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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r6.N4eW.L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y!Cc?$]_Y  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,  t@B(+  
_N#&psQzw  
vK$^y^  
2V gP  
  class filler j F5Blc  
  { (.X]F_ *sc  
public : =nxKttmU0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tJD] (F  
} ; *i%quMv  
Jh@_9/?  
g1[&c+=U`P  
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: 9K"JYJ q2  
> J>V% 7  
}KB[B  
.b>TK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  v[,Src  
8<&EvOk  
w G!u+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b-<HXn_Fd  
W{Q)-y  
pj{\T?(  
@u9Mks|{  
二. 战前分析 XW~bu2%{7"  
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。 aW;aA'!  
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 !{%G0(Dv  
665[  
tk?UX7F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >)#c\{ c  
  /* --------------------------------------------- */ vq6%Ey3Gix  
vector < int *> vp( 10 ); %'ZN`XftG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); < oI8-f  
/* --------------------------------------------- */ AXW!]=?X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nWgv~{,x  
/* --------------------------------------------- */ ]7/gJ>g,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P]6}\ ]~  
  /* --------------------------------------------- */ o$J6 ~dn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RUXCq`)"<  
/* --------------------------------------------- */ +x1/-J8_sg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h4`9Cfrq,  
JLm @Ag  
"4 k-dj  
?]!vRmZ;  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^Kq|ID AP  
1._1, _2是什么? ^ eh /HnJs  
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。 HnZPw&*  
2._1 = 1是在做什么? ^ddO&!U  
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。 At9X]t  
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。 }T(z4P3  
G\~^&BAC  
*xH\)|3,  
三. 动工 8vD3=yK%^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |4>:M\h  
Mq\~`8V  
'044Vm;/  
]PS\#I}  
template < typename T >  (_+;R  
class assignment &8?`<   
  { C{m&}g`  
T value; Cvn$]bt/s  
public : IN!02`H  
assignment( const T & v) : value(v) {} OyVm(%Z   
template < typename T2 > b X,Siz:F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l)|lTOjb  
} ; >&K!VQ{g  
5h^[^*A?  
ti_u!kNv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bkv/I{C>?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \ TL82H@D  
k0ItG?Cv  
*\ECf .7jz  
8wFn}lw&  
  class holder P6Xp<^%E  
  { ! D1zXXq  
public : S+T|a:]\7  
template < typename T > X"/~4\tJ"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dWpk='  
  { ,"G\f1  
  return assignment < T > (t); m|4LbWz  
} Tg''1 Wl*  
} ; jnBC;I[:  
o)I/P<  
Fd8hGj1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d*-Xuv  
=AkX4k  
  static holder _1; 3,$iG e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WU\m^!`w=F  
F`& >NQb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Eo=HNe  
而不用手动写一个函数对象。 o# {#r@,i  
kL;t8{n  
{ymb\$f  
CeW7Ym  
四. 问题分析 p":zrf'(6  
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。 U[fSQ`&D  
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。 O),I[kb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vLn> 4SK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <\D Uo0]J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GOr}/y;  
VGJDqm!  
五. 问题1:一致性 _rjBc ;a  
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?| l l:jsm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ? ( 12aU  
x[Q&k[xV  
struct holder PqfVX8/q0  
  { Qj!d^8  
  // [%~NM/xu<  
  template < typename T > shK&2Noan  
T &   operator ()( const T & r) const \=g!$  
  { pqfT\Kb>  
  return (T & )r; NG)7G   
} k?-S`o%Q  
} ; ?>?ZAr  
_85E=  
这样的话assignment也必须相应改动: 3yMt1 fy  
2np-Fc{S  
template < typename Left, typename Right > <^sAY P|  
class assignment &kx\W)  
  { .tp=T  
Left l; 7}07Pit  
Right r; p JX, n  
public : v=MzI#0L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i tW~d  
template < typename T2 > _IKQ36=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ca}S{"  
} ; C->[$HcRa  
uXNp!t Y  
同时,holder的operator=也需要改动: 0 r3N^_}  
8;.` {'r  
template < typename T > P:a*t[+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *NjMb{[ZQ  
  { k>-'AWH^v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \S5V}!_  
} Cha?7F[xL  
d<?X3&J  
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。 6#-Z@fz%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1eF@_Y^a!  
LOt#1Qv  
return l(rhs) = r; U]mO7HK  
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。 #VR`?n?,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :|fl?{E  
~,+[M-  
template < typename Tp > 't ;/,+:V  
class constant_t 1Kc{#+a^  
  { q8tug=c  
  const Tp t; {5.?'vMp  
public : jL2MW(d^Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T-!|l7V~f  
template < typename T > pfNThMf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1W7 iip,  
  { 6(sfpK'  
  return t; ?e2Y`0  
} 7t+]z)  
} ; lDH_ Y]bM  
/gF]s_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BDnBBbBrz  
下面就可以修改holder的operator=了 EyPy*_A  
5?)}F/x  
template < typename T > -KA4Inn]5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +@^47Xu^  
  { 14;Av{Xt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <WgG=Kf)N  
} 6yi/&#YM  
@Zh8 QI+  
同时也要修改assignment的operator() Y~x`6  
Wd1 IX^7C%  
template < typename T2 > tUn&z?7bF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N6f%>3%1|.  
现在代码看起来就很一致了。 R+x%r&L5F  
'> 4+WZ1w5  
六. 问题2:链式操作 739l%u }<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8Q)y%7 {6  
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。 ?n73J wH  
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。 a6OrE*x:D  
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。 7dsnv)(v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wsna5D6i  
L5TNsLx(  
template < typename T > '1qAZkz  
struct result_1 &<#/&Pq/i  
  { fCs\Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IcO9V<Q|  
} ; &0FpP&Z(  
h^Arb=I  
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: Sk!v,gx  
]Oig ..LJ  
template < typename T > d+1L5}Jn  
struct   ref R^F7a0"  
  { ?Of{c,2 .  
typedef T & reference; W[@"H1bVH  
} ; av7q>NEZ!1  
template < typename T > Vl&+/-V  
struct   ref < T &> he_HVRpB  
  { d#RF0,Y9  
typedef T & reference; k-;.0!D^  
} ; o&*1U"6D  
  zd.1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DKf}47y  
t=AE7  
template < typename T > |~Htj4K/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'JJ1#kKa  
  { LZ3rr-  
  return l(t) = r(t); #wq;^)>  
} q^Q|.&_k /  
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。 M ^ 0w/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ma n^\gkCi  
b0rt.XB  
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 =]2 b8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l;.[W|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $@lq}FQ%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~Q3WBOjn  
最后的布局是: }6yxt9  
                Add q{jk.:;'  
              /   \ 5EVB27k  
            Divide   5 }39M_4a&  
            /   \ (e>RNn\  
          _1     3 P6.)P|n7=  
似乎一切都解决了?不。  -fx(H+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 )1X' W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 z{7,.S u  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: gs^UR6 D,  
Cnb[t[hk+j  
template < typename Right > @$K![]oD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;7B2~zL  
Right & rt) const D>!v_v6  
  { 'd~, o[x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2_B;  
} ZlwcwoPib  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vr8J*36{  
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。 ,3g]= f  
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。 q(w1VcLZ  
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。 q[Sp|C6x  
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。 N6-2*ES  
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? Ae,2Xi  
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: ?];~N5<'  
ORFr7a'K  
template < class Action > !>"INmz  
class picker : public Action &kmd<  
  { +dPE!:  
public : OsHkAI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zEA{%)W  
  // all the operator overloaded Ply2DQr  
} ; RBHqLg(  
& y 2GQJE  
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。 }lr fO_  
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: bUZ&}(/  
z[<pi :  
template < typename Right > : .UX[!^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r5X BcG(2  
  { D8<0zxc=(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @et3}-c  
} -jklH/gF\%  
^OGH5@"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ocDVCCkxg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ).O\O)K  
#Fb0;H9`  
template < typename T >   struct picker_maker [|P]St-  
  { %te'J G<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZJ{+_ax0K  
} ; >cU*D:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iNaC ZC  
  { 4 I]/  
typedef picker < T > result; "O"^\f  
} ; qjdahVY  
o@Cn_p^X  
下面总的结构就有了: ?_<UOb*  
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。 @)!1#^(}%  
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。  ]pucv!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jv?aB   
至此链式操作完美实现。 k6 h^  
1v8:,!C  
dBi3ZC AF  
七. 问题3 S+bWD7  
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。 CUTEp/+  
} cH"lppX  
template < typename T1, typename T2 > .k?hb]2N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t]YLt ,  
  { Ltq*Vcl\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |Jx2"0:M  
} XxrO:$  
NVM2\fs  
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: @'G ( k;  
(B?xq1Q  
template < typename T1, typename T2 > &VBD2_T  
struct result_2 `HZHVV$~  
  { hdNZ":1s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bI6V &Dd  
} ; \T#(rt\j  
nms<6kfzL  
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? p Z|nn  
这个差事就留给了holder自己。 ,"lBS?  
    1:~m)"?I_^  
p<^/T,&I  
template < int Order > f<t*#]<  
class holder; ^9m]KEucd7  
template <> Ee?K|_\${  
class holder < 1 > OM&\Mo  
  { MRY)m@*+6  
public : 5|B(K @<  
template < typename T > 2 ShlYW@~  
  struct result_1 1k70>RQ&69  
  { $>*/']>  
  typedef T & result; `^4>^  
} ; }5c'ui!3H  
template < typename T1, typename T2 > vpr @  
  struct result_2 sMe~C>RD  
  { onypwfIk)t  
  typedef T1 & result; "8Wc\YDh  
} ; RSVN(-wIi)  
template < typename T > 1)kl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $hY]EB  
  { T>:g ME  
  return (T & )r; =v#A&IPA'  
} J$=b&$I(  
template < typename T1, typename T2 > l8 2uK"M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d=u%"36y  
  { )T~ +>+t  
  return (T1 & )r1; !gH.st  
} wQ/@+$>  
} ; /)OO)B-r  
mDt",#g  
template <> QBT-J`Pz  
class holder < 2 > VBj;2~Xj4h  
  { K &~#@I;  
public : }n&JZ`8<s  
template < typename T > 1*`JcUn,>  
  struct result_1 #z54/T  
  { v lnUN  
  typedef T & result; $;j6 *,H  
} ; LYo7?rp  
template < typename T1, typename T2 > oDiv9 jm  
  struct result_2 q8yJW-GA   
  { ,% DAh  
  typedef T2 & result; x6cl(J}  
} ; _( A +_|  
template < typename T > B qiq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ta5iY }  
  { -tdON  
  return (T & )r; )( jNd&H  
} l4.@YYzbp.  
template < typename T1, typename T2 > \kRJUX! s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TKutO0  
  { {_gj>n(1  
  return (T2 & )r2; G5@fqh6ws  
} T%vbD*nt.  
} ; Ku,A}5-6  
J+*Y)k  
^*~u4app  
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> >。 vT<wd#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U=1`. Ove  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `U>b6 {K  
8Nq Iz  
return l(i, j) = r(i, j); -bX.4+U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -(,6w?  
{mr)n3  
  return ( int & )i; JM4`k8mM  
  return ( int & )j; )C0X]?   
最后执行i = j;  l e/#J  
可见,参数被正确的选择了。 ?d`+vHK]>  
7^e}|l  
<cc0phr  
1OwkLy,P  
X#C7r@H  
八. 中期总结 X{5DPhB,  
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: $GK m`I"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e<wj5:M|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dM$G)9N)K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /XK`v=~(l{  
w!k4&Rb3  
J0 z0%p   
">^]^wa08  
>~8Df61o`  
xb_:9   
九. 简化 a^1c _  
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。 I*ni)Px  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rKO*A7vE  
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: Nm.>C4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H%gD[!^  
  +-*/&|^等 P9chRy  
2. 返回引用。 r:Tb{cA  
  =,各种复合赋值等 oD2;Tdk  
3. 返回固定类型。 \ } Szb2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 85~h+Q;  
4. 原样返回。 _NW OSt  
  operator, cCCplL  
5. 返回解引用的类型。 DLM9o3/*J  
  operator*(单目) 8-lY6M\R\  
6. 返回地址。 51'SA B09  
  operator&(单目) 'a[|}nJ3  
7. 下表访问返回类型。 c324@o^V  
  operator[] [|Pe'?zkf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6)YNjh.{ *  
  operator<<和operator>> i^KYZ4/%  
%dR./{txT  
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。 wLSYzz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !/Ps}.)A`  
LX&P]{q KS  
template < typename Left > ^$ bhmJYT  
struct value_return 9\0 K%LL  
  { ;z=C]kI6M  
template < typename T > \Y 4Z Q"0Q  
  struct result_1 X'4 Yofs  
  { ]V("^.~$+C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RN| ..zml  
} ; VMXXBa&  
pa73`Ca]  
template < typename T1, typename T2 > x)5v8kgf  
  struct result_2 3]'z8i({7Y  
  { m%\[1|N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {G&g+9c&  
} ; ]YzAcB.R  
} ; _Q}z 6+_\  
|O2PcYNu  
}d]8fHG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Oei2,3l,?  
Q~{@3<yEI  
下面我们来剥离functor中的operator() F'*&-l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DNe^_v)]|  
E e&$9 )t  
return l(t) op r(t) O waXG/z~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %%[TM(z  
return op l(t) ;~;St>?\R\  
return op l(t1, t2) g7F Z -  
return l(t) op dfcG'+RU}  
return l(t1, t2) op #^V"=RbD  
return l(t)[r(t)] va;wQ~&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qZ }XjL  
N|LVLsK  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ".ZiR7Z:$Y  
单目: return f(l(t), r(t)); QD~ `UJe>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YPEd XU8}  
双目: return f(l(t)); r&DK> H  
return f(l(t1, t2)); !:e qPpz  
下面就是f的实现,以operator/为例 Qd?P[xm  
0^z$COCv  
struct meta_divide [9^e u>)A  
  { jwox?]f+  
template < typename T1, typename T2 > , &SJ?XAs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G#v7-&Yl6  
  { d`/{0:F  
  return t1 / t2; 9@B+$~:}7  
} 2[hl^f^%,  
} ; OpE+e4~IF  
(?[cDw/{J:  
这个工作可以让宏来做: '3->G/Pu  
KA#-X2U/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hkt'~ L*   
template < typename T1, typename T2 > \ ]0le=Ee^%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +s}28U!  
以后可以直接用 E>D@#I>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) swA"_A8>u  
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 W~FA9Jd'Z  
(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 [T  
Hf iM]^  
|O?Aj1g[c?  
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  &i!]  
)^+$5OR\c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0oMMJ6"i   
class unary_op : public Rettype TW0^wSm  
  { KK?~i[aL  
    Left l; 9Ba<'wk/>"  
public : !%@{S8IP.v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gov{jksr  
B!v1 gh  
template < typename T > \m!."~%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6dUP's_  
      { urB.K<5ZA  
      return FuncType::execute(l(t)); zZHsS$/  
    } j@2 hI,+  
FzIA>njt  
    template < typename T1, typename T2 > &Te:l-x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y# #J  
      { ~Zm(p*\T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?6bE!36  
    } <k!G%R<9  
} ; _p.{|7  
9P$'ON'"  
.y!Hw{cq  
同样还可以申明一个binary_op ;xc  
!l|Qyk[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /[L:ol6;!  
class binary_op : public Rettype .8m)^ET  
  { :\Z0^{  
    Left l; {65X37W  
Right r; o6R(BMwGa  
public : ^5+-7+-S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d?mdw ?|  
j; C(:6#J  
template < typename T > ,3j*D+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4 C:YEX~  
      { Q8n?7JB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^9nM)[/C?  
    } 2,\u Y}4  
&g`a [#  
    template < typename T1, typename T2 > P,wJ@8lv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0)NHjKP  
      { l?q^j;{Dw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P dJ*'@~i  
    } ^:#%TCJ  
} ; pLU>vQA  
F\e'z  
QbWD&8T0O  
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 &,/T<V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @'<|B. f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 82vx:*Ip!}  
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。 UgP5^3F2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /d4xHt5a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P<hqr;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -~q]0>  
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) o\#C] pp  
下面是修改过的unary_op R&QT  'i  
8/CGg_C1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9(_/jU4mc  
class unary_op 0)B+ :  
  { MouYZI)  
Left l; wg_Z!(Hr#  
  l;2bBx7vW  
public : 'a}{s>{O  
Oq("E(z+f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2I7P}=  
+*dJddz   
template < typename T > HUJ $e2[  
  struct result_1 yZ{YIy~  
  { 7~',q"4P/_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r0sd_@Oj  
} ; Q pX@;j  
YpL}R#  
template < typename T1, typename T2 > x R.Ql>  
  struct result_2 mKg~8q 3  
  { ~-6;h.x=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E(oNS\ 4  
} ; `uU@(  
Rg6>6.fk*  
template < typename T1, typename T2 > 1pK7EK3R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nxt1Y04,H  
  { cZYX[.oIB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )mEF_ &  
} uzo}?X#  
,rd+ dN  
template < typename T > 'e*C^(6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >i~c>+R  
  { tx@Q/ou`\P  
  return OpClass::execute(lt(t)); pmS=$z;I  
} Q,$x6YwE  
;i]cmy  
} ; $Z j.  
EPI*~=Z.U  
MS b{ve_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Cw_<t  
好啦,现在才真正完美了。 R[V%59#{Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: x .q%O1  
roKiSE`  
template < typename Right > y.nw6.`MR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const li{_biey}  
  { y8L:nnSj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]?r8^LyZ4  
} i8{jMe!Sa  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5&>(|Y~I  
IE6/ E  
@dXf_2Tv=  
CtfSfSAUuu  
zQ [mO  
十. bind GA|q[<U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 SbZk{lWcq  
先来分析一下一段例子 =4I361oMf  
UY+~xzm  
:$WRV-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N_ >s2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q>rQ/V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LOA 90.D  
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。 O[]+v  
我们来写个简单的。 qgDBu\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1pn167IQL  
对于函数对象类的版本: .D)}MyKnu  
1>2397  
template < typename Func > gk&?h7P"<  
struct functor_trait B8PF}Mf  
  { #Kl;iY:n  
typedef typename Func::result_type result_type; 8P*n|]B.'  
} ; n0m9|T&  
对于无参数函数的版本: cO8;2u,Gvi  
T/3UF  
template < typename Ret > U*b SM8)L*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HDaec`j  
  { L}9 @kjW  
typedef Ret result_type; LD NpEX~  
} ; OYKV*  
对于单参数函数的版本: ]}B&-Yp  
D(&OyZ~Q+  
template < typename Ret, typename V1 > j)uIe)wZw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1#@'U90xf  
  {  }QI*Ns  
typedef Ret result_type; `A'*x]l  
} ; X#o:-FKf  
对于双参数函数的版本: &K4o8Qz  
vhg4E80Kr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /Iskjcc60W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F ^\v`l,  
  { Bj2rA.M  
typedef Ret result_type; ?{[H+hzz0  
} ; wO"Q{oi+  
等等。。。 n`hSn41A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \-B>']:R4  
JdAjKN  
template < typename Func > X bg7mj9c  
struct func_return &Jn%2[;  
  { ]_Qc}pMF&  
template < typename T > V>%%2"&C  
  struct result_1 "Vh(%N`6  
  { LU]~d< i99  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hImCy9i}  
} ; v`fUAm/  
QXrK-&fju  
template < typename T1, typename T2 > C]`Y PM5  
  struct result_2 qN)cB?+  
  { <HD/&4$[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K{iYp4pU  
} ; <(iOzn  
} ; #:yZJS9f9  
nO/5X>A,Zw  
<@yyx7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vxgm0ZOMN  
~\^8 ^  
template < typename Func, typename aPicker >  2O  
class binder_1 itvwmI,m\  
  { rfZA21y{?  
Func fn; F7hQNQu:  
aPicker pk; 0uvL,hF  
public : sPw(+m*C   
jlB3BwG{w  
template < typename T > eyM3W}[S$/  
  struct result_1 &>/nYvuq-  
  { 3S9~rLrn?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &A9+%kOk>  
} ; <Du*Re6g  
VMHY.Rf  
template < typename T1, typename T2 > 94R+S-|P  
  struct result_2 $DVy$)a!u  
  { g %Am[fb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M}vPWWcl  
} ; 4 A<c@g2  
Cu Gk?i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zknD(%a  
cnsGP*w  
template < typename T > V~wmGp.e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Xi%LUk{  
  { ( r O j,D  
  return fn(pk(t)); 7-LeJRB  
} Ac54 VN  
template < typename T1, typename T2 > KYQ6U.%W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8%"e-chd  
  { HT]ubw]rJ  
  return fn(pk(t1, t2)); M(BZ<,9V  
} 0 QpWt  
} ; Z/x1?{z  
9D<HJ(  
gXQ)\MY  
一目了然不是么? . FruI#99  
最后实现bind o]Ki+ U  
V OX>Sl  
@|@43}M]C-  
template < typename Func, typename aPicker > t|q=NK/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }>w; +XU  
  { d?K8Ygz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 26**tB<  
} &td#m"wI  
EAfSbK3z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u|ZO"t  
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。 n*1UNQp@]O  
4D13K.h`O  
十一. phoenix Px8E~X<@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :o:??tqw  
*" )[Srbg  
for_each(v.begin(), v.end(), Yem\`; *  
( v\Hyu1;8  
do_ }pA4#{)  
[ twn@~$  
  cout << _1 <<   " , " tFwlx3  
] *}J_STM  
.while_( -- _1), e=_hfOUC  
cout << var( " \n " ) %9lxE[/  
) l0_V-|x  
); SS`C0&I@p  
nAzr!$qbNv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: liTr3T`,V  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2R!W5gs1<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }FXRp=s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3XRG"  
!S:@x.n@iR  
IFY !3^;zO  
template < typename Cond, typename Actor > K"1J1>CHQ  
class do_while kD>vQ?  
  { [wR8q,2  
Cond cd; >W<5$.G  
Actor act; J 0 P  
public : PG!vn@b6  
template < typename T > a|NU)mgEI  
  struct result_1 iCS/~[  
  { H]e 2d|  
  typedef int result_type; \a!<^|C&  
} ; {aSq3C<r  
rXPXO=F1/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S&*pR3,u  
2?j1~]DvZ  
template < typename T > ,3j7Y5v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BP6Shc|C  
  { wOOPWwk  
  do |>4{4  
    { \K6J{;#L  
  act(t); zCrcCr  
  } YO,ldsSz|r  
  while (cd(t)); W}RR_Gu  
  return   0 ; *QG;KJ%  
} s<b7/;w'  
} ; 6,PL zZ5  
3[0:,^a  
=S,<yQJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9o`3g@6z  
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。 7 SZR#L  
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。 i'<1xd(`  
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。 n&]w* (,  
下面就是产生这个functor的类: m!_ghD{5h  
W=?87PkJu  
keOW{:^i  
template < typename Actor > ;Y\,2b, xh  
class do_while_actor \4k*Zk  
  { wNZ7(W.U  
Actor act; i"xDQ$0G6  
public : %a `dO EO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k:Q<Uanc[  
3:Wr)>l}#  
template < typename Cond > U4gJ![>5j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N3p3"4_]fy  
} ; rRYf.~UH@P  
-cgukl4Va  
1tdCzbEn+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 27:x5g?  
最后,是那个do_ CvJEY  
@:B1  
\`ReZu$  
class do_while_invoker ^%pwyY\t  
  { x(=x;X$[^  
public : ?sYjFiE  
template < typename Actor > &v,p_'k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U@nwSfp:G  
  { 7g9^Jn  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ziimz}WHF  
} ".f:R9-  
} do_; 8BDL{?Mu  
GwBQ p Njy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |T*qAJ8c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mC`! \"w  
最后来说说怎么处理break和continue q;.]e#wvh  
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。 G>QTPXcD  
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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