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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  t":^:i'M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L_Z`UhD3{  
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, El`G<esX  
S@\&^1;4Hv  
un6W|{4]  
4xx?x/q  
  class filler CNiJuj`  
  { fNr*\=$  
public : U&kdR+dB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  0Ns Po  
} ; ygm=q^bV]s  
@ 6jKjI  
;).QhHeg>  
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: `5t~ Vlp  
99h#M3@!  
~O;?;@  
%|}7YH41  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  qzD  
K(mzt[n(  
w4y ???90)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4>=Y@z  
'@^<c#h]=  
aLevml2:T  
j~2t^Qz  
二. 战前分析 yOjTiVQ9  
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。 .R+n}>+K  
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 USf;}F:-C  
^sZHy4-yK#  
/4BYH?*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); az:lG(ZGw  
  /* --------------------------------------------- */ [:Odb?+`F  
vector < int *> vp( 10 ); >48)@sS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &)Wm rF  
/* --------------------------------------------- */ Z;U\h2TY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BGB.SN#q+  
/* --------------------------------------------- */ 9&c *%mm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P>6wr\9i[  
  /* --------------------------------------------- */ > m9ge`!9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6mrfkYK  
/* --------------------------------------------- */ UJX5}36  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tIX|oWC$q  
=WOYZ7  
9hwn,=Vh)  
9NC6q-2  
看了之后,我们可以思考一些问题: !ImtnU}  
1._1, _2是什么? G_p13{"IM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \U`rF  
2._1 = 1是在做什么? ZONe}tv:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 VN4H+9E  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 & V/t0  
vw q Y;7  
5|[\Se#  
三. 动工 nG5:H.)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Se5jxV  
1lUY27MF  
"6'# L,  
hzk]kM/OC  
template < typename T > iGeuO[ ^  
class assignment .!Q[kn0a  
  { \h/aD1 &g  
T value; My >{;n=}  
public : W^nG\"T^  
assignment( const T & v) : value(v) {} my3W[3#  
template < typename T2 > } SA/,4/9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v?1xYG@1  
} ; 0SLn0vD!  
EEp,Z`  
'r`-J4icX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tTrue?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 78+PG(Q_M  
:] +D+[c)  
k!,&L$sG  
bl B00   
  class holder 4[]4KKO3Q2  
  { b{d@:"  
public : t?kbN\,  
template < typename T > n|iO)L\9aB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~); 7D'[  
  { yX8$LOjE  
  return assignment < T > (t); Zz04Pz1  
} Qjh @oWT  
} ; |4FvP R [  
*FUbKr0  
0~XZ  
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: SfwAMNCe  
l<nL8/5{<  
  static holder _1; Vz&!N/0i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ygp NMq#?X  
RV:%^=V-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]^^mJt.Iv  
而不用手动写一个函数对象。 "Tm`V9  
/v:+ vh*mS  
UYb:q  
y| %rW  
四. 问题分析 h|1 /Q (  
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。 Ey;uaqt  
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。 7l3sd5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P\CT|K'P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R oWGQney  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HI30-$9  
1e#}+i!a  
五. 问题1:一致性 $McVK>=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| t/aT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wGf SVA-q\  
e[7n`ka '  
struct holder Xj<B!Wn*Xb  
  { 8FThu[  
  // v5GV"qY  
  template < typename T > 9IC|2w66  
T &   operator ()( const T & r) const 8?O6IDeW  
  { 5}4r'P$m:  
  return (T & )r; F|XRh6j  
} xV4 #_1(  
} ; dw!cDfT+  
_0<EbJ8Z  
这样的话assignment也必须相应改动: FHS6Mk26  
y  ZsC>  
template < typename Left, typename Right > 5[Yzi> o[  
class assignment 64>o3Hb2  
  { /-l7GswF  
Left l; ]?`t spm<t  
Right r; =q( ;g]e  
public : $>;U^-#3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PI#xRKt  
template < typename T2 > _$?SKid|o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xCMcS~ 3/  
} ; !(soMv  
["\Y-6"l  
同时,holder的operator=也需要改动: iii2nmiK  
q(J3fjY)  
template < typename T > nDS mr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _kb $S  
  { A-&C.g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); io$!z=W  
} &!#a^d+` 0  
. j}dk.#h  
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。 pN"d~Z8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DUxj^,mf,  
]N^a/&} *  
return l(rhs) = r; ^xO CT=V  
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。 K_4}N%P/))  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uFIr.U$V  
^E8XPK]-~  
template < typename Tp > @O/-~, E68  
class constant_t ;aip1Df  
  { k ckWBL  
  const Tp t; '@h5j6:2  
public : YAqv:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }^;Tt-*k  
template < typename T > %+U.zd$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #]'#\d#i  
  { 3PLv;@!#j}  
  return t; "]81+ D  
} HgP9evz,0  
} ; oq4*m[  
aCe<*;b@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O<Rm9tZ8  
下面就可以修改holder的operator=了  h+Dp<b  
(7G5y7wI"  
template < typename T > y1!c:&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C&b^TLe  
  { ika/ GG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GQOz\ic  
} A=/|f$s+  
vlAYKtl3]  
同时也要修改assignment的operator() y-gSal  
:yo tpa  
template < typename T2 > V^WR(Q}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oO-kO!59y  
现在代码看起来就很一致了。 "k(Ee  
f:gXXigY,  
六. 问题2:链式操作 xioL6^(Qk,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  "MD  
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。 UUGwXq96i  
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。 sXdNlR&  
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。 -ckk2D?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ][1 *.7-  
00 Qn1  
template < typename T > p=vu<xXtD  
struct result_1 y{ReQn3> y  
  { @sRUl ,M;Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r7r>1W%4  
} ; U)%gzXTZ%  
2B{~"<  
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: tY^MP5*  
<J4|FOz!=  
template < typename T > y-qbK0=X4  
struct   ref !fXwX3B  
  { ^T83E}  
typedef T & reference; ?r"'JO.w  
} ; T> cvV  
template < typename T > 3>Ts7 wM  
struct   ref < T &> !%<bLD8  
  { 8jW"8~Y#0  
typedef T & reference; \*Ro a&<!  
} ; l(Dkmt>^  
V )CS,w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %y{#fZHc  
=Jd ('r  
template < typename T > 3VZeUOxY\W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s*.CJ  
  { |X/ QSL  
  return l(t) = r(t); ,b2YUb]U  
} t(YrF,  
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。 j^ VAA\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _zq"<Q c  
u/3[6MIp  
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 kZXsL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s*<\ mwB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8C1 'g7A<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;*K@8GnU  
最后的布局是: ]03+8 #J  
                Add j3`# v3  
              /   \ v|:2U8YREf  
            Divide   5 !P X`sIkT  
            /   \ bM[!E8dF  
          _1     3 Ergh]"AD6-  
似乎一切都解决了?不。 Y;ytm #=  
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。 ^a&-GhX;  
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。 #jAlmxN  
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: #flOaRl.  
bkfwsYZx  
template < typename Right > ZSC Zt&2v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I^>m-M.  
Right & rt) const eYd6~T[9  
  { / 4P+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :td#zM  
} $xRZU9+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 56k89o  
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。 ))Ws{  
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。 0J-]  
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。 {kGcZf3h  
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。 dc[w`  
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? (\^| @  
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: #-b0U[,.  
g.![>?2$8  
template < class Action > <BoDLvW>  
class picker : public Action <T?H H$es)  
  { P%`|Tu!B  
public : "iFA&$\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jiS|ara"  
  // all the operator overloaded Vsh7>|@  
} ; +DMD g.  
DU9A3Z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 vK\n4mE[,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: CG!/Lbd  
Q>qx? g  
template < typename Right > u~MD?!LV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~ZbEKqni2  
  { F/c7^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r[>4b}4s  
} ~Q7)6%  
3KFw0(S/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QJ{to%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 x8H%88!j*  
|3\$\qa  
template < typename T >   struct picker_maker 7O6VnKl  
  { xlQl1lOX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bo^d!/ ;  
} ; %YjZF[P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cR.[4rG'  
  { F0,-7<G  
typedef picker < T > result; N<bNJD}  
} ; P e_mX*0  
?@W=bJ8{  
下面总的结构就有了: ,0ZkE}<=w  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \wW'Hk=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (ATvH_Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y@WCp  
至此链式操作完美实现。 x!$Dje}  
Ta;'f7Oz  
# 3{g6[Y  
七. 问题3 >Xz P'h  
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。 +^!;J/24  
HD"Pz}k4  
template < typename T1, typename T2 > mQ#E{{:H+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CS[[TzC=5  
  { P $4h_dw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vwZd@%BO  
} B/#tR^R  
ofe SGx  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: OE,uw2uaT  
>?b<)Q*<  
template < typename T1, typename T2 > 9d ZE#l!Q  
struct result_2 slSQ\;CDA  
  { [5&zyIi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q8:`;W  
} ; wFr}]<=Mi  
hR;J#w  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Mv9q-SIc[  
这个差事就留给了holder自己。 q7id?F}3&  
    I{Pny/d`  
/rRQ*m_  
template < int Order > &=SP"@D  
class holder; -OLXRc=  
template <> DwTqj=l  
class holder < 1 > @D.]PZf  
  { lNV%R(  
public : MZ_+doN  
template < typename T > I W_:nm6  
  struct result_1 [E_+fT  
  { ~r~~0|=  
  typedef T & result; qK ,mG {  
} ; >pa tv  
template < typename T1, typename T2 > k&\YfE3*  
  struct result_2 }NQx2k0  
  { N7lWeF  
  typedef T1 & result; /$OX'L&b  
} ; ;9cBlthh  
template < typename T > u*R9x3&/5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pa0'\  
  { ;d17xu?ks  
  return (T & )r; 6MC*2}W  
} ag6hhkj A  
template < typename T1, typename T2 > xJ"CAg|B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {.7ve<K  
  { Ln;jB&t  
  return (T1 & )r1; g*9jPwdG  
}  >m!l5/  
} ; ns.[PJ"8  
 )]2yTG[  
template <>  YM9oVF-  
class holder < 2 > A[juzOn\  
  { h3^ &,U  
public : -la~p~8  
template < typename T > Is6<3eQ\x  
  struct result_1 q?C)5(  
  { K7&A^$`  
  typedef T & result; bTzVmqGY  
} ; 1m-"v:fT5D  
template < typename T1, typename T2 > lu @#)  
  struct result_2 H~~I6D{8  
  { *"E?n>b  
  typedef T2 & result; UV>^[/^O  
} ; #&\hgsw/T  
template < typename T > 5G8`zy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z-m,~Hh  
  { SM:SxhrGt  
  return (T & )r; [woR9azC  
} 0y4z`rzTn  
template < typename T1, typename T2 > t`{^gt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |Iy55~hK`  
  { pk'@!|g%=  
  return (T2 & )r2; *VT@  
} an3HKfv  
} ; T6f{'.w  
6Rn_@_Nn)f  
$;*YdZ`q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l79jd%/m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q>&F%;q1]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?r@euZ&  
zOq~?>Ms6  
return l(i, j) = r(i, j); )@Yp;=l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F2y M2Ldx  
>Uvtsj#  
  return ( int & )i; ,eRl Z3T  
  return ( int & )j; Yt*M|0bL  
最后执行i = j; 8eP2B281  
可见,参数被正确的选择了。 xJ9_#$ngeM  
96F:%|yG  
S=lA^#'UdX  
xM%E;  
( 5 d ~0  
八. 中期总结 lwLK#_5u  
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: R~b9)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B$7m@|p!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bxP>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c< gM  
: o$ R@l  
*Kt7"J  
XzQ=8r>l  
@.kv",[{[  
8aGZ% UI  
九. 简化 MAR kTxzi  
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。 l1c&a[M)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bi!4I<E>k  
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: <Q=ES,M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^e8R 43w:!  
  +-*/&|^等 5h[u2&;G  
2. 返回引用。 p)ta c*US  
  =,各种复合赋值等 c}mJ6Pt  
3. 返回固定类型。 :LVM'c62c>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?9X#{p>q  
4. 原样返回。 c i7;v9  
  operator, %e7{ke}r  
5. 返回解引用的类型。 oKt<s+r  
  operator*(单目) X5wS6v)#(  
6. 返回地址。 6u7 (}K  
  operator&(单目) /+RNPQO O  
7. 下表访问返回类型。 u7j-uVG  
  operator[] s~/]nz]"J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aJMh>  
  operator<<和operator>> W _b $E =  
vFb{(gIJ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [CPZj*|b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }p t5.'l  
8)rv.'A((E  
template < typename Left > g)$Pvfc  
struct value_return |[K7oa~#  
  { K@n.$g  
template < typename T > NOx&`OU+  
  struct result_1 bS/`G0!  
  { g8XGZW!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C4Z~9fzT  
} ; SX^fh.  
94APjqV6'  
template < typename T1, typename T2 > w^|,[G ^}H  
  struct result_2 X 3L9j(  
  { ejo4mQ]a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j)-D.bY0  
} ; ZX-9BJ`Q  
} ; jT: :o  
d?N"NqaN  
kTi QO2H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1>%SSQ  
S$+ v?Y`)  
下面我们来剥离functor中的operator() ?%Y?z ]L#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3!Qt_,  
ts;_T..L  
return l(t) op r(t) ";s5It  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )SA$hwR  
return op l(t) c;U\nC<Y  
return op l(t1, t2) *~!xeL  
return l(t) op +ZRsa`'^  
return l(t1, t2) op MP}H 5  
return l(t)[r(t)] 18[f_0@ #  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f=K1ZD  
X8Sk  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Od&M^;BQ  
单目: return f(l(t), r(t)); WKah$l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nNhN:?  
双目: return f(l(t)); Z$zUy|s[  
return f(l(t1, t2)); b V9Z[[\  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y sr{1!K  
ys#M* {?  
struct meta_divide eaX`S.!jR  
  { ePs<jrB<  
template < typename T1, typename T2 > <;=Y4$y[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +ypG<VBx%  
  { \=N tbBL$[  
  return t1 / t2; S OK2{xCG  
} 9Biw!%a  
} ; Dx <IS^>i  
!FSraW2  
这个工作可以让宏来做: $,aU"'D  
=R>Sxaq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yQi|^X~?$  
template < typename T1, typename T2 > \ l*v([@A\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =rBFMTllM  
以后可以直接用 7Ck;LF}>0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =\XAD+  
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 'oT}jI  
(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。。。) d:pp,N~2o  
h.?[1hT4R  
"L8V!M_e  
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 awkVjyqX  
L//sJe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ap!UX=HBb  
class unary_op : public Rettype fwq|8^S@  
  { ^mJvB[ u|  
    Left l; e< CPaun  
public : "^XN"SUw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q}=RG//0*  
3Aj_,&X.@(  
template < typename T > c%Gz{':+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eGTK^p  
      { 8PEOi  
      return FuncType::execute(l(t)); g rfF\_[:  
    } 1)YFEU&]  
J:(Shd'4D  
    template < typename T1, typename T2 > %ly;2H Ik  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lwY{rWo  
      { > T-O3/KN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M:I,j  
    } ##s !-.T  
} ; i3%~Gc63  
~qqtFjlG^  
q~w;C([k_  
同样还可以申明一个binary_op 'I<j`)4`d  
L3GJq{t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'D/AL\1{p(  
class binary_op : public Rettype +.N;h-'  
  { 4z*_,@OA  
    Left l; @[FFYVru  
Right r; UpIf t=@P  
public : u}:O[DG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XBY"7}  
h7y*2:l6  
template < typename T > ; Q 6:#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N |~&Q!A&  
      { k9n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \6'A^cE/PX  
    } ib&qH_r/  
xaS  
    template < typename T1, typename T2 > [.Y=~)7FB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ho20> vw#  
      { = ]@xXVf/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )/ZSb1!  
    } ZF t^q /pw  
} ; ..T (9]h  
|X.z|wKT6  
q#a21~S<  
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 ,9pi9\S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v8@dvT<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eLTNnz  
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。 BE+Y qT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YHA[PF   
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。。。 {Psj#.qP1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \'EWur"  
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) =B:poh[u  
下面是修改过的unary_op wMUnZHd{|  
C\; 8l}t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^0&] .m  
class unary_op C49 G&  
  { sXa8(xc  
Left l; 64vSJx>u  
  yT n@p(J  
public : b910Z?B^L  
bpx=&74,6m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KCT8Q!\  
G;m"ao"2  
template < typename T > ul%bo%&~  
  struct result_1 l xfdJNb  
  { #TWc` 8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; nGbrWu]w  
} ; &wuV}S 7  
 %aKkk)s  
template < typename T1, typename T2 > "qsNySI  
  struct result_2 {_~G+rqY  
  { GWVdNYpmr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  d!t@A  
} ; (FaT{W{  
H_j<%VW  
template < typename T1, typename T2 > _+N^yw,r*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pc7: hu  
  { ]x G8vy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yq}{6IyZ^  
} RI(uG-Y  
~ YK <T+  
template < typename T > ` Z/ IW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9CNHjs+-}s  
  { K_5&_P1  
  return OpClass::execute(lt(t)); IebS~N E  
} /wTf&_"mTL  
p.9v<I%0  
} ; !{Y#<tG]  
<J)A_Kx[57  
2mUu3fZ  
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 _}&]`,s>  
好啦,现在才真正完美了。 C6VoOT )\  
现在在picker里面就可以这么添加了: *r`Yz}  
9^='&U9sr  
template < typename Right > MuobMD}jqe  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R`Lm"5w  
  { YfPo"uxx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  IR LPUP  
} E(tBN]W.  
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。 )sf~l6  
'y?|shV{]  
@__;RVQ  
Nd_@J&  
`I8^QcP  
十. bind ymZ/(:3_  
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。 { +2cRr.  
先来分析一下一段例子 o"FiM5L^.  
Xa@wN/"F  
(UF!Zb]{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Gme$FWa  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DANSexW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q: O>kCDV  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 RfBb{?PP)  
我们来写个简单的。 |y% ].y)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~TH5>``;gF  
对于函数对象类的版本: `yAo3A9vk  
[M^[61  
template < typename Func > ;g:bn5G  
struct functor_trait :BX{ *P  
  { IxZ.2 67  
typedef typename Func::result_type result_type; n\-_i2yy  
} ; ^\&g^T%  
对于无参数函数的版本: ;a&:r7]=  
D:E~yh)$-  
template < typename Ret > (AG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r^t{Ii ~  
  { 1N!g`=}  
typedef Ret result_type; cN7z(I0[  
} ; Z9&D'n)  
对于单参数函数的版本: 8-a6Q|   
uX +<`3O  
template < typename Ret, typename V1 > 6I.mc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n[Iu!v\/*  
  { ^|GtO.  
typedef Ret result_type; n2 mw@Ay!  
} ; ox_h9=$-  
对于双参数函数的版本: %^=!s  
ocqB-C]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Tud1xq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y,?G75wij  
  { '$XHRS/q]  
typedef Ret result_type; R.H\b!  
} ; *+j{9LK  
等等。。。 2A}uqaF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /iy*3P,`  
c^Jgr(Ow  
template < typename Func > 0@K:Tq-mF  
struct func_return B21AcE  
  { g]<Z]R`  
template < typename T > OgN1{vRFx  
  struct result_1 L4pjh&+8  
  { =O#AOw`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rz }l<t~H  
} ; %lJiM`a  
6 2`PK+  
template < typename T1, typename T2 > NWHH.1|  
  struct result_2 Q|B|#?E==  
  { tOg 8L2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [A9 ,!YY  
} ; [Z#.]gb  
} ; Q f-k&d  
V$<G)dwUG5  
%?oU{KzQ@;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0r-lb[n8i  
I?Jii8|W9  
template < typename Func, typename aPicker > |SP.S 0.y  
class binder_1 /QXs-T}d  
  { aE\BAbD7  
Func fn; ?4>y2!OC9  
aPicker pk; Bdq"6SK>  
public : Flujwh@rg  
k,R~oSA'n  
template < typename T > z3Y)-  
  struct result_1 j]B $(pt  
  { te*Y]-&I|/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <,pLW~2-"  
} ; mu6xL QdA  
K%c ATA3  
template < typename T1, typename T2 > U=i8>6V  
  struct result_2 +Bq}>  
  { ]X: rby$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R_Gq8t$  
} ; HCjn9  
|/\U^AHm"h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S`c]Fc  
{#*?S>DA  
template < typename T > n E,gQHw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d0A\#H_&  
  { \ ~LU 'j  
  return fn(pk(t)); Iq0 #A5U%  
} [B ~zoB(  
template < typename T1, typename T2 > L.0} UXd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Q r7:$S^  
  { 2Ph7qEBQ22  
  return fn(pk(t1, t2)); a4jnu:e  
} KBr5bcm4u  
} ; Wt+y-ES  
LA+$_U"Jk  
2rj/wakd  
一目了然不是么? R )d99j^"  
最后实现bind )qyx|D  
~f=6?5.wa  
dx13vZ3[U  
template < typename Func, typename aPicker > XW~ BEa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tT* W5  
  { g2aT`=&Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n.a=K2H:V  
} nrS[7~  
LN.Bd,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (]}x[F9l  
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。 cPx ~|,)l  
\ L9?69B~  
十一. phoenix _ 7BF+*T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nG},v%  
:n+y/6 *  
for_each(v.begin(), v.end(), $ o5V$N D  
( T^'*_*m  
do_  ?+ -/';  
[ FI`nRFq)C  
  cout << _1 <<   " , " =MJ-s;raq  
] T+K` ^xv_L  
.while_( -- _1), %;<k(5bhGJ  
cout << var( " \n " ) J\xz^%p  
) ycrh5*g  
); -Ap2NpZ"t  
^fE\S5P  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @jE d%W  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !Bk[p/\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E?Qz/*'zv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ) ]/i  
S om. qD  
I3G*+6V  
template < typename Cond, typename Actor > ~jp!"f  
class do_while +H[}T ]  
  { _Sly7_  
Cond cd; 0+K`pS'  
Actor act; v7o?GQ75  
public : I 9{40_  
template < typename T > *`+<x  
  struct result_1 ;!l*7}5X=  
  { #gX%X~w$F  
  typedef int result_type; 3R<ME c  
} ; IW1GhZ41'  
1A%N0#_(Md  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 79{.O`v  
MPKpS3VS  
template < typename T > ~j/bCMEf!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1N!Oslum  
  { <pTQpU  
  do er[" NSo  
    { u[V4OU}%  
  act(t); fqcU5l[v,  
  } !paN`Fz\a  
  while (cd(t)); 9?u9wuH  
  return   0 ; i"%JFj_G  
} u Q[vgNe*m  
} ; wO^$!zB W  
i7S>RB  
.)i O Du  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +=ZWau   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 CN\|_y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 K/f>f;c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 FF%\g J  
下面就是产生这个functor的类: OwG6i|q  
jzl?e[qPA  
aUypt(dv  
template < typename Actor > qhV,u;\.  
class do_while_actor :`+|'*b(A  
  { 6 WA|'|}=  
Actor act; hH <6E  
public : 94~"U5oQ:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p!HPp Ef+#  
"XGD:>Q.  
template < typename Cond > vnz[w=U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TpJg-F  
} ; |rr$U  
snXB`U C  
5z1\#" B[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A#v|@sul  
最后,是那个do_ q%OcLZ<,  
4 t&gW  
>EBZ$X  
class do_while_invoker 0n4g $JK7  
  { x`]Of r'  
public : 8O~0RYk  
template < typename Actor > lo cW_/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ef2Y l  
  { y]yine  
  return do_while_actor < Actor > (act); jMN)?6$=  
} u|(Ux~O  
} do_; lq:]`l,6@  
Sp 7u_Pq{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c:=7lI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  7]p>XAb  
最后来说说怎么处理break和continue _^_5K(Uq  
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。 <e;jW K  
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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