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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j&Trvw<t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [pRRBMho  
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, ]J(BaX4  
@PZ{(  
3!u`PIQv  
wU5.t -|`  
  class filler V"Sa9P{y"  
  { )yt_i'D}  
public : (Qcd !!   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yp!7^  
} ; k6$Ft.0d1Z  
RD|DHio%  
}`~n$OVx  
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: _yRD*2 !;  
gWu<5Y=C  
DP8%/CV!*  
lS96Z3k"SB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Due@ '  
WqJrDj~  
jl"su:y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ! }>CEE  
I !J'  
jf^BEz5  
,gdud[&|;  
二. 战前分析 rQD^O4j R  
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。 OfK>-8  
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 t }YT+S  
j>`-BN_  
~Jh1$O,9o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3OB=D{$V  
  /* --------------------------------------------- */ x:6c@2  
vector < int *> vp( 10 ); ,(A $WT@e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YvG=P<_xw  
/* --------------------------------------------- */ TYKs2+S6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9Wv}g"KY0  
/* --------------------------------------------- */ (2Z k fN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8CUlE-R5  
  /* --------------------------------------------- */ 3oOr*N3R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -.OZ  
/* --------------------------------------------- */ dSI<s^n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); we/sv9v}n  
cSTF$62E  
RG.wu6Av  
v{X<6^g  
看了之后,我们可以思考一些问题: .%EYof  
1._1, _2是什么? NZ"nG<;5  
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。 \2^o,1r/  
2._1 = 1是在做什么? +'$5Jtz  
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。 SU5O+;{`'  
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。 G1fC'6$3  
ka_(8  
^D76_'{  
三. 动工 hS1I ;*t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UDT\Xc  
!(HPx@_  
bE;c&g  
)|=4H>?%  
template < typename T > I.[Lv7U-  
class assignment }/lyrjV  
  { P-/"sD  
T value; E)`:sSd9  
public : }P'c8$  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,`bmue5  
template < typename T2 > klR\7+lK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } . 1+I8qj  
} ; +BVY9U?\"  
E/zclD5S  
A5T&i]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '3 b'moy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X'88W-  
M@z_tR'3\  
.JOZ2QWm<  
"~mY4WVG  
  class holder a4[t3U  
  { Q5b9q$L$  
public : e%lxRN"b  
template < typename T > =4$ErwI_dm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HbRvU}C1  
  { >6R3KJe  
  return assignment < T > (t); r )HZaq  
} DL<;qhte  
} ; ,{;*b v  
guG&3{&\s  
THlQifA!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =I aWf  
c5_/i7  
  static holder _1; -xG6J.S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Bi2 c5[3  
shR|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K3Bw3j 9  
而不用手动写一个函数对象。 e#)NYcr6  
P{x6e/  
d N$,AOT  
dVUe!S`  
四. 问题分析 W4,'?o  
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。 ('{aOiSH  
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。 _, E/HAX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j9rxu$N+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p|(SR~;6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nEUUD3a  
\%7fm#z6  
五. 问题1:一致性 Y]7503J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,kf.'N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wTD}c1J(  
RRXp9{x`  
struct holder 51u\am'T  
  { @dUN3,}  
  // ?;_*8Doq-a  
  template < typename T > 1BEs> Sm  
T &   operator ()( const T & r) const '$c9S[  
  { r6nnRN/S=  
  return (T & )r; :w -:B^VB  
} $}.+}'7$  
} ; 1+gFfKq  
|;7mDhj=  
这样的话assignment也必须相应改动: &=x4M]t9L  
;*$e8y2  
template < typename Left, typename Right > Jt[,V*:#  
class assignment LRg]'?  
  { yIcTc  
Left l; B]H8^  
Right r; @({=~ W^  
public : @TQ/Z$y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F}7sb#G  
template < typename T2 > @gfW*PNjlP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lKB9n}P  
} ; l^d'8n  
i!RfUod  
同时,holder的operator=也需要改动: lm 96:S  
=@0J:"c  
template < typename T > _3:%b6&Pz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]'"Sa<->  
  { 641P)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bU}v@Uk  
} l -xc*lC  
x1?mE)n]  
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。 t,Ka] /I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .1q}mw   
hHhDs>tB  
return l(rhs) = r; p#{y9s4h  
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。 9=~ZA{0J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {x?qz~W  
p0WUF\"  
template < typename Tp > ccrWk*tr  
class constant_t @,n)1*{P  
  { ol*,&C:{  
  const Tp t; D;NL*4zt  
public : F3EAjO)ch  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +8C }%6aX  
template < typename T > Z[OX {_2]K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n."n?C'{  
  { v\5O\ I ^  
  return t; W} i6{ Vh  
} F_(~b  
} ; tc0;Ake-&  
q~b# ml2QS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ":8\2Qp  
下面就可以修改holder的operator=了 2 4+  
^8;MY5Wbs  
template < typename T > #|ts1lD#ah  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @ <{%r  
  { Sz@z 0'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Jz~:  
} 50QDqC-]XS  
,puoq {  
同时也要修改assignment的operator() (0 H=f6N  
C@6:uiT$  
template < typename T2 > 7H5VzV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ewU*5|*[  
现在代码看起来就很一致了。 [9${4=Kq  
J?w_DQa  
六. 问题2:链式操作 XZ~kXE;B(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .Pponmy  
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。 XQ]vJQYIR  
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。 Q $}#&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \0x>#ygX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XZb=;tYo  
o6px1C:  
template < typename T > @T~XwJ~  
struct result_1 dazNwn  
  { ~c35Y9-5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JI[8n$pr]  
} ; -0d9,,c  
eO <N/?t  
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: S(Afo`  
|E7 J5ha  
template < typename T > qC> tni%  
struct   ref BV B2$&eJ  
  { <Z:FY|'s  
typedef T & reference; |@iM(MM[?  
} ; hK3-j;eg  
template < typename T > yws'}{8  
struct   ref < T &> <E4(KE  
  { Tse#{  
typedef T & reference; GIM/T4!)  
} ; UHZ&7jfl  
5_aj]"x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k_,7#:+  
QQS*r}>  
template < typename T > =G:Krc8w@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |@u2/U9  
  { O~*i_t*i9{  
  return l(t) = r(t); rJpr;QKf%  
} 6}TunR  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Pp-N2t86#2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |O_ JUl  
]ub"OsXC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 C8|V?bL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X\h.@+f=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |@X^_L.!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %]_: \!  
最后的布局是: 7H Dc]&z  
                Add HLW_Y|QaFo  
              /   \ 'z. GAR  
            Divide   5 @& }}tALi  
            /   \ !0,q[|m  
          _1     3 Wlhh0uy  
似乎一切都解决了?不。 T]De{nHu  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SA +d4P_T  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +c))fPuV  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: e"t0 rScA  
OJcS%-~  
template < typename Right > /aI@2]|~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -i`jS_-Cv-  
Right & rt) const .7.lr[$g  
  {  `Eh>E,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PY5&Fwjc  
} uCDe>Q4@/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |#2WN-  
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。 { LvD\4h"  
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。 SUc%dpXZa  
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。 UH!(`Z\C  
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。 (SyD)G\rj  
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? W#F9Qw  
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: ]%E h"   
?}KRAtJ8  
template < class Action > Fa%1] R  
class picker : public Action lnyb4d/  
  { irAXXg  
public : 0F|t@?S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D.a>i?W  
  // all the operator overloaded 61S;M8tNv  
} ; Y"mFUW4  
% "(&a'B  
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。  g{Hgs  
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: /TpTR-\I0  
*D?_,s  
template < typename Right > $X#y9<bW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <N vw*yA  
  { 1p}H,\o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oV vA`}  
} Z_q+Ac{p  
.^wpfS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f!x9%  
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。 ZA(u"T~  
Z~J]I|R:  
template < typename T >   struct picker_maker r^~+ <"  
  { >5CK&6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e=0]8l>\V  
} ; %y RGN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XDY]LAV  
  { U!(.i1^n  
typedef picker < T > result; +HS]kFH  
} ; FgH7YkKrD  
{XOl &  
下面总的结构就有了: ;:6\w!fc  
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。 \V>5)R n  
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。 N{v)pu.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0nb%+],pX  
至此链式操作完美实现。 oPKLr31zt  
p3M!H2W  
B7 s{yb  
七. 问题3 D~C'1C&W  
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。 Y*NzY*V\  
cyCh^- <l@  
template < typename T1, typename T2 > zS%XmS\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T?7u [D[[  
  { ;QBS0x\f@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O&l4/RtQ\)  
} TDH^x1P  
T`x|=}  
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: {srP3ll P  
E#J})cPzw  
template < typename T1, typename T2 > (GC]=  
struct result_2 m{Q #f\<  
  { ;xwcK-A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $XF$ n#ua  
} ; 9nG^_.}|  
`==l 2AX  
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? XO <0;9|  
这个差事就留给了holder自己。 U ]<l-~|  
    y\skke]  
8c9HJ9vk  
template < int Order > ~+Gh{,f  
class holder; WE) *~5  
template <> *~^63Nx!  
class holder < 1 > 0>{ ]*  
  { ?h}NL5a  
public : 27SHj9I  
template < typename T > hN3FH# YO  
  struct result_1 r)^sHpK:`  
  { X FS~  
  typedef T & result; (tg.]q_=u  
} ; 0-Mzb{n5  
template < typename T1, typename T2 > +M-tYE 5n  
  struct result_2 `\UY5n72  
  { ]E/0iM5  
  typedef T1 & result; =%W:N|k  
} ; &aRL}#U  
template < typename T > 0ID9=:J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yT7$6x  
  { 'I$FOH   
  return (T & )r; J0!V(  
} 1B;2 ~2X  
template < typename T1, typename T2 > p>tkRA?lk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A*OqUq/H`;  
  { .iy4 (P4  
  return (T1 & )r1; ^+>*Y=fl  
} cB uuq  
} ; r!Eh}0bL  
OijuOLt  
template <> h3@tZL#g  
class holder < 2 > ~q ^o|?  
  { OFtaOjsyUa  
public : jqaX|)8|$  
template < typename T > m'"r<]pB*4  
  struct result_1 Skt-5S#  
  { wMVUTm  
  typedef T & result; 91]|4k93  
} ; cfIC(d  
template < typename T1, typename T2 > EVPQe-  
  struct result_2 ;\pVc)\4"  
  { O)q4^AE$  
  typedef T2 & result; g#$ C8k  
} ; oP,*H6)i  
template < typename T > n6oOk nCna  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PBn7{( x  
  { v5M4Rs&t  
  return (T & )r; h*fN]k6  
} =ANr|d  
template < typename T1, typename T2 > F!X0Wo=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @;4;72@O  
  { =dAAb\:  
  return (T2 & )r2; 7p1Y g  
} u}%OC43  
} ; aGbG@c8PRi  
5SY%B#;5G  
bWo  
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> >。 M_E,pg=rWI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3'z$@ ;Ev+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ogFo/TKM  
&Sd5]r@+  
return l(i, j) = r(i, j); YZf{."Opj[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,iyy2  
!,`'VQw$  
  return ( int & )i; I/(U0`%  
  return ( int & )j; :M"+  
最后执行i = j; F=qILwd  
可见,参数被正确的选择了。 #Pg#\v|7#>  
F+hV'{|w`  
8Yq06o38C  
$\u\ 4 n  
D)PX|xrn  
八. 中期总结 0Q{lyu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }h^ fX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1K9.3n   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v[ iJ(C_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '7'/+G'~&  
jF?0,g  
\ *t\=4  
DSLX/u o1  
5sJ>+Rg  
) h]+cGM  
九. 简化 7z;2J;u`n  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <W0(!<U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ??/bI~Sd  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: zx$YNjeV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b\"F6TF:  
  +-*/&|^等 6:2*<  
2. 返回引用。 "p O  
  =,各种复合赋值等 {?yVA  
3. 返回固定类型。 ^Gd1 T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d_,Mylk  
4. 原样返回。 D|zuj]  
  operator, 6,=Z4>  
5. 返回解引用的类型。 GN|"RuQ  
  operator*(单目) j6l1<3j  
6. 返回地址。 .s<0}<Aq>  
  operator&(单目) -- %XkO  
7. 下表访问返回类型。 XCI  
  operator[] D|5mNX %e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A$wC !P|;  
  operator<<和operator>> =aVvv+T  
7]rIq\bM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nFlN{_/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fK7 ?"^`/  
xo@1((|z  
template < typename Left > hF-QbO  
struct value_return EGD{nE  
  { @{@b^tk  
template < typename T > h{)m}"n<R  
  struct result_1 e`0C0GaP  
  { XNa{_3v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z- q.8~Z  
} ; |cC3L09  
o+|>D&CW%  
template < typename T1, typename T2 > ;!HQ!#B  
  struct result_2 }Q`+hJ0  
  { [x)T2sA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x_7$g<n  
} ; gxO~44"  
} ; 0o8`Y  
7X( 2SI3m  
;l%xjMcU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _`SD G5  
!mK()#6  
下面我们来剥离functor中的operator() Sd6O?&(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7Q!ksp  
[7><^?t V  
return l(t) op r(t) diXWm-ZKL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,It0brF  
return op l(t) .M:&Aj)x16  
return op l(t1, t2)  (7X  
return l(t) op QI[WXx p  
return l(t1, t2) op uT]$R  
return l(t)[r(t)] ;.jj>1=Tnl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DQ0S]:tC  
ZW?h\0Hh  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -9 LvAV>  
单目: return f(l(t), r(t)); P'h39XoZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JcRxNH )<"  
双目: return f(l(t));  !y@\w  
return f(l(t1, t2)); :NLY;B`  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?*V\ -7jg  
uVgA <*0  
struct meta_divide e^*&&  
  { ~Y43`@3H:  
template < typename T1, typename T2 > |~A*?6:@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S(3h{Y"#  
  { E0qJ.v  
  return t1 / t2; 3sV$#l P  
} =RUy4+0>F  
} ; 6`2i'flv  
HxK'u4I  
这个工作可以让宏来做: ;8#6da,  
GipiO5)1C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X#T|.mCdC  
template < typename T1, typename T2 > \ 6c+29@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~0CNCP  
以后可以直接用 Y1lUO[F j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \X %#-y  
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 Sck!w 3  
(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。。。) y={ k7  
O=}w1]  
D;JZ0."  
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 kQU4s)J  
~ tR!hc}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HCr}|DxyK  
class unary_op : public Rettype Ip{hg,>  
  { # N3*SE  
    Left l; hg12NzbK  
public : y:\<FLR}j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T} \>8EEG  
!=30s;-  
template < typename T > ,w"cY?~<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sy?^+JdM/  
      { trwo(p  
      return FuncType::execute(l(t)); c2V_|oL  
    } kPOk.F%)  
HpbwW=;V  
    template < typename T1, typename T2 > TS#1+f]9J<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =_&,^h@'3e  
      { Z3o HOy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x=0Ak'1M  
    } #}.{|'L  
} ; R;AcAJ;  
&2:WezDF  
!rgXB(  
同样还可以申明一个binary_op zx)}XOYf  
<O) if^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L]=mQo  
class binary_op : public Rettype s j-oaWt  
  { =WN8> <K!  
    Left l; $o9^b Z  
Right r; :hO B  
public : y<gRl/e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '3^_:E5y  
c-zW 2;|61  
template < typename T > jB -A d8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B$c'^ )  
      { % A 5s?J?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L?N: 4/0;!  
    } *#p}FB2H#  
j}lne^ h  
    template < typename T1, typename T2 > !]"M]tyv\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZLaht(`+  
      { `?&C5*P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w)go79  
    } c9gm%  
} ; s'/_0  
/hg^hF  
11S{XbU  
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 `$4wm0G|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %b pQ=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y2g)*T!m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 r,|}^u8`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \xOYa  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4EeVO5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aa]|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) /"!ck2d&1  
下面是修改过的unary_op WO69Wo\C  
M$v\7vBgO!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ai%Wt-  
class unary_op ! .Pbbs%  
  { H5vg s2R  
Left l; 1.2qh"#  
  sNG 7fi.|  
public : O?#<kmd/)  
=585TR; V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `,FA3boE  
(<`> B  
template < typename T > M;g"rpM  
  struct result_1 ) fuAdG  
  { 4,`t9f^:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j0cB#M44  
} ; +IGSOWL  
&mJm'Ks  
template < typename T1, typename T2 >  1A]   
  struct result_2 c[6<UkH7  
  { z/o&r`no  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 22d>\u+c  
} ; Yg!fEopLb  
GOCe&?  
template < typename T1, typename T2 > k:U%#rb;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pcQzvLk  
  { ;Uypv|xX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  fsKZ  
}  ^AwDZX  
@ uL4'@Ej  
template < typename T > Rs]Y/9F;{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rb.:(d)T  
  { )\e0L/K@  
  return OpClass::execute(lt(t)); >U:.5Tch'V  
} *6(/5V  
[ { F;4> g  
} ; =dQ46@  
rgv$MnG  
Wsw/ D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6 #jpA.;  
好啦,现在才真正完美了。 cW{Bsr   
现在在picker里面就可以这么添加了: sVS),9\}  
a{I(Qh!}  
template < typename Right > (K kqyrb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #9(iu S+BU  
  { ;|vn;s/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GQ9H>Ssz  
} )"bP]t^_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B%co`0$  
r+k~%5Ff~  
qaBL  
DRu#vC  
Gd2t^tc  
十. bind b9 l%5a  
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。 !5zj+N  
先来分析一下一段例子 =6, w~|W  
DoEN`K\U  
Cm6%wAzC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $.Qq:(O:6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VPDd*32HC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G/Yqvu,2!  
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。 # i|pi'I j  
我们来写个简单的。 .gwT?O,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: om0g'Qa  
对于函数对象类的版本: >` |sBx  
H3 |x  
template < typename Func > w2]]##J  
struct functor_trait Kb#Z(C9  
  { csv;u'  
typedef typename Func::result_type result_type; O1z3(  
} ; mm`yu$9gbP  
对于无参数函数的版本: ESY\!X:|  
U'xmn$ O  
template < typename Ret > L8$+%Gvo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D0p>Q^w  
  { u85Uy yN  
typedef Ret result_type; &(X-b"2  
} ; 'CjcFP  
对于单参数函数的版本: LeXkl=CC  
qJJ~#W)  
template < typename Ret, typename V1 > &Ht5!zuW,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vy5SBiK  
  { VL@eR9}9K  
typedef Ret result_type; \yo)oIi[p  
} ; 7,D6RP(b  
对于双参数函数的版本: >KCnmi  
FJ V!B&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p M_oIH'8:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -* piC(  
  { .^FdO$"  
typedef Ret result_type; X2C&q$8  
} ; } |? W  
等等。。。 a.G;s2>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OYk/K70l3  
uU`Mq8) R  
template < typename Func > FP h1}qS  
struct func_return {b]V e/\  
  { l 1Ns~  
template < typename T > !Im{-t  
  struct result_1 Ub*O*nre  
  { CW;=q[+w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hT$/B|  
} ; CoQ<Ky}*  
.hytn`+9  
template < typename T1, typename T2 > F */J`l  
  struct result_2 =bl6:  
  { &6#Ft]6~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {P $sQv  
} ; 4X:S#z  
} ; KIHr%  
^@AIXBe  
]c$)0O\O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;{K/W.R  
[<A|\d'x  
template < typename Func, typename aPicker > 2VA mL7)  
class binder_1 Jhr3[A  
  { ;=E!xfp5U  
Func fn; LHgEb9\Q  
aPicker pk; g/e2t=qP  
public : ]='zY3  
D eM/B5qw  
template < typename T > %Ig3udcY?  
  struct result_1 IO]%AL(.;  
  { ;UDd4@3`S"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s&~i S[  
} ; -}Q^A_xK  
qK12:  
template < typename T1, typename T2 > je^=gnq  
  struct result_2 $Z{Xt*  
  { 2<8JY4]!]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ' lMPI@C6r  
} ; `\5u/i'Ca!  
?*2Uw{~}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zDx*R3%  
};s8xGW:k3  
template < typename T > 7xy[;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _h8|shyP  
  { MWron_xg  
  return fn(pk(t)); @Xj6h!"R  
} x72T5.  
template < typename T1, typename T2 > $@Kwsoh'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W]= $0'  
  { Y>2kOE  
  return fn(pk(t1, t2)); wDz}32wB  
} ! 4{T<s;q  
} ; "$rmy>d  
<WRrB `nO  
5Cjh%rj(jl  
一目了然不是么? U *']7-  
最后实现bind k86j& .m_  
55#s/`gd)^  
B~t[Gy  
template < typename Func, typename aPicker > &d/x1=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  El:&  
  { &'d3Yt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EHqcQx`K_  
} E-J<%+  
 pu?D^h9/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nN$aZSb`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 - TU^*  
]3bXJE  
十一. phoenix W$ag |WV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &R;Cm]jt  
K \_JG $(9  
for_each(v.begin(), v.end(), lD\vq2  
( r\DA&b  
do_ /yNLFL"  
[ =UMqa;\K  
  cout << _1 <<   " , " 0s'H(qE,_  
] vo JmNH  
.while_( -- _1), mx;1'!'fr  
cout << var( " \n " ) GFppcL@a  
) $PE{}`#g  
); 5svM3  #  
pZaOd;t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: nb,+!)+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %AnqT|\#,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1aBQ.-E-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "[t b-$ER  
&D*22R4{CX  
%1^E;n  
template < typename Cond, typename Actor > 0\2#(^  
class do_while T5b*Ia  
  { /Dk`vn2eN  
Cond cd; 1<TB{}b Z  
Actor act; /<-@8CC<  
public : @dx$&;w  
template < typename T > C])b 3tM,7  
  struct result_1 \1R<GBC4  
  { QkU6eE<M*  
  typedef int result_type; (D1$&  
} ; moT*r?l  
k;c>=B)e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^I]A@YNni  
eUeOyC  
template < typename T > N^;rLrm*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " }oH3L  
  { =LHz[dSL  
  do {]V+C=`  
    { k2Y *  
  act(t); S"skKh4w  
  } w9Z,3J6r  
  while (cd(t)); 5w#7B  
  return   0 ; N~t4qlC/  
} w_h}c$;GK  
} ; CPt62j8  
1b4/  
$zv&MD!&h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nTQ&nu!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0AWOdd>.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 rIJv(&l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :j}4F  
下面就是产生这个functor的类: tVFydN~  
4<(U/58a*  
Hu-Y[~9^L:  
template < typename Actor > LCouDk(=`  
class do_while_actor q9iHJ'lMD*  
  { MQvk& AX  
Actor act; !5zDnv  
public : F*rsi7#!pG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -}$mv  
a7Yz X5n  
template < typename Cond > {$fd?| 9h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l`k""f69W  
} ; pas^FT~  
|O4LR,{G.w  
rf=ndjrH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZW)_dg9  
最后,是那个do_ -gK*&n~  
vn5O8sD  
}$E341@  
class do_while_invoker _KZ&/  
  { wJ Qm7n-+  
public : h5^qo ^;g7  
template < typename Actor > FBGe s[,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k=M_2T'  
  { QuWW a|g^.  
  return do_while_actor < Actor > (act); lNs;-`I~  
} +pG[ [}/  
} do_; v_L2>Pa.  
K2 b\9}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Uuq*;L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n3B#M}R  
最后来说说怎么处理break和continue CD:$22*]  
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。 v{c,>]@  
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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