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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vZPBjloT!.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QFFFxaeJg  
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, ^ZFK:|Ju  
f,Am;:\ |  
s<5PsR  
ViU5l*n;  
  class filler <:!:7  
  { PmtXD6p3(  
public : <Vh }d/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yoM^6o^,D  
} ; M3eFG@,  
T-x}o  
Kp19dp}'b  
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: 3il$V78|  
FJFO0Hb6  
<&tdyAT?&  
E0.o/3Gw6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); znAo]F9=J"  
9}+X#ma.Nc  
27MwZz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F:AVik  
z Ece>=C  
Lzx2An@R  
T&j:gg  
二. 战前分析  }- wK  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~VV$wU!A  
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 HrUE?Sq  
gOMy8w4>  
^b 3nEcQn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  vSo1WS  
  /* --------------------------------------------- */ *hh9 K  
vector < int *> vp( 10 ); r6It )PQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Sa/]81 aG  
/* --------------------------------------------- */ nuw7pEW@?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t >Rh  
/* --------------------------------------------- */ n*9nzx#q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2I 7|hZ,  
  /* --------------------------------------------- */ -] G=Q1 1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !t?5U_on  
/* --------------------------------------------- */ b&'YW*W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~.z82m  
)"_&CYnd  
fr}.#~{5Y  
y[GqV_~?Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: t+M'05-U2  
1._1, _2是什么? ; O ~%y'  
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。 @?gRWH;Pq  
2._1 = 1是在做什么? b"Jr_24t3v  
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。 QQD7NN>  
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。 x:c'ek  
i?,\>LTG  
.R^ R|<x  
三. 动工 iu2O/l# r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yE;S6 O  
:k2 J &@8  
^FZ9q  
+^%)QH>9   
template < typename T > w*X(bua@  
class assignment *nEG<Y)  
  { Y Azj>c&  
T value; 'Z)#SzY  
public : ux)Wh.5  
assignment( const T & v) : value(v) {} +W8kMuM!  
template < typename T2 > OHv9|&Tpl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V6B[eV$D  
} ; %g69kizoWi  
0a1Mu>P,  
0v``4z2Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fS p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2>f3n W  
g"`jWSt7Q  
3N4kW[J2i  
[WXcp1p  
  class holder T "#DhEM  
  { C8=rsh  
public : /l8w b~vl  
template < typename T > U&SSc@of  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9t8ccr  
  { 7/K'nA  
  return assignment < T > (t); n*TKzn4E  
} l9 n$cv^  
} ; F2Gg_u@7M  
Vddod  
XANJA  
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: sXYXBX[  
5C9 .h:c4y  
  static holder _1; rS+ >oP}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z?GtC{L9  
'a$/ !~X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 99n;%W>  
而不用手动写一个函数对象。 M0hR]4T  
%&J`mq  
#%{  
%}unlSTPP  
四. 问题分析 BM5)SgK  
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。 ~+PKWs'}F  
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。 oG-Eac,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pp2 Jy{\d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rddn"~lm1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v!=e]w6{  
Sg13Dp @x  
五. 问题1:一致性 5!jt^i]O  
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?| 6=x]20  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hMgk+4*  
Fxn=+Xgg  
struct holder F*Ul#yX  
  { AjsjYThV  
  // CY"i|s  
  template < typename T > h]4qJ  
T &   operator ()( const T & r) const 9l,8:%X_  
  { :u2tu60&MJ  
  return (T & )r; [a.(0YLr'w  
} ;KG}Yr72  
} ; "9Br )3  
ebLt:gGo  
这样的话assignment也必须相应改动: )iZhE"?z  
DLO#_t^v.  
template < typename Left, typename Right > )i:"cyoE  
class assignment y,c \'}*H  
  { )ri'W <l  
Left l; $?9u;+jIR  
Right r; r l;Y7l  
public : COD^osM@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7w\!3pv  
template < typename T2 > 9h<iw\ $'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bNoZ{ 7  
} ; @f-rS{  
Q[lkhx|.B  
同时,holder的operator=也需要改动: &m{~4]qWpM  
#XNURj  
template < typename T > "*KOU2}C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kn WI7  
  { i6i;{\tc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F |_mCwA  
} @;[.#hK  
MW0CqMi]T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1Sv$!xX`n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1M[|9nWUC  
YP{mzGdE&  
return l(rhs) = r; -CPLgT  
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。 FH;)5GGnv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u@zT~\ h*  
"T}HH  
template < typename Tp > M[e{(iQ:  
class constant_t GF0Utp:Zf;  
  { rNgAzH  
  const Tp t; ~\zIb/ #  
public : QdIoK7J 9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zeH=py[n  
template < typename T > fJi?~[5<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .o8pC  
  { sEx\7tK  
  return t; 9y)}-TcSpY  
} L)Da1<O  
} ; 8 ;=?Lw?  
">nFzg?Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0JhUncx  
下面就可以修改holder的operator=了 /!y3ZzL  
3W3d $  
template < typename T > H$&P=\8n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const By<~h/uJ  
  { ]O~/k~f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x6|QTO  
} be.Kx< I  
|^GN<y^cn  
同时也要修改assignment的operator() |mz0 ]  
/jOug>s  
template < typename T2 > =[Tf9u QY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <"S/M]9  
现在代码看起来就很一致了。 JZ-M<rcC  
> 'JWW*Y!  
六. 问题2:链式操作 k59.O~0V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6<UI%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。 ML X: S?  
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。 .r@'9W^8  
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。 fXkemB^)_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GU)NZ[e  
b*< *,Ds/G  
template < typename T > 5}_,rF?cX  
struct result_1 PmDar<m  
  { |>nVp:t^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,q Bu5t  
} ; l3kBt-m  
l`{JxVg  
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: Oin:5K)4-  
r}t%DH  
template < typename T > uTP4r  
struct   ref Y F W0  
  { @wXo{p@W  
typedef T & reference; 6r)qM)97  
} ; om,=.,|Ld  
template < typename T > R=HcSRTkA  
struct   ref < T &> vu)V:y  
  { Umk!m] q  
typedef T & reference; jyjK~ !0  
} ; Q__1QUu  
i)d'l<RA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /?:]f  
_NM=9cWd  
template < typename T > s ,GGO3^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5W?r04  
  { +' ?axv6e  
  return l(t) = r(t); _ "[O=h:  
} fkr; a`<W  
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。 <1E* wPm8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Gt?ckMB  
mg4: N  
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 dp>LhTLc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j [y+'O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Hd=!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oJEjg>%n  
最后的布局是: t8b,@J`R  
                Add O7T wM Yh  
              /   \ &k {1N.  
            Divide   5 @Tf5YZ*  
            /   \ XZ&q5]PJI  
          _1     3 Hk;) l3oB  
似乎一切都解决了?不。 !8>tT  
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。 [a1}r=6~  
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。 YPsuG -is  
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: 81U(*6  
Nv_"?er+y  
template < typename Right > GvT'v0&+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w.H\j9E l  
Right & rt) const v#`P?B\  
  { s&zg!~@5b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cwA+?:Ry}  
}  fj])  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  &+Pcu5  
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。 K3^N_^H  
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。 &`[Dl(W  
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。 c1p*}T  
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。 Wtwh.\Jba  
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? |7l*  
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: rF5O?<(  
nXqZkZE\  
template < class Action > mEe JK3D[  
class picker : public Action R%N&Y~zH  
  { %8yX6`lH  
public : P$i?%P~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |^E# cI  
  // all the operator overloaded U GJ# "9  
} ; gb_k^wg~1'  
j:{d'OV  
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。 ryp@<}A]!d  
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: YWPAc>uw,  
|>P`Gl]E  
template < typename Right > (""1[XURQK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~?n)1Vr|  
  { r$~ f[cA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O)!MWmr  
} Ym*Ed[S  
nzHsyL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rTjV/~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 G#;$;  
P:y M j&)  
template < typename T >   struct picker_maker d`;_~{sleR  
  { kiFTx &gf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0@ 9em~  
} ; \f_YJit  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dF%sD|<)  
  { 1[vmK,N=E  
typedef picker < T > result; @OlV6M;qJ  
} ; w%[ `'_[  
T7=~l)I  
下面总的结构就有了: agFWye  
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。 D'Gmua]I  
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。 L.z`>1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,#42ebGHR  
至此链式操作完美实现。 ~cSOni`  
s:y=X$&M  
*a7&v3X  
七. 问题3 Svo gvn  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'i|z>si[*  
b;O|-2AR  
template < typename T1, typename T2 > nx >PZb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +SSF=]4+  
  { }pa@qZXh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t*zBN!Wu_  
} V[Jd1T  
D@(Y.&_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  `Up Zk?k  
8ctUK|  
template < typename T1, typename T2 > Yl+r>+^  
struct result_2 W|@/<K$V  
  { {Ah\-{]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r~uWr'}a}  
} ; GyOo$FW  
Cu0N/hBT  
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? zF2GW  
这个差事就留给了holder自己。 joh=0nk;D  
    <=*xwI&q  
+`==US34  
template < int Order > 6t|FuTC  
class holder; Oi=>Usd  
template <> YN ~ 7nOw  
class holder < 1 > k 4+F  
  { &41=YnC6  
public : s:UQ~p}"S  
template < typename T > V Z[[zYe  
  struct result_1 uJ4RjLM`  
  { $g55wGF  
  typedef T & result; A`4j=OF\  
} ; Z;aQ/ n[`  
template < typename T1, typename T2 > 2 fX-J  
  struct result_2 +1 H.5|  
  { `<h}Ygo>k/  
  typedef T1 & result; \5$N> 2kO  
} ; dIG(7 ~  
template < typename T > \w!G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ki#O ^vl  
  { n_%JXm#\  
  return (T & )r; w<<G}4~u|  
} z6 v RTY  
template < typename T1, typename T2 > %QUV351H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ee]PFW28  
  { MX 2UYZ&  
  return (T1 & )r1; 'Lft\.C  
} Uc6BI$Fmz  
} ; kn_%'7  
m-lUgx7  
template <> Cyxt EzPp  
class holder < 2 > `5;O|qRq  
  { cy)gN g  
public : 93yJAao9  
template < typename T > +.Kmpw4  
  struct result_1 %Ysu613mz  
  { +pJ;}+  
  typedef T & result; 9~DoF]TM  
} ; <D4.kM  
template < typename T1, typename T2 > 1%|+yu1  
  struct result_2 ^{["]!f#  
  { Ep0L51Q  
  typedef T2 & result; Z'PE^ ,  
} ; IBY3QG  
template < typename T > !JjB,1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >b#z o,  
  { qx<`Kc4  
  return (T & )r; yOGa W~  
} KL!k'4JNY  
template < typename T1, typename T2 > P8e1J0A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W?!(/`J]  
  { W{l+_a{/9  
  return (T2 & )r2; e =Vu;  
} EVMhc"L  
} ; ,b=&iDc  
S=^yJ6 xJ  
p%CAicn  
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> >。 $!Z6?+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %O;"Z`I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iLn)Z0<\o  
b7{)B?n  
return l(i, j) = r(i, j); ="RDcf/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Dg/&m*Yl  
L@w|2  
  return ( int & )i; AZxx%6  
  return ( int & )j; A"k6n\!n;  
最后执行i = j; Aj.TX%}`h  
可见,参数被正确的选择了。 nbMnqkNb  
VcT(n7  
{j[[E/8N!y  
g.X?wyg5  
=Z iyT$p  
八. 中期总结 ;g: TsYwM  
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: &F[/@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a<FzHCw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dC_L~ }=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EkM?Rs  
q(e&{pbM)  
C<2vuZD  
X^#48*"a  
R>Fie5?  
Q2PY( #  
九. 简化 8HdmG{7.  
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。 Ooz+V;#Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QP)-O*+AA  
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: ',`iQt!Lx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ot(U_rJCi  
  +-*/&|^等 BV$lMLD{r  
2. 返回引用。 gQgG_&xkC  
  =,各种复合赋值等 g4P059  
3. 返回固定类型。 <P ~+H>;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e//28=OH  
4. 原样返回。 Ttb @98  
  operator, p8Di9\}  
5. 返回解引用的类型。 Ec[=~>;n{l  
  operator*(单目) qi}HJkOq  
6. 返回地址。 R{5Qb?&wOp  
  operator&(单目) V#^~JJW^  
7. 下表访问返回类型。 FD*`$.e3\  
  operator[] ?C//UN;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EYd`qk 3  
  operator<<和operator>> BS>|M}G)r  
bgqN&J)Jr)  
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。 QS,IM >Nr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \CM(  
7qV_QZ!.  
template < typename Left > bqN({p&  
struct value_return xIf,1g@Cq9  
  { 1[C,*\X8v  
template < typename T > }XWic88!~  
  struct result_1 xvQJTR k  
  { Am%zEt$c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~ d^+yR-  
} ; Zaf].R  
>5#`j+8=q  
template < typename T1, typename T2 > z9U<Z^4z+  
  struct result_2 J2Ocf&y;  
  { RD_&m?d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6*gMG3  
} ; 5Y#yz>B@ ]  
} ; n>)CCf@H  
6BRQX\  
1bF aQ50t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]T}G-  
9 }iEEI  
下面我们来剥离functor中的operator() r5Jy( ~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bv5,Yk  
;hJTJMA6/6  
return l(t) op r(t) )}hp[*C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^IOf%  
return op l(t) sb Z)z#Tr  
return op l(t1, t2) nV,qC .z  
return l(t) op =Bi>$Ly  
return l(t1, t2) op ]8*g%  
return l(t)[r(t)] +'2Mj|d@p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gpVZZ:~  
Cy4@\X%W  
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: R5NDT4QYU  
单目: return f(l(t), r(t)); ZOK2BCoW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f{FW7T}O2  
双目: return f(l(t)); IUAx*R  
return f(l(t1, t2)); X,:^})]  
下面就是f的实现,以operator/为例 @D^y<7(  
@bOhnd#W  
struct meta_divide $FZ~]Ef  
  { &Vg+n 0  
template < typename T1, typename T2 > iUFS1SN \  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LoSblV  
  { z J93EtlF  
  return t1 / t2; fQ=Yf?b  
} E#v}//  
} ; z4b2t}  
[U]U *x  
这个工作可以让宏来做: )~v`dwKj;  
 U2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8s-y+M@.  
template < typename T1, typename T2 > \ *BH*   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X#'DS&{  
以后可以直接用 L/_h5Q:'W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F$ShhZgi  
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 No>XRG+  
(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。。。) sI7d?+  
ri1D*CS  
zR6,?Tzg  
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 >0Y >T6!  
x :\+{-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^.p({6H  
class unary_op : public Rettype ^90';ACFy  
  { So{/V%  
    Left l; N9tH0  
public : x2=Bu#Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x^Q:U1  
H<#M)8  
template < typename T > bGOOC?[UX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /W1!mih  
      { t6m3lq{  
      return FuncType::execute(l(t)); Bha#=>4FU  
    } '#!nK O2<  
=e](eA;  
    template < typename T1, typename T2 > ;{EIx*<d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a\>+!Vq  
      { 1fm4:xHH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Atc9[<~WG  
    }  <K;  
} ; C]414Ibi  
*`Swv`  
`ltc)$  
同样还可以申明一个binary_op FM;NA{  
_8A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z`$jxSLm  
class binary_op : public Rettype y iO!ZT  
  { nNz1gV:0X  
    Left l; ]6L;   
Right r; DXBc 7J  
public : +wc8rE6+W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0gO_dyB  
mivb}cKM  
template < typename T > rV84?75( Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <}t~^E,  
      { J9eOBom8e<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ">cLPXX  
    } H xs'VK*  
U;`C%vHff  
    template < typename T1, typename T2 > ,`PC^`0c}o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -{`8Av5)E%  
      { \~ m\pf?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dp#JvZb  
    } 7f|8SB  
} ; ?lq  
bCMo8Xh  
3}aKok"k  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?+av9;Kg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ze2%#<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) * N>n5B2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b .I_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z,zkm{9*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 EP,j+^RVf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 X3e&c  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2[~|#0x  
下面是修改过的unary_op W*S}^6ZT`  
"| Oj!&0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @<kY,ox@~  
class unary_op LNp{lC  
  { g)$/'RB  
Left l; \]C_ul'  
  "uCO?hv0  
public : -yOwX2Wv5;  
b S-o86u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bGw56s'R5~  
`_aX>fw  
template < typename T >  _U.|$pU  
  struct result_1 G0#<SJ,)  
  { SU ,G0.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !LI6_Oq  
} ; JfD-CoQS'  
fg$#ZCi  
template < typename T1, typename T2 > fi%)520  
  struct result_2 @$}Ct  
  { 4>^LEp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `%QXaKO-  
} ; M~%P1@%  
m`i_O0T  
template < typename T1, typename T2 > &~mJ ).*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '8J!(+  
  { YRg"{[+#]k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <O Y (y#x  
} [|".j#ZlK  
srPczVG*  
template < typename T > <W] RyEg`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o|:c{pwq  
  { n%|og^\0  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pi+pQFz5  
} %k%%3L,  
u mT *  
} ; 9|D*}OY>  
>|X )  
Q":,oZ2  
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 /< k&[  
好啦,现在才真正完美了。 X)e#=w!fi3  
现在在picker里面就可以这么添加了: O22Q g  
|d$4Fu(M~  
template < typename Right > 6ChFsteGFr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r7)qr%n  
  { s\+| ql  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mT:NC'b<9  
} GP>\3@>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;b{yu|  
kEgpF{"%n  
NSawD.9mV  
oyB gF\  
:)Pj()Os|  
十. bind apOXcZ   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )J*M{Gm6i  
先来分析一下一段例子 H*j!_>W  
]d67 HOyK  
1rx, qfCq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2&"qNpPtE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7}:+Yx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3v@h&7<E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }u9#S  
我们来写个简单的。 ?g\emhG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NSa6\.W)  
对于函数对象类的版本: HYg! <y  
h1t~hrq  
template < typename Func > C.BlB  
struct functor_trait 2HUw^ *3  
  { }?\^^v h7  
typedef typename Func::result_type result_type; 8.,d`~  
} ; P_4E<"eK  
对于无参数函数的版本: @Jx1n Q^  
hK,a8%KnFA  
template < typename Ret > 5cGQ`l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FnKC|X  
  { Fw\g\  
typedef Ret result_type; \TZSn1isZX  
} ; e)= " Fq!  
对于单参数函数的版本: ZNVrja*  
 qJ sH  
template < typename Ret, typename V1 > -Bl]RpHCe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l A%FS]vh  
  { | C^.[)  
typedef Ret result_type; jDb"|l  
} ; |kH.o=  
对于双参数函数的版本: 0kSM$D_  
MuJP.]5>`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %s497'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o$eo\X?J?  
  { QChncIqc  
typedef Ret result_type; l?QA;9_R'  
} ; +OqEe[Wk#  
等等。。。 ]#Cc7wa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9: .m]QN  
,z<1:st]<  
template < typename Func > N]eBmv$|  
struct func_return 3&>0'h  
  { Y)@Y$_  
template < typename T > EK= y!>  
  struct result_1 [UXN= 76N  
  { T/A2Y+@N;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2"HTD|yy  
} ; ZNne 8  
/vq$/  
template < typename T1, typename T2 > )Gavjj&uJ  
  struct result_2 DuNindo 8  
  { `m#-J;la  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vpne-PW  
} ; Jz=|-F(Sy  
} ; cnS;9=,&  
|.,]0CRg  
pHuR_U5*?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^B0Qk:%P^N  
t7l{^d_L  
template < typename Func, typename aPicker > }toe'6  
class binder_1 m~ 5"q%;  
  { cF 4,dnI  
Func fn; aZ$5"  
aPicker pk; Y0.'u{J*  
public : S2DG=hi`GK  
67hfve  
template < typename T > gROK4'j6y  
  struct result_1 0^R, d M  
  { WQ 2{`'z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; % YK xdp  
} ; ywl=@  
#bBh. ^  
template < typename T1, typename T2 > UOsK(mB  
  struct result_2 #M{qMJHDo  
  { &&m3E=K!^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /!2`pv  
} ; H<[~V0=  
)l$}plT4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $'I&u  
D HT^.UM28  
template < typename T > ^~I@]5Pq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _XT'h;m  
  { $,2T~1tE  
  return fn(pk(t)); CvmIDRP*  
} oz>2P.7  
template < typename T1, typename T2 > WB?HY?[r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %0}^M1  
  { ]VxC]a2  
  return fn(pk(t1, t2)); Y*$>d/E  
} I-Z|FKh_C  
} ; R2n 2mQ<  
g\fj6  
\7i_2|w  
一目了然不是么? ;<N:!$p  
最后实现bind m)} 01N4  
uf9 0  
GkX Se)#p  
template < typename Func, typename aPicker > ('SId@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Qw:!Rw,x  
  { E0R6qS:'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BaW4 s4u  
} uZtN,Un  
+:uz=~m o`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'Zp{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 i ? ~-%  
n'v\2(&uYN  
十一. phoenix /$CTz xd1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ac|\~w[\  
cd1G.10  
for_each(v.begin(), v.end(), R8k4?_W?T  
( R__:~ uv,  
do_ _0v+'&bz  
[ sde>LZet/  
  cout << _1 <<   " , " }VZExqm)  
] itP`{[  
.while_( -- _1), jZzTnmm&?  
cout << var( " \n " ) ey=KAt  
) N"G aQ  
); q50F!yHC-  
2^=.j2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >P SO]%mE  
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 q:/df]Ntt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4lB??`UN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /W$i8g  
=&}_bd/]  
3{$7tck,  
template < typename Cond, typename Actor > N o6!gZ1  
class do_while d]] z )  
  { o]4\Geg$  
Cond cd; IgG[Pr'D  
Actor act; bsF_.S*k@  
public : bu|.Jw"  
template < typename T > zo( #tQ-'m  
  struct result_1 6sSwSS  
  { yl~_~<s6  
  typedef int result_type; ^~;ia7V&2  
} ; +Cw_qS"=  
W~'xJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )"pvF8JR%3  
R~4X?@ZB  
template < typename T > n(J>'Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RyJy%| \-S  
  { xKG7d8=  
  do );h(D!D,  
    { 3NgXM  
  act(t); 9pqsr~  
  } Bi:lC5d5?  
  while (cd(t)); b<00 %Z  
  return   0 ; Bzrnmz5S  
} 3T)rJEN A  
} ; }yEV&& @  
w'2FYe{wj  
J+`aj8_B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ixu*@{<Z(  
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。 y|}~"^+T  
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。 $] We|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #m.e9MU  
下面就是产生这个functor的类: v 49o$s4J  
F'Y ad  
cRVL1ne  
template < typename Actor > . ,^WCyvq  
class do_while_actor y4Jc|)  
  { I_ mus<sE  
Actor act; IC0L&;En  
public : dT|f<E/P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CaJ-oy8  
P35DVKS  
template < typename Cond > Dcvul4Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sgp.;h'  
} ; = ^NvUrK  
bV8+E u  
B`B =bn+4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XMuZ}u[U  
最后,是那个do_ J,yKO(}<C  
={O ~  
:Z//  
class do_while_invoker @'R)$:I%L  
  { {Yj5Mj|#  
public : OoSk^U)  
template < typename Actor > ,-#MEr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \)6glAtN  
  { x%}D+2ro-t  
  return do_while_actor < Actor > (act); u#@/^h;  
} Y<xqws  
} do_; S/'0czDMW  
a;HAuy`M x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !%G]~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7Jf~Bn  
最后来说说怎么处理break和continue j,M$l mR')  
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。 *): |WDR  
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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