以申明一个binary_op m\MI 6/  
TQQh:y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fx:4d$>;  
class binary_op : public Rettype 6A ptq  
  { Rt@O@oDI  
    Left l;  *qFl&*h}  
Right r; v]T?xo~@'  
public : G[{Av5g mx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CQ7NQ^3k  
eWr6@  
template < typename T > ('o} EoXS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wU"w  
      { XQ8q)B=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p ^9o*k`u  
    } _\{/#J;lN  
Z1] 4:  
    template < typename T1, typename T2 > }%D${.R]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uz%ynH  
      { A.~wgJDO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7JBr{3;eS  
    } gJ>#HEkMB  
} ; U(%6ny  
HmHM#~5(`  
v4Kf{9q#  
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 Oc5f8uv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $"MGu^0;1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >4os%T  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -vc ,O77z"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e7plL^^`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 FRXaPod  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w}e_ 17A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 86a,J3C[  
下面是修改过的unary_op 3\cx(  
";DozPU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p[)yn%uh  
class unary_op bH!_0+$P  
  { mE &SAm5#d  
Left l; J|VDZ# c7  
  ;j+*}|!  
public : Iz>\qC}  
\S{ihS@J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T&}KUX~Q/  
XV,ce~ro[  
template < typename T > ?8;WP&  
  struct result_1 ?yu@eo  
  { fUPYCw6F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dn#UcMO>W  
} ; +fq\K]  
yw1Xxwc  
template < typename T1, typename T2 > }vg|05L  
  struct result_2 dux_v"Xl  
  { 6o*'Q8h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'ITZz n*  
} ; YdUcO.V  
wNUcL*n  
template < typename T1, typename T2 > ezri9\Ju  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5JhpBx/>o=  
  { 8?|W-rN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <N3~X,ch  
} *xpPD\{k  
5r d t  
template < typename T > /+WC6&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -lXQQ#V -  
  { T7l,}G  
  return OpClass::execute(lt(t)); LvU/,.$  
} u#Bj#y!  
4ywtE}mp  
} ; \x5>H:\Y  
&3)6WD?:U  
=l6W 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 1`l(H4  
好啦,现在才真正完美了。 /q/^B> ]  
现在在picker里面就可以这么添加了: rA @|nL{  
jaMpi^C  
template < typename Right > NGEE'4!i7T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A5[kYD,_  
  { >y!O_@>z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A{\DzUV9,  
} R@`xS<`L/  
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。 ETR7% 0$r  
hqwsgJ  
8v)HTD/C  
>4HB~9dKU  
> :0N)Pj  
十. bind n*G!=lMji  
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。 /gn\7&=P  
先来分析一下一段例子 H)y_[:[  
vq@"y%C4  
FRQkD%k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D>`{f4Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u/N_62sk5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )ub!tm  
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。 @9k3}x K  
我们来写个简单的。 x_l8&RIB*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w[G-=>;  
对于函数对象类的版本: '%YTM N@  
0\eSiXs  
template < typename Func > 8-smL^~%#  
struct functor_trait PI8ag  
  { BL%&n*&  
typedef typename Func::result_type result_type; Z$35`:x&h  
} ; jT;'T$  
对于无参数函数的版本: ' |M} 3sL  
$0]5b{i]  
template < typename Ret > 8zwH^q[`r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e0#{'_C  
  { `G>|g^6%i  
typedef Ret result_type; =Hj3o_g-  
} ; ;zWiPnX}  
对于单参数函数的版本: -7EwZRS@9  
YG>Eop  
template < typename Ret, typename V1 > MJK PpQ(,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3[~LmA  
  { Gr3 q  
typedef Ret result_type; dtXtZ!g2  
} ; ](IOn:MuDE  
对于双参数函数的版本: *6v5JH&K  
IY?o \vC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C?\HB#41  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f_:>36{1^!  
  { U:$`M,762Z  
typedef Ret result_type; ~{6}SXp4U  
} ; Kke _?/fT  
等等。。。 TNcMrbWA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #O'g*]j  
LI"N^K'z  
template < typename Func > >PGsY[N  
struct func_return m^^#3*qa  
  { lDs C>L-F  
template < typename T > gX* &RsF  
  struct result_1 Pfm B{  
  { rj<-sfs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LC0-O1  
} ; @*$"6!3s5  
#;"lBqxY`  
template < typename T1, typename T2 > BJsN~` =r  
  struct result_2 MOIVt) ZY  
  { mn\GLR.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6p 14BruV  
} ; wJ7Fnj>u%  
} ; =e6!U5 f  
U.|0y=  
g#5t8w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .O PBET(gv  
Ba n^wX  
template < typename Func, typename aPicker > YJwffV}nd  
class binder_1 ay=f1<a  
  { Ft>,  
Func fn; /NVyzM51V  
aPicker pk; _Aw-{HE'  
public : o:Tpd 0F  
5WtI.7r  
template < typename T > J!zL)u|  
  struct result_1 <Oj'0NK-  
  { jgw+c3^R_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H]Gj$P=k  
} ;  V#+J4   
LM".]f!,  
template < typename T1, typename T2 > yLt>OA<X  
  struct result_2 BagV\\#v4  
  { dwm>! h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _6 yrd.H  
} ; ~hU^5R-%  
kwFo*1 {  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]T>YYz  
;{g>Z|  
template < typename T > zM'2opiUY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Ub\8<HfJU  
  { cHwN=mg]S  
  return fn(pk(t)); 75']fFO@!  
} W1UqvaR  
template < typename T1, typename T2 > jL~. =QD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SwhArvS  
  { AT I2  
  return fn(pk(t1, t2)); <P c;8[  
} rf$ eg  
} ; o31pF  
8#a2 kR<b  
'S; l"  
一目了然不是么? DQ_ pLXCC  
最后实现bind y Xi$w.gr  
97VS xhr  
g0RfvR  
template < typename Func, typename aPicker > O,7*dniH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &4Y@-;REt  
  { kL%o9=R1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $ ?YSAD1  
} b#_u.vP  
K_BF=C.k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~g;lVj,N'  
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。 k #/%#rQM  
T@DT|lTI  
十一. phoenix M{U7yE6*j*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: " G0HsXi  
5E\&O%W"  
for_each(v.begin(), v.end(), #^< Rx{  
(  /w(t=Y  
do_ k+Ay^i}s.  
[ >)iCKx  
  cout << _1 <<   " , " ,"4  
] UmA'aq  
.while_( -- _1), a(eUdGJ  
cout << var( " \n " ) 1V2"sE  
) \-)augq([  
); sVT\e*4m}  
%%k`+nK~  
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: Kyq/o-  
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 <*74t%AJ%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n$(_(&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4krK CD>|G  
\BxE0GGky  
)I9Wa*I  
template < typename Cond, typename Actor > 28PT1 9&  
class do_while wr;8o*~  
  { 9WsGoZP n  
Cond cd; [|\BuUT'  
Actor act; -OV!56&  
public : 6/eh~ME=  
template < typename T > bZ*J]1y(.  
  struct result_1 A{b?ZT~2]  
  { I:%O`F  
  typedef int result_type; - +=+W  
} ; gdyP,zMD7  
vFGFFA/K}N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O U3KB  
dzPwlCC%-  
template < typename T > }[*BC5{>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O(oGRK<xM  
  { 3xGk@ 333  
  do N_"mC^Vx  
    { rN%aP-sa<  
  act(t); 'X(G><R9  
  } +gQoYlso  
  while (cd(t)); K\]ey;Bd  
  return   0 ; C~dD'Tq]  
} _e3kO6X  
} ; L z'05j3!  
?1u2P$d  
X}$uvB}+>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ou<Vg\Mu  
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。 vo_m$/O  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o {bwWk7v6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U`fxe`nVa  
下面就是产生这个functor的类: REvY`   
l|P(S(ikh  
}+8w  
template < typename Actor > n/fMq,<8  
class do_while_actor 5ZkMd !$y  
  { k6vY/)-S  
Actor act; t K+K lz  
public : y84= Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} } 1 >i  
."m2/Ks7  
template < typename Cond > 0oFRcU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |?Z;tAF!  
} ; mw1|>*X&R  
45;{tS.z,B  
;nbUbRb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7VdG6`TDR  
最后,是那个do_ H1FSN6'  
Gdd lB2L)x  
gUoTOA,  
class do_while_invoker v~N8H+! d  
  { M#Vl{ b  
public : *hp3w  
template < typename Actor > N| dwuBW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $6a55~h|(  
  { )(|+z'  
  return do_while_actor < Actor > (act); (bk~,n_  
} 0b0.xz\~U  
} do_; 5!T\L~tyt  
i(XcNnn6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0N~AQu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b=!G3wVw<  
最后来说说怎么处理break和continue 1} {bHj  
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。 Vb`m3  
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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