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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &:w{[H$-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h1J-AfV  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Dr<%Lr  
B-JgXW.\0  
RDk{;VED{  
F^KoEWj[H  
  class filler e(j"u;=  
  { iQS?LksQX  
public : H`m| R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Onby=Y o6  
} ; (iH5F9WO  
K@%.T#  
BwrMRMq"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: IN),Lu0K  
G`gYwgU;  
e$ E=n  
Fpl<2eBg4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )";g*4R[  
n(-XI&Kn  
Wv$e/N`l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %]RzC`NZ  
k2p{<SO;  
q48V|6X'q  
!)KX?i[Q  
二. 战前分析 Uo5l =\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @I #@%"AW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 f`P%aX'cBQ  
>=[w{Vn'Mf  
(N0G[(>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !Vv$  
  /* --------------------------------------------- */ a{,EX[~b  
vector < int *> vp( 10 ); pgfI1`h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); FG1$_zN |  
/* --------------------------------------------- */ 4:5CnK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X{<j%PdC  
/* --------------------------------------------- */ { ~FYiX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =A GsW  
  /* --------------------------------------------- */ Z_cTuu0'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I 4gyGg$H  
/* --------------------------------------------- */ 2U)H2 %  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i{ eDV  
?UQE;0 B  
; Rt?&&W  
qbFzA i  
看了之后,我们可以思考一些问题: N:Q}Lil  
1._1, _2是什么? S_ e }>-  
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。 sGc4^Z%l?  
2._1 = 1是在做什么? j ]F  Zy  
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。 O.  V!L  
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。 &iId<.SiJ  
WdnCRFO?l  
DU|0#z=*t5  
三. 动工 9#@dQ/*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xW#r)aN]p  
P<km?\Xp(  
Y*dzoN.sW  
1wi{lJaz  
template < typename T > Ti=~ycwi  
class assignment 1#&*xF "  
  { NUX0=(k  
T value; bH~ue5q  
public : Yq $(Ex  
assignment( const T & v) : value(v) {} AN\:  
template < typename T2 > BI3Q~ADV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8~u#?xs6  
} ; ^$4d'  
bYYyXM  
6dt]$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S=n,unn#t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CVyqr_n65/  
1t WKH  
2fu|X#R  
AVyqtztQ  
  class holder $RuJm\f  
  { f.!)O@HzH  
public : 9_n!.zA<  
template < typename T > 1l"A7 V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mA|!IhM  
  { S>Z V8  
  return assignment < T > (t); kQxY"HD  
} Ec y|l ;  
} ; \H!E CTI  
4=9To|U*  
uHkL$}C  
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: ZqsI\"bj  
Y4sf 2w  
  static holder _1; RXP0 4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =toqEm~  
5 P9hm[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O['gp~P"  
而不用手动写一个函数对象。 OW<i"?0  
"gADHt=MIR  
_%Sorr  
1a;Le8  
四. 问题分析 7^4F,JuJO  
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。 4\H:^U&  
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。 2-Y%W(bEzs  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f^@`[MJj1C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oj /:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S0eD 2  
6UXa 5t  
五. 问题1:一致性 (Hb i+IHV  
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?| 8zS't2 u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ad xCP\S&  
!([Q1r{u  
struct holder =W"BfG  
  { 3P-qLbJ  
  // #"&h'V  
  template < typename T > OM*N)*  
T &   operator ()( const T & r) const b*S :wfw  
  { dPwe.:  
  return (T & )r; QkBT, c  
} \Q7Nz2X  
} ; T%A45BE V  
)eop:!m  
这样的话assignment也必须相应改动: Y O;N9wu3f  
R| [mp%Q  
template < typename Left, typename Right > /bv `_ >  
class assignment e;\g[^U  
  { SV}q8z\  
Left l; ^UHt1[  
Right r; jU |0!]  
public : 1A"h!;0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t$^1A1Ef  
template < typename T2 > D[U[ D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t-*oVX3D  
} ; Z(Fsk4,  
0 Po",\^  
同时,holder的operator=也需要改动: kKFmTo   
Tu2BQ4\[  
template < typename T > F#>?i}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6C@,&2<yK  
  { ~9c?g(0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); XF(0>-  
} 0j\?zt?  
:=WiT_M  
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。 (1p[K-J)r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d%VG@./xq  
NKf][!bi  
return l(rhs) = r; F!OVx<  
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。 Tn2nd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }w .[ZeP  
N)|mA)S)  
template < typename Tp > MT9c:7}[&  
class constant_t m"*j J.MX  
  { rKEi1b  
  const Tp t; T^.;yU_B?  
public : 4UD<g+|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d7s? c  
template < typename T > Z ? `  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5W_u|z+/g  
  { ?Iy$'am]L  
  return t; /4{ 6`  
} ep`WYR|B  
} ; aC:Sy^Tf  
.v;$sst5y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Lt>"R! "x  
下面就可以修改holder的operator=了 7pH`"$  
&1)4B  
template < typename T > J%`-K"NB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j f25Ky~  
  { ({JXv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "]h4L  
} G?D7R/0)  
h?E[28QB  
同时也要修改assignment的operator() hbm%{*d  
a9S0glbwf  
template < typename T2 > ~ED8]*H|`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OI0#@_L&  
现在代码看起来就很一致了。 Y"~Tf{8  
|hBX"  
六. 问题2:链式操作 KW.*LoO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v5 STe`  
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。 9}p>='  
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。 Za68V/Vj  
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。 ?blF6Kl$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F:nhSd  
Ibt~e4f  
template < typename T > &KinCh7l L  
struct result_1  PI_MSiYQ  
  { +>3XJlZV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Hl`S\  
} ; -6lsR  
(iub\`  
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: ?+#|h;M8  
a@( 4X/|  
template < typename T > z}I=:  
struct   ref $:IOoS|e  
  { ~ [L4,q  
typedef T & reference; l&3f<e  
} ; NIZ N}DnP  
template < typename T > %Jy0?WN  
struct   ref < T &> ]WlE9z7:8  
  { /d;C)%$  
typedef T & reference; Gx Z'"x  
} ; TG4?"0`I5  
B#RBR<MFC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #OlU|I  
hx|Cam"  
template < typename T > wdS4iQD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /5cFa  
  { MmUtBT  
  return l(t) = r(t); o,o,(sII  
} h'*>\eC6  
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。 'Cw&9cL9w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -|E|-'  
&5JTcMC^  
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 1, 5"sQ$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "rhU2jT=c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M"cB6{st[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 },r30`)Q  
最后的布局是: G@s]HJ:  
                Add V>"nAh]}.  
              /   \ ^{z@=o<o  
            Divide   5 L~x PIu  
            /   \ Md!L@gX6<  
          _1     3 &f12Q&jY7  
似乎一切都解决了?不。 *Uq1 q  
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。 Hn~=O8/2  
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。 P .I <.e  
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: xd[GJ;xvs  
%x$1g)  
template < typename Right > "ecG\}R=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5Q_ T=TL  
Right & rt) const z4qw*. 5  
  { }^T7S2_Qy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -e#~CE-  
} 8:W," "  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Vz=ByyC  
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。 g&z)y  
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。 SZ/}2_;  
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。 $bf&ct*$h  
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。 (_:k s  
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? lrn3yDkR?  
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: T6T3:DG_B  
p]/qf \E  
template < class Action > PvmmyF  
class picker : public Action ~|W0+&):  
  { I` `S%`h  
public : w$ zX.;s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :0G_n\  
  // all the operator overloaded KyQO>g{R  
} ; Dt1v`T~=?  
 z]/;?  
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。 uc.dtq!   
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: M%*D}s-QE  
4CUoXs'  
template < typename Right > [ " n+2;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M @|n"(P  
  { 8$!&D&v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'hEvW  
} 79DzrLu  
NNKI+!vg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <)hA? 3J  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 x,U '!F  
I:~KF/q  
template < typename T >   struct picker_maker 74[wZDW|(  
  { 8R3x74fL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [uJfmrEH  
} ; iy<|<*s2D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > > whcZ.8  
  { i6S5 4&^!  
typedef picker < T > result; w^ AY= Fc  
} ; d4#CZv[g/  
:\!D 6\o6  
下面总的结构就有了: `l#|][B)g$  
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。 e;|:W A  
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。 $#ve^.VHv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nrhzNW>]  
至此链式操作完美实现。 |S0w>VH>  
QLs9W& PG  
0XcH  
七. 问题3 $ \yZ;Z:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j_(DH2D  
&["s/!O1R  
template < typename T1, typename T2 > }?\8%hK"a7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t!=qt*  
  { <Ny DrO"C3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6`c5\G+  
} C`J>Gm  
Qkvg85  
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: J]!&E~Y  
VW$a(G_h  
template < typename T1, typename T2 > Gu#Vc.e  
struct result_2 O(R1D/A[  
  { TR<M3,RG#%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G!u+~{g  
} ; {Vw\#/,  
6>yfm4o  
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? ~nVO%IxM4J  
这个差事就留给了holder自己。 azs lNL  
    $fzO:br5WJ  
rexNsKRK_  
template < int Order > [%uj+?}6O  
class holder; ,+d\@:  
template <> Nf]h8d~  
class holder < 1 > [$Dzf<0  
  { {4 y#+[  
public :  ?W3l  
template < typename T > mTj ?W$+r  
  struct result_1 H@'f=Y*D  
  {  &Hi;>  
  typedef T & result; (^G @-eh  
} ; 9hTzi+'S  
template < typename T1, typename T2 > f?qp*  
  struct result_2 {^T_m)|n  
  { j;MQ_?"iN  
  typedef T1 & result; 8|"26UwD/  
} ; iwXMe(k  
template < typename T > *el~sor;S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {!L25  
  { oSl@EI  
  return (T & )r; ?mA%`*=q  
} TwI'}J|w  
template < typename T1, typename T2 > $(r/N"6)O2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V0/PjD,jP  
  { T2dv!}7p  
  return (T1 & )r1; J#*%r)  
} rRQKW_9mB  
} ; O a%ZlEUF  
+T/T\[  
template <> 1iJaj  
class holder < 2 > &)$}Nk  
  { vTl7x  
public : W^k|*Y|  
template < typename T > *}P=7TuS  
  struct result_1 M%z$yU`ac  
  { W7` fI*lc  
  typedef T & result; ,\RZ+kC>~  
} ; s# 9*`K  
template < typename T1, typename T2 > V{{Xz:   
  struct result_2 Bnfp_SM  
  { g}OZ!mKd  
  typedef T2 & result; 1!=^mu8  
} ; y2o~~te  
template < typename T > A-&XgOL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^2a63_  
  { 2X,`t%o  
  return (T & )r; KNG7$icG  
} NVX@1}  
template < typename T1, typename T2 > 61~7 L^882  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fd;%wWY.zm  
  { ]ft}fU5C1  
  return (T2 & )r2; _ *.ImD  
} YHOo6syk  
} ; M~ku4ZP  
NiSH$ MJ_  
[vTk*#Cl4  
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> >。 V^%P}RFMc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }pJLK\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: asZ(Hz%  
P^57a?[`  
return l(i, j) = r(i, j); EM7Z g 65  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b[rVr J  
a{@gzB  
  return ( int & )i; Db K(Rh_ K  
  return ( int & )j; Yv/T6z@  
最后执行i = j; !T"jvDYH  
可见,参数被正确的选择了。 IwVdx^9  
XM57 UG  
x~u"KU2B  
1W'0h$5^"  
@h,3"2W{Ev  
八. 中期总结 ]S 3l' "  
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: IKVFbTX:y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O^~Z-; FA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +`f3_Xd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <lgX=wx L  
vLs*}+f  
c->.eL%   
(b8ZADI*  
:pdl2#5H^  
85_Qb2<'r  
九. 简化 [?55vYt  
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。 )m$MC25  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;-^8lWt  
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: ~7>D>!!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O_ d[{e=5`  
  +-*/&|^等 lw43|_'G-t  
2. 返回引用。 %j/}e>$"Nk  
  =,各种复合赋值等 KP&$Sl  
3. 返回固定类型。 =`ECM7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |@BX*r  
4. 原样返回。 [=TD)o>W(p  
  operator, )l H`a  
5. 返回解引用的类型。 7d^ ~.F  
  operator*(单目) uK=)65]  
6. 返回地址。 JqV}>"WMV  
  operator&(单目) ;;K ~  
7. 下表访问返回类型。 0{(5J,/BF  
  operator[] oTg 'N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k] A(nr  
  operator<<和operator>> lkW5<s_  
]oLyvG  
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。  a"D'QqtH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8osP$"/o  
)%09j0y>l"  
template < typename Left > 'Pe;Tp>`  
struct value_return 9p,PWA  
  { C@WdPjxj  
template < typename T > 5KTPlqm0qF  
  struct result_1 @77+K:9I 7  
  { bT^(D^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H.< F6  
} ; PlR$s  
/\MkH\zg  
template < typename T1, typename T2 > "(mF5BE-E  
  struct result_2 q[(1zG%NbA  
  { :{9HsF"h0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S1#5oy2  
} ; TN/y4(j  
} ; ]app9  
0),fY(D2T  
O1 !YHo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J7HY(7Nx  
?)H:.]7-x  
下面我们来剥离functor中的operator() &g~NkJc0c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2({|LQqk  
urg^>n4V]  
return l(t) op r(t) ux~=}{tz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QO:Z8{21So  
return op l(t) cRE6/qrXGg  
return op l(t1, t2) S`Z[MNY  
return l(t) op ~UHjc0  
return l(t1, t2) op rX0 ?m:&m  
return l(t)[r(t)] B`YD>oCN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h; 6G~D  
o]WcODJdl  
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&{z?*  
单目: return f(l(t), r(t)); UOyM=#ipY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "wCx]{Di  
双目: return f(l(t)); u$FL(m4  
return f(l(t1, t2)); xd\ml 37~  
下面就是f的实现,以operator/为例 sN K^.0  
<fE ^S  
struct meta_divide 1'P4{T0 [  
  { ?*.:*A  
template < typename T1, typename T2 > T[<554  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T-h[$fxR_  
  { P/xE n_*v  
  return t1 / t2; KWM.e1(  
} J#5V>7G  
} ; !MVf(y$  
0+&K;  
这个工作可以让宏来做: xUNq!({T  
'<QFf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wR,}#m,  
template < typename T1, typename T2 > \ Gqj(2.AY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GQjwr(  
以后可以直接用 <oi'yr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AxeQv'e  
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 #U4 f9.FY*  
(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。。。) {jv+ J L"5  
+Jm vB6s  
*3]2vq  
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 olr-oi`4C  
l*{Bz5hc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l`uMtv/Wp  
class unary_op : public Rettype $|@pY| f  
  { JH u>\{8V  
    Left l; K#'$_0.  
public : >?_}NZ,y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +XSe;xk;rD  
+SE\c  
template < typename T > |ICn/r~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5;G0$M0  
      { :I2,  
      return FuncType::execute(l(t)); EZzR"W/  
    } jE=m4_Ntn  
Z"qJil}  
    template < typename T1, typename T2 > <lNNT6[/r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O}(sn  
      { `(gQw~|z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !* KQ2#e  
    } ?6>*mdpl  
} ; kr@!j@j$  
V;^N:I\js  
4[&&E7]EX  
同样还可以申明一个binary_op wt;`_}g  
)v*k\:Hw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $06('Hg&  
class binary_op : public Rettype +IWf~|s  
  { OCJt5#e~A  
    Left l; ?m+];SJk  
Right r; /Oi(5?Jn  
public : iq?T&44&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o3eaNYa  
9+$IulOvk  
template < typename T > J#F HR/zV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GN Ewq$  
      { :475FPy]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^^*L;b>I  
    } J] w3iYK  
lkly2|wA  
    template < typename T1, typename T2 > xpCZlOld  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `IJ)'$pn  
      { Fw{68ggk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aMxj{*v7  
    } ),y`Iw  
} ; 0I:5}$+J?  
EVBOubV  
evD=]iVD  
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 Hmk xE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p&u\gSo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )4-!]NsV  
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。 ]Hq,Pr_+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @o*~\E<T  
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。。。 u"%D;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )V+/@4  
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) KaS*LDzw  
下面是修改过的unary_op mF!4*k  
"L`BuAB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f Ayh9  
class unary_op 64 'QTF{D  
  { wtfH3v  
Left l; "w0~f6o  
  #G?#ot2o  
public : t9*e"QH  
4p+Veo6B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O"kb*//  
{QmK4(k?|c  
template < typename T > W1Fhx`  
  struct result_1 N !ay#V  
  { P*>?/I`G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,quUGS  
} ; /*BK6hc  
#`U?,>2q  
template < typename T1, typename T2 > T-GvPl9ZJw  
  struct result_2 f%1\1_^g  
  { WA1yA*S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {06ClI  
} ; )c1Pj#|  
Zn40NKYc  
template < typename T1, typename T2 > l+@k:IK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CS*lk!C  
  { F Pjc;zNA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iRcac[uV  
} } _];yw  
p\#;(pf}s  
template < typename T > fk6=;{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;{&4jcV*  
  { L0H^S)g  
  return OpClass::execute(lt(t)); #lSGH 5Fp?  
} kB5y}v.3 S  
"\rO}(gC;`  
} ; Er8F_,M+  
'qo(GGC M  
zL50|U0H  
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 p`Tl)[*  
好啦,现在才真正完美了。 OEzSItAI/[  
现在在picker里面就可以这么添加了: Xkx&'/QG,U  
 tj8o6N#  
template < typename Right > !B{(EL=g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J8@+)hn  
  { |a /cw"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j5[ >HL  
} f*hnzj  
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。 : 4lR`%  
N!v>2"x8q  
'u%_Ab_H  
yDe*-N\'W  
:x3DuQP  
十. bind i!JSEQ_8  
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&AI  
先来分析一下一段例子 /J c^XWf  
nSZp,?^  
9WQ'"wyAQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ov\%*z2=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i*09m^r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M3GFKWQI,`  
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。 3z#fFP@E  
我们来写个简单的。 RJN LcIm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (V/! 0Lj  
对于函数对象类的版本: xBw ua;  
NX]6RZr-  
template < typename Func > w#bdb;  
struct functor_trait IWhe N  
  { 5:EE%(g9  
typedef typename Func::result_type result_type; ?4Zo0DiUB  
} ; 3zM>2)T-  
对于无参数函数的版本: XFww|SG$  
j{/wG::  
template < typename Ret > sP8_Y,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9w\C vO&R  
  { x_4{MD^%  
typedef Ret result_type; >Y:veEa6v6  
} ; L'>0E(D  
对于单参数函数的版本: jwwst\f  
AIA4c"w.EO  
template < typename Ret, typename V1 > K5+ONA<c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #q?:Act  
  { *NI hYg6  
typedef Ret result_type; e#tWQM3  
} ; ]k.YG!$  
对于双参数函数的版本: >LEp EMJ\  
f{D~ZC.*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v(jZ[{x@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %Vsg4DRy  
  { DJRr  
typedef Ret result_type; 8RVeKnpXTV  
} ; ]#$r TWMl'  
等等。。。 (G{2ec:?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jouT9~[L'  
9z?B@;lMc  
template < typename Func > '[[*(4 a3  
struct func_return .OF2O}  
  { X,+N/ nku  
template < typename T > 2fdC @V  
  struct result_1 lMXLd91  
  { I;?np  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I%ZSh]On  
} ; HwZ@T &_4  
 OV$|!n  
template < typename T1, typename T2 > _,|N`BBqd  
  struct result_2 A4VV y~sd  
  { YoRD9M~iG~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &uu69)u  
} ; kS(v|d  
} ; |f"1I4K g  
~`Rooh3m  
_ ~E_#cNn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ltG|#(  
uB3Yl =P  
template < typename Func, typename aPicker > I~U;M+n*y  
class binder_1 mF] 8  
  { UL\gcZ Zkl  
Func fn; a/p /<  
aPicker pk; Zk 9i}H  
public : YH$whJ`W0  
ndB*^nT  
template < typename T > CKRnkTTiV  
  struct result_1 r*4@S~;  
  { 1ba* U~OEg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u69s}yZ  
} ; Qx}hiv/  
2o9IP>#u  
template < typename T1, typename T2 > '9q:gFO  
  struct result_2 3gU*,K7  
  { %(n^re uP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5_Opx=  
} ; m^ [VM&%  
u}IQ)Ma  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7 `& NB]  
 k8ej.  
template < typename T > Z?tw#n[T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e` D?x1-  
  { 5!^DKyw:  
  return fn(pk(t)); .< /.(7  
} +c_8~C  
template < typename T1, typename T2 > Y]Y]"y$1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |9cSG),z  
  { #^&.*' z%z  
  return fn(pk(t1, t2)); B(|dT66K  
} 0ud>oh4WPR  
} ; /A~+32 B  
:#zv,U&OC  
xKC{P{:  
一目了然不是么? JPfE`NZ  
最后实现bind @&M$oI$4*  
X mX .)h'Y  
!`F^LXGA  
template < typename Func, typename aPicker > s.G6?1VXlY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9,zM.g9Qv  
  { CHRO9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "sU  ~|  
} f.SmCgG  
a2N4Jg@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9K`uGu  
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。 y?s8UEC  
M,b^W:('4  
十一. phoenix D1VM_O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;BMm47<  
|]9Z#lv+I  
for_each(v.begin(), v.end(), %[C-KQH  
( N$SJK  
do_ `2Oh0{x0*O  
[ vAMr&[  
  cout << _1 <<   " , " X@n\~[.B  
] SMdkD]{g  
.while_( -- _1), |r=.}9 -  
cout << var( " \n " ) %d\|a~p:  
) Z*rA~`@K6  
); I^z$0  
)bG d++2  
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: .5~W3v <  
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 zUhJr$N$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1#3 Qa{i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CxOBH89(  
uF=xo`=|  
dn1Tu6f;|  
template < typename Cond, typename Actor > H}$hk  
class do_while k5@_8Rc  
  { wCb%{iowH  
Cond cd; P00pSRQHD  
Actor act; *I}_B\kY  
public : 6v9{ $:  
template < typename T > ymsqJ   
  struct result_1 j;k(AM<  
  { XTZI !  
  typedef int result_type; Ht'jm(  
} ; !I? J^0T  
/e5Fx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~"*;lT5KX  
nAp7X-t  
template < typename T > L^`oJ9k!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }fo?K|Xx  
  { W`PK9juu  
  do pP'-}%  
    { rGZ@pO2  
  act(t); a`w)awb  
  } rr[9sk`^H  
  while (cd(t)); $Q:5KNF+p  
  return   0 ; X |f'e@  
} DOXRU5uP3  
} ; ?nFT51 t/4  
/Ki :6  
Pc]c8~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nDvny0^a  
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。  \~  
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。 r)mm8MI!Z  
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。 l!ye\  
下面就是产生这个functor的类: @T1 >%oi  
n20H{TA  
utwh"E&W  
template < typename Actor > e?G*q)l  
class do_while_actor \]J" e%  
  { nm'm*sU\  
Actor act; tazBZ'\c  
public : /$rS0@p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E"Xi  
/]xd[^  
template < typename Cond > !*%3um  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,)L.^<  
} ; q0y?$XS  
>[xQUf,p  
j7-#">YL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c_^H;~^rL  
最后,是那个do_ l}AB):<Z  
n?,fF(  
.yWdlq##  
class do_while_invoker uR"]w7=  
  { 9 I RE@c  
public : iCx'`^HnP  
template < typename Actor > {8jG6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \iVYhl  
  { # |UrHK;  
  return do_while_actor < Actor > (act); SwP h-6  
} V,M8RYOnC!  
} do_; j#p3c  
SyYa_=En  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 50H[u|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hcaH   
最后来说说怎么处理break和continue BLJ-' 8G  
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。 qbAoab53  
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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