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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g@Ni!U"_c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B@zJ\Ir[  
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, pN0c'COy^  
45MK|4\Y_  
: 6>H\  
P>@`hZ9 o  
  class filler ;wQWt_OtuJ  
  { % C 3jxt  
public : G<jpJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DhZtiqL#_  
} ; &{]%=stI  
iY|YEi8  
GoEIY  
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: z{#F9'\&  
M+hc,;6  
LDBR4@V  
dWqFP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4(aesZ8h  
zK-hNDFL{  
0dcXgP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R\.huOJh  
Q"hI!PO+  
'-i tn  
=|U2 }U;  
二. 战前分析 R ^B2J+O  
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。 3(5RUI-  
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 zt,-O7I'1  
y9*H  
!7xp<=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ooZ-T>$  
  /* --------------------------------------------- */ u4<r$[]V  
vector < int *> vp( 10 ); T![K i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #>v7" <  
/* --------------------------------------------- */ >|Jw,,uf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;n;^f&;sJ  
/* --------------------------------------------- */ =` i 7?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /XSPVc<  
  /* --------------------------------------------- */ kuH;AMdv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g?>AY2f[5  
/* --------------------------------------------- */ 40#KcbMa|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :T\WYKX3C  
T?\CAk>  
4o*V12_r'4  
pK8nzGQl7  
看了之后,我们可以思考一些问题: :>X7(&j8  
1._1, _2是什么? \OU+Kl<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zDl, bLiJ  
2._1 = 1是在做什么? "q`%d_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hL`zV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uf;q/Wr  
6 gKOpa  
R82Y&s;  
三. 动工 } )e`0)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %UQ{'JW?K  
OpL 6Y+<  
'!2t9B8XX  
Un/fP1  
template < typename T > eYcx+BJ  
class assignment 4w z 6%  
  {  wi9|  
T value; !n{c#HfG  
public : mNeW|3a  
assignment( const T & v) : value(v) {} eurudl  
template < typename T2 > <=inogf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +E [bLz^  
} ; \a6)t%u  
AfEEYP)N  
+z D'r5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u.[JYZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `e9uSF:9C  
qE{cCS  
O2,g]t~C  
- X_w&  
  class holder 6J 5)4^bk  
  { hX_p5a1t  
public : u W|x)g11a  
template < typename T > -$)Et|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /K!,^Xn  
  { Q#Y3%WF  
  return assignment < T > (t); -7O/ed+  
} O<h#|g1  
} ; Yy)a,clZ*$  
,jnRt%W  
Uu X"AFy~\  
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: S1zw'!O5  
BP[U` !  
  static holder _1; X}-H=1T?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )A0&16<  
/ 3k\kkv!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =Yj[MVn  
而不用手动写一个函数对象。 Z]S0AB.Z@  
 >Y'yM4e*  
]R{"=H'  
Mdrv/x{  
四. 问题分析 M=WE^v!b  
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。 W`'|&7~  
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。 V 3]p3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N ]7a=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sOxdq"E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]2%P``Yj  
nh=Us^xD  
五. 问题1:一致性 iFCH$!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| />[6uvy#Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vEe  
sYA-FO3gh  
struct holder is?&%VY  
  { H27Oq8  
  // -NPk N%h  
  template < typename T > 0o|,& K  
T &   operator ()( const T & r) const D:ugP ,  
  { otVyuh  
  return (T & )r; G`#gV"PlC  
} NoAb}1uae  
} ; b<(UmRxx3  
W79A4l<  
这样的话assignment也必须相应改动: 87(^P3;@  
^Ai_/! "  
template < typename Left, typename Right > thPH_DW>eb  
class assignment fJw=7t-t  
  { lq8ko@  
Left l; /eRtj:9M  
Right r; ]A]E)*  
public : W:poUG1UR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g**% J Xo  
template < typename T2 > H8BO*8}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h==GdS4  
} ; [E~,>Q  
!J=;Z9  
同时,holder的operator=也需要改动: z{3%Hq  
/Tf*d>Yh;  
template < typename T > SfobzX}~Jh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !$xEX,vj|W  
  { : |*,Lwvd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ; 9 &1JX  
} 01c/;B  
y]YS2^  
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。 }Q=se[((  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uP=_-ZUW  
e3={$Ah  
return l(rhs) = r; .(dmuV9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _d0-%B 9m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #Wm@&|U  
]t*P5  
template < typename Tp > l6B^sc*@  
class constant_t txfwLqx  
  { :IT U0%;!+  
  const Tp t; yFU2'pB  
public : )~blx+\y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'Tf#S@o  
template < typename T > "4k=(R?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &]yJCzo]  
  { _IKP{WNB  
  return t; W3V{Xk|  
} 8P<UO  
} ; k *;{n8o?)  
LB*#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~\:j9cC  
下面就可以修改holder的operator=了 h GA0F9.U  
&8_f'+i0  
template < typename T > [OoH5dD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8 1K G1i)  
  { &iND&>?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WQLHjGehe  
} M`C~6Mf+  
e7bT%h9i  
同时也要修改assignment的operator() p]V-<  
[%iUg\'7d  
template < typename T2 > 7z&adkG:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;vv!qBl|@  
现在代码看起来就很一致了。 k|$"TFXx;  
Xk&F4BJQk<  
六. 问题2:链式操作 3^A/`8R7K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rGn5Q 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。 A D}}>v  
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。 `m@]  
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。 \;B$hT7z*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q 9gFTLQ  
IGK_1@tq  
template < typename T > F'UguC">  
struct result_1 _5U%'\5s  
  { Rd vPsv} D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cdJ`Gk  
} ; (@WDvgi(  
^!o1l-Y^gr  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Xc9p;B>^Ts  
WJY4>7}{B@  
template < typename T > CDnR  
struct   ref J+cAS/MYX  
  { }KD7 Y  
typedef T & reference;  UE&C  
} ; [aWDD[#j~  
template < typename T > 5&-j{J0iV  
struct   ref < T &> KT lP:pB;  
  { I_zk'  
typedef T & reference; f1CMR4D  
} ; -lP )  
w `. T/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FD XWFJ  
\=EY@ *=  
template < typename T > XAQ\OX#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N o_$!)J.  
  { ^z*):e  
  return l(t) = r(t); .o\;,l2  
} da9*9yN  
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。 <*A|pns  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /jjW/ lr  
Msv*}^>  
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 S6Xb*6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <=)D=Ax/_[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _>gXNS r4u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wuBlFUSg  
最后的布局是: +3/k/W  
                Add SLQ\Y%F  
              /   \ C-a*EG  
            Divide   5 3WO#^}t  
            /   \ >/!7i3Ow-  
          _1     3 f%Z;05  
似乎一切都解决了?不。 (^DLCP#*  
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。 "}'8`k+d  
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。 wVvqw/j*f  
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: gqP -E  
!"`@sd~  
template < typename Right > ,Lt~u_lve  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6m, KL5>W  
Right & rt) const {[M0y*^64$  
  { ?AeHVQ :C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qq,i  
} 97qtJ(ESI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 iA55yT+  
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。 fV.A=*1l#  
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。 d]O_E4X*  
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。 )K>Eniou  
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。 Ss@u,`pr  
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? 3bbp>7V!  
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: 0`VD!_`  
qYgwyj=4  
template < class Action > kfMhw M8kP  
class picker : public Action RLYU\@kK?  
  { *3A3>Rwu  
public : #dva0%-1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NLcO{   
  // all the operator overloaded Af2=qe  
} ; ]dPVtk  
g  ,/a6M  
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。 u @{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 &;y] ,)E  
iGG6Myp-  
template < typename Right > ;;EDN45  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `ir&]jh.A  
  { fOa6,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q[{:  
} 5kGxhD  
W4)kkJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B<|:K\MA  
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。 1*C:h g@  
P'a0CE%  
template < typename T >   struct picker_maker nc3sty1`  
  { q+YuVQ-fx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dO>k5!ge|:  
} ; u~$WH, P3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?8 SK\{9r6  
  {  Jt##rVN  
typedef picker < T > result; L8K0^~Mk  
} ; !UBy%DN~k  
cvZni#o2)  
下面总的结构就有了: H7{Q@D8  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ,\BVV,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 cU7rq j_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gKmX^A5<  
至此链式操作完美实现。 T?W[Z_D  
( MB`hk-d  
k4S} #!  
七. 问题3 v#RW{kI  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 q>^hoW2$C  
k/df(cs  
template < typename T1, typename T2 > 3^!Hl8P7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `@h:_d  
  { Dc5bkm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CD^CUbGk  
} "e~k-\^Y  
S3SV.C:z>  
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: - G8c5b[  
Nc{]zWL9  
template < typename T1, typename T2 > =kd YN 5R  
struct result_2 ~_'0]P\  
  { q\a[S*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  KR&s?  
} ; ?3`q+[:  
vT?Q^PTO  
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? N*~_\x  
这个差事就留给了holder自己。 DC&A1I&  
    Ee&hG[sx  
%PzQ\c  
template < int Order > DKh}Y !Q=:  
class holder; 3AK(dC[ri  
template <> d4%dIR)  
class holder < 1 > 6G'<[gL j  
  { {]=v]O |,  
public : Q4X7Iu:  
template < typename T > L59bu/LfL  
  struct result_1 (Up'$J}  
  { :v`o6x8  
  typedef T & result; j8pFgnQ  
} ; SC'BmR"ox  
template < typename T1, typename T2 > [!G)$<  
  struct result_2 sYI~dU2H  
  { Xq|nJ|h  
  typedef T1 & result; [(1O"  
} ; z/S,+!|z  
template < typename T > v51EXf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qtHfz"p  
  { qh-[L  
  return (T & )r; !6Q`>s]  
} =HMmrmz:  
template < typename T1, typename T2 > .8]Y-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wy''tqg6  
  { hm3jpWi 8  
  return (T1 & )r1; vVAb'`ysv  
} &Cq{ _M  
} ; Q!K`e)R  
en>9E.?N  
template <> Te;gVG*  
class holder < 2 > va5FxF*%  
  { @F?=a*s"!  
public : eZNitGaU  
template < typename T > eaQ90B4  
  struct result_1 +3Y!xD?=  
  { W}h|K:-S  
  typedef T & result; ^/*KNnAWp  
} ; Y;,Hzmbs6w  
template < typename T1, typename T2 > 8a9RML}G<  
  struct result_2 ]M3# 3Ha"  
  { 0N{+y}/G  
  typedef T2 & result; -u|l}}bh  
} ; =E y`M#t;  
template < typename T > L~dC(J)@ZI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @rO4y`  
  { khAqYu" )  
  return (T & )r; x5OC;OQc  
} 6 mO"  
template < typename T1, typename T2 > kJkxx*:u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RZO5=L9E  
  { t[EfOQ  
  return (T2 & )r2; cOkgoL" 4  
} pCC7(Ouo  
} ; h>wcT VF  
'S?;J ,/  
bD<qNqX$  
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> >。 9cQ_mgch  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iITp**l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u g\w\b  
,)h)5o(?  
return l(i, j) = r(i, j); .^[_ V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /s c.C  
;LRW 8Wd  
  return ( int & )i; ''S&e  
  return ( int & )j; HM&1y ubh#  
最后执行i = j; :[sOKV i  
可见,参数被正确的选择了。 |y"jZT6R}t  
6z?gg3GV  
0Q~@F3N-\>  
Fk1.iRVzi  
RH(V^09[o  
八. 中期总结 rGlRAn#?,  
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: frN3S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e"Rm_t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u,7zFg)H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EfiU$ 8y  
H{V)g  
xNpg{cQ=  
!gH 9ay  
1$ML#5+,  
H9` f0(H  
九. 简化 Z0ReWrl;`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 j'G tgT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ? _ <[T  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: W#XG;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KrKu7]If6#  
  +-*/&|^等 &Y7C0v  
2. 返回引用。 9`"DFFSMS  
  =,各种复合赋值等 T&xt` |  
3. 返回固定类型。 :?CQuEv-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '#Dg8/r!  
4. 原样返回。 4/*H.Fl  
  operator, RY=1H  
5. 返回解引用的类型。 c8A`<-\MfB  
  operator*(单目) 1f4 bt6[  
6. 返回地址。 !e3YnlE  
  operator&(单目) ?znSx}t  
7. 下表访问返回类型。 h qmSE'8  
  operator[] ._ CP% R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [VSU"AJY  
  operator<<和operator>> 4v dNMV~  
~rv})4h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9"sDm}5%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fS A)G$b]  
#Hu~}zy  
template < typename Left > 5j^NV&/_  
struct value_return ~`eHHgX  
  { Yck~xt&]  
template < typename T > ]gEhE  
  struct result_1 xh0xSqDM  
  { #S5`Pd!I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;sPzOS9  
} ; o a<q/  
ml u 3K  
template < typename T1, typename T2 > ~kKrDLW+  
  struct result_2 ^J x$t/t  
  { Zzj0\? Ul  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x<B'.3y  
} ; S KXD^OH  
} ; o-eKAkh  
$Ui&D I  
ijUzC>O+q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1 W'F3  
>V;,#5F_  
下面我们来剥离functor中的operator() Llz[ '"m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YQ(Po!NI\'  
xiM&$<LpR  
return l(t) op r(t) ii4B?E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GsV4ZZ  
return op l(t) GAEO$e:  
return op l(t1, t2) K7`YJp`i  
return l(t) op >SCGK_Cr2  
return l(t1, t2) op r;qzo .  
return l(t)[r(t)] y79qwM.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y,m2(V  
c[cAUsk i  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B|o%_:]+E  
单目: return f(l(t), r(t)); >nn Y:7m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \pY^^ l*  
双目: return f(l(t)); \4bWWy  
return f(l(t1, t2)); /-Qv?"  
下面就是f的实现,以operator/为例 g]$ 4~"|.  
..KwTf  
struct meta_divide ;+Y i.Q/\  
  { G<qIY&D'  
template < typename T1, typename T2 > 30F!kP*E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O/OiQ^T  
  { wH6u5*$p  
  return t1 / t2; ~&VN_;j_  
} H\G{3.T.9  
} ; cT'w=  
0SV\{]2  
这个工作可以让宏来做: %3=J*wj>D  
/c-nE3+rn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eD;6okdP  
template < typename T1, typename T2 > \ A7-r <s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; faJM^u  
以后可以直接用 Ruaur]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m],Ud\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %:u[MBe,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |V&G81sM  
@Hjea1@t  
TI9X.E?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 mLwY]2T"  
ffcLuXa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .;I29yk\XS  
class unary_op : public Rettype 4%ZM:/  
  { "Pc$\zJm;  
    Left l; _p}xZD\?,  
public : N:BL=} V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} --k:a$Nt  
UpUp8%fCU  
template < typename T > >bm|%Ou"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HFtf  
      { <,8l *1C  
      return FuncType::execute(l(t)); }NmNanW^  
    } RA1yr+)  
@h?crJ6$  
    template < typename T1, typename T2 > WS0JS'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Xl%uF+w  
      { \M+L3*W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B5=($?5^6%  
    } -q>^ALf|@>  
} ; Vb4;-?s_  
Tj`5L6N;8  
s: |M].  
同样还可以申明一个binary_op 3fkk [U  
~!:0iFE&H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +V8b  
class binary_op : public Rettype j4.&l3  
  { Np,2j KF(  
    Left l; 9'KonW  
Right r; lpC @I^:  
public : ]qktj=p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vv5i? F  
B@K[3  
template < typename T > tS?lB05TOR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9K"JYJ q2  
      { yp]@^TN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3'eG ;<F  
    } s3QEi^~  
$RO$}!  
    template < typename T1, typename T2 > M7dU@Ag  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x0+glQrNN  
      { Oh!(@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >- Bg%J9  
    } @u9Mks|{  
} ; n^9  ?~  
*Xr$/N  
E_:QSy5G  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4<v;1   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +!O- kd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i$Z#9M9  
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。 CEtR[Cu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;=;JfNnbm  
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。。。 ;A#~` P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nWgv~{,x  
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) D3]BTkMMS;  
下面是修改过的unary_op NGTe4Crx  
W|R-J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *gqSWQ  
class unary_op f(Hu {c5yV  
  { SI-X[xf  
Left l; (JZ".En#X  
  GjQfi'vCk  
public : R}{GwbF_\  
?]!vRmZ;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .iv3q?8.b  
J=}F2C   
template < typename T > K{DAOQ.z  
  struct result_1 );JJ2Jlkd  
  { '"xiS$b(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lOerrP6f(  
} ; 6?gi_3g  
b1^cD6sT+  
template < typename T1, typename T2 > %+tV/7|F  
  struct result_2 n9oR)&:o  
  { '044Vm;/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =_-C%<4  
} ; j\2[H^   
HeIS;gfUY  
template < typename T1, typename T2 > XAD3Z?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i0Pn Z J  
  { fI:H8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iuAq.$oi{  
} Rlw3!]5+2  
8z T0_vw  
template < typename T > 5h^[^*A?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C0m\SNR  
  { x ^vt; $  
  return OpClass::execute(lt(t)); u{C)qb5Pu  
} oXGZK5w<l  
H5M#q6`H6  
} ; %$9bce-fcG  
MOHHZApt  
tOg=zXm   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Gp|JU Fo  
好啦,现在才真正完美了。 @ss):FwA  
现在在picker里面就可以这么添加了: &]NZvqdj.]  
uMiyq<  
template < typename Right > E(Gr0#8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f=_g8+}h  
  { Fd8hGj1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Zu#<  
} h~UJCn zS  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 kk_zVrQ<  
a%J /0'(d  
e\N0@   
dR[o|r  
pVG>A&4  
十. bind ]w22@s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 r{ @ `o@q  
先来分析一下一段例子 pxplWP,  
uPDaq ]A  
&?T${*~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fVUKvZ}P*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e,Zv]Cym  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O/9fuEF  
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。 r)B3es&&  
我们来写个简单的。 ,nYZxYLf+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Zi1YZxF`Y  
对于函数对象类的版本: t9D S]Li  
- L`7+  
template < typename Func > {B^pnLc  
struct functor_trait </ZHa:=7  
  { 2"M_sL  
typedef typename Func::result_type result_type; \=g!$  
} ; RV92qn B  
对于无参数函数的版本: fsI`DjKi)  
`A{'s %$?!  
template < typename Ret > P"Rk?lL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e "_"vbk  
  { vKkf2 7  
typedef Ret result_type; RKk"  
} ; l $Zs~@N  
对于单参数函数的版本: hht+bpHl  
+Ag#B*   
template < typename Ret, typename V1 > 8S=c^_PJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n/-N;'2J  
  { 5f3!NeI  
typedef Ret result_type; 8b~7~VCk  
} ; C->[$HcRa  
对于双参数函数的版本: 2Q 3/-R  
OR~GOv|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y[,U_GX/R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =n)#!i  
  { GfNWP  
typedef Ret result_type; Te}IMi:  
} ; Dauo(Uhuo  
等等。。。 z1qUz7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u]#8 $M2  
u[J7Y  
template < typename Func > Esa6hU#  
struct func_return VY{,x;O`  
  { c}\ d5R_L  
template < typename T > U]mO7HK  
  struct result_1 u2om5e:  
  { .lG +a!)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KM@`YV_"g  
} ; 5W5pRd>Q  
:z124Zf  
template < typename T1, typename T2 >  qKx59  
  struct result_2 c0hdLl;5  
  { T-!|l7V~f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U)b &zZc;  
} ; >oB ?  
} ; 5Wl,J _<F  
bZnDd  
^ CX,nj_(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C }bPv +t  
C7T;;1P?  
template < typename Func, typename aPicker > EyPy*_A  
class binder_1 m9cj7  
  { qG*_w RF  
Func fn; rcW#6VZ=  
aPicker pk; "$4hv6 s  
public :  ^ M8k  
&U8 54  
template < typename T > Xe> ~H4I9  
  struct result_1 Wd1 IX^7C%  
  { L1:}bH\y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eb(m8vLR  
} ; ),)Q{~&`  
J$<:/^t  
template < typename T1, typename T2 > e4?<GT   
  struct result_2 b^;N>zx  
  { }$w4SpR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &<#/&Pq/i  
} ; =+k&&vOAn  
}.w#X   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sCL/pb]  
i"ck`6v"8  
template < typename T > WJBW:2=;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _TV2)  
  { Qdh"X^^  
  return fn(pk(t)); )3+xsnv  
} i:AjWC@]  
template < typename T1, typename T2 > Vl&+/-V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #r-j.f}yx  
  { ~7KynE  
  return fn(pk(t1, t2)); 5I wX\  
} 1Qrm"TFo  
} ; 0<6rU  
xu0;a  
s= 3EBh  
一目了然不是么? LAOdH/*:  
最后实现bind <7@mg/T  
aEV|>K=6Y'  
!tm|A`<g#<  
template < typename Func, typename aPicker > =kyJaT^5[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cob9hj#&7  
  { Sj,4=a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |F8;+nAVF#  
} G}Q}H*  
N}eU.#L  
2个以上参数的bind可以同理实现。  m,xy4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hXj* {vT  
l;"ub^AH  
十一. phoenix >MBn2(\B;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QYFN:XZ  
iA5* _tK5  
for_each(v.begin(), v.end(), 0Ax>gj-`  
( mkKRC;  
do_ weTK#O0@v  
[ KE&InTM/j  
  cout << _1 <<   " , " \emT:Frb  
] ^F;Z%5P=  
.while_( -- _1), *q\HFI  
cout << var( " \n " ) dn:|m^<)  
) c"oQ/x  
); \" 5F;J  
x`/m>~_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vr8J*36{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S5YDS|K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WzNG<rG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )x9nED{  
hO:)=}+H  
s /k  
template < typename Cond, typename Actor > =rs=8Ty?S  
class do_while SF78 s:_!_  
  { &kmd<  
Cond cd; >TH-Q[  
Actor act; &@`H^8  
public : u0(hVK`":  
template < typename T > n?7hp%}  
  struct result_1 r!-L`GUm  
  { 'T #<OR  
  typedef int result_type;  A[wxa  
} ; [hvig$L  
: .UX[!^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #lLn='4  
#I*ht0++  
template < typename T > X(0:zb,#G*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oeRYyJ  
  { Xs#?~~"aC  
  do */fs.G:P  
    { oPCIlH  
  act(t); ta+"lM7A}$  
  } eO"\UDBV  
  while (cd(t)); %te'J G<  
  return   0 ; l[x`*+ON:2  
} Kuzy&NI^w  
} ; k[^}ld[  
3n=O8Fp  
d}^ :E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e[|p0 ,Q  
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。 P(W\aLp  
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。 ttJ:[ R'  
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。 -* -zU#2|  
下面就是产生这个functor的类: ~O7cUsAi'  
rE' %MiIK  
6:7:NIl:  
template < typename Actor > ^LQ lfd  
class do_while_actor gIf+.^/m1  
  { Qnu&GBM  
Actor act; njx\$,ruN  
public : o<eWg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x]jdx#'  
VS@rM<K{  
template < typename Cond > 83O^e&Bt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +{l3#Y  
} ; #,|_d>p:  
C[/U y  
l1.Aw|'D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |M{,}.*CU  
最后,是那个do_ (B?xq1Q  
&VBD2_T  
;7hX0AK  
class do_while_invoker w7]p9B  
  { [.yx2@W  
public : p|O-I&Xd  
template < typename Actor > !h~#L"z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e"&9G}.f  
  { 8^ZM U{  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3=eGS  
} 5eZg+ O  
} do_; +'6ea+$  
dA!f v`,6-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZkV vL4yIK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xhoLQD  
最后来说说怎么处理break和continue H2t pP~!G  
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。 )LS+M_  
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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