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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @&}q} D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1 1cWy+8D  
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, 07hF2[i  
~ Uo)0  
]Ta N{"  
72,rFYvpK  
  class filler EKp@9\XBC  
  { \.g\Zib )  
public : )>c>oMgl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lqb/eN9(t  
} ; IVW1]y  
i.:. Y  
~i.k$XGA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: TFcT3]R[rL  
_$>pw<  
yOvm`9  
lq"f[-8a2q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U#1bp}y  
0T>H)c6:\  
72veLB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x1ztfJd  
F!.E5<&7=  
wYlf^~#"  
CX m+)a-L  
二. 战前分析 m5Tr-w$QY  
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。 "5A&_E }3  
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 U w4>v:  
[ib P%xb  
%N#%|2B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Q*<96M  
  /* --------------------------------------------- */ 'u` .P:u?  
vector < int *> vp( 10 ); ~g7l8H67  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >*wtbkU  
/* --------------------------------------------- */ z(\4 M==2O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7w1wr)qSB  
/* --------------------------------------------- */ nW|wY.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); boo }u  
  /* --------------------------------------------- */ {$ep7;'d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `f'K@  
/* --------------------------------------------- */ o:6@ Kw^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dZ _zg<  
FCkf#  
HD N9.5 S  
07Ed fe  
看了之后,我们可以思考一些问题: -)~SM&  
1._1, _2是什么? -[qq(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。 K6olYG>  
2._1 = 1是在做什么? wd/< 8>2X  
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。 MfmACd^3$  
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。 ^`<w&I@  
q%5eVG  
q:<{% U$  
三. 动工 N D<HXO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BI j=!!  
G/v/+oX  
B&N/$= 5m  
hb{ u'=  
template < typename T > 1EyL#;k  
class assignment N 75:5  
  { 9!><<7TS  
T value; MaD3[4@#  
public : FEo269Ur  
assignment( const T & v) : value(v) {} R=T qj,6  
template < typename T2 > iZZ (4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -WQ^gcO=7  
} ; ?2Kt'1s#  
=tU{7i*+  
9h0X&1u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S"wg2X<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .Q)|vq^  
/cZ-tSC)o  
kg`.[{k  
>Yt/]ta4+  
  class holder iKas/8   
  { XW?b\!@ $  
public : (Y^X0yA/  
template < typename T > O+RP3ox"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "@9? QI}  
  { <9sO  
  return assignment < T > (t); F,5r9^,_  
} }$\M{# C~  
} ; "z<azs  
Od?qz1  
u`(- -  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .Gcy> Av  
45&8weXO:'  
  static holder _1; {Q<$Uo6V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oy<WUb9W  
+ht| N[P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VxzkQ}o  
而不用手动写一个函数对象。 6'W[{gzl  
-TZ p FT"  
,&4qgp{)  
i55x`>]&sb  
四. 问题分析 [&*6_q"V  
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。 Ix|~f1*%  
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。 '$ef+@y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qOaQxRYm%Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0 'Vg6E]/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s`Cy a`  
"G:<7oTa  
五. 问题1:一致性 {iG@U=>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3zT_^;:L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |;A/|F0-e  
VzJ5.mRQ  
struct holder ;#MB7A  
  { 4Z*U}w)  
  // OUP?p@%]<  
  template < typename T > gGMWr.! 8  
T &   operator ()( const T & r) const na^sBq?\  
  { MuBx#M/  
  return (T & )r; ouHu8)q'r  
} _73h<|0  
} ; `c+/q2M  
Y qcD-K  
这样的话assignment也必须相应改动: eh R{X7J  
A>VX*xd  
template < typename Left, typename Right > .qob_dRA  
class assignment ]xd^%q*  
  { _ IeU+tS  
Left l; t4K~cK  
Right r; 'lZ.j&  
public : dC}`IR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /=?ETth @  
template < typename T2 > U.T|   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8j1ekv  
} ; UhmTr[&  
q8ImrC.'^  
同时,holder的operator=也需要改动: AnZclqtb  
B}d.#G+_$x  
template < typename T > bAr` E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D5?phyC[Z  
  { [@fz1{*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Lhh;2r/?78  
} Y\2|x*KwvF  
A-CUv[pM  
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。 {0!#>["<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OlD`uA  
X5 ITF)&  
return l(rhs) = r; ^/Sh=4=G  
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。 m=qOg>k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `Pc3?~>0HH  
R.s|j=  
template < typename Tp > 2i|B=D(  
class constant_t %]p6Kn/>  
  { c<+;4z  
  const Tp t; hY<{t.ws  
public : 2=ztKfsBhE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  8RwX=  
template < typename T > +\#Fd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BKU'`5`  
  { ~YCuO0t  
  return t; fRTo.u  
} Mp\<cE  
} ; 6aOp[-Le  
z1,tJH0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1px\K8  
下面就可以修改holder的operator=了 nws"RcP+Z  
bXM/2Z?6  
template < typename T > A<YsfDa_d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j;K#]  
  { -Cid3~mX3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +Zk,2ri  
} ^Jp*B;  
0"[`>K~7a8  
同时也要修改assignment的operator() /vE]2Io  
!.fw,!}hOD  
template < typename T2 > pJ, @Y>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ED} 31L  
现在代码看起来就很一致了。 K X]oE+:  
i[semo\E  
六. 问题2:链式操作 rn.\tDeA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cy~oPj]j  
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。 j?n+>/sG,  
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。 P"7ow-  
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。 2Ohp]G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @LLTB(@wR  
\)m"3yY  
template < typename T > GIHpSy`z  
struct result_1 >qT'z$  
  { '~-IV0v9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h[XGC =%  
} ; 6xgv:,  
BQ05`nkF  
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: ^&c$[~W  
nv5u%B^  
template < typename T > -+U/Lrt>8  
struct   ref )WR_ ug  
  { 8 |h9sn;P  
typedef T & reference; oUW<4l  
} ; u}H$-$jE  
template < typename T > e9u@`ZC07  
struct   ref < T &> dYOF2si~%  
  { gp|1?L 54  
typedef T & reference; i+M*J#'  
} ; %6 =\5>  
:,*eX' fH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1(`M~vFDK  
hhR aJ  
template < typename T > >R,?hWT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jOtX 60;  
  { DpL8'Dib  
  return l(t) = r(t); :_d3//|  
} I^Qx/uTKw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ]jM^Z.mI+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <6N_at3  
)wf\F6jN  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 q"aPJ0ni'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W7G9Kx1Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E*v]:kok  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >mIg@knE  
最后的布局是: DacJ,in_I{  
                Add )@:l^$x  
              /   \ ehO:')XF  
            Divide   5 zsTbdF  
            /   \ VfSGCe  
          _1     3 lQt% Qx  
似乎一切都解决了?不。 vrrt@y  
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。 ^GXEJU 7U  
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。 Qd8b-hg  
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: 1 ycc5=.  
Z}cIA87U  
template < typename Right > "xwM+AC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .`LgYW  
Right & rt) const @oH[SWx  
  { A1JzW)B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _dmL}t-  
} Ob&W_D^=N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y' tRANxQ  
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。 LC'F<MpM  
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。 \K`jCsT  
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。 q6[}ydV  
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。 P79R~m`  
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? V;[p438o  
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: Lk(S2$)*  
2bA#D%PHD  
template < class Action > zv%J=N$G  
class picker : public Action ZzL@[g  
  { F2oJ]th.3  
public : <%,'$^'DS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X!0kK8v  
  // all the operator overloaded VJ1*|r,  
} ; q`loOm=y  
:Ee?K  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ],?pe  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .98.G4J>  
ul}'{|4  
template < typename Right > q,,j',8kq/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (UW6F4:$  
  { ( Yi=v'd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^]rxhpS  
} u_'nOle K  
G\mKCaI8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  <qn,  
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。 L[]^{ O   
a @SUi~+3  
template < typename T >   struct picker_maker i=da,W=0  
  { y*KC*/'"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T 'i~_R6  
} ; B "n`|;r5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $eCGez<E  
  { k.>6nho`TV  
typedef picker < T > result; ,|x\MHd?t_  
} ; >r:X~XnRUj  
D% @KRcp^b  
下面总的结构就有了: j1Fw U  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]|BojSL_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 E(/ sXji!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 104!!m  
至此链式操作完美实现。 : ~'Z(-a  
3jg'1^c  
"8_,tYAH  
七. 问题3 .P%ym~S  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 zW)gC9_|m-  
E.#6;HHzN  
template < typename T1, typename T2 > Xv*}1PZH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )[ w&C_>]  
  { \Jf9npz3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x,-S1[#X;  
} ??+:vai2  
x.G"D(  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: u !.DnKu  
zg7G^!PU  
template < typename T1, typename T2 > NY 4C@@"  
struct result_2 \AJS,QD  
  { {0fz9"|U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =?+w)(*0c  
} ; xtsL8-u f  
iRouLd  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rV U:VL`2  
这个差事就留给了holder自己。 9C?cm:  
    FRS28D  
sr4jQo  
template < int Order > qhN[Dj(d  
class holder; . o"<N  
template <> @4&, #xo  
class holder < 1 > p~FQcW'a~  
  { ~ ;XYwQ"  
public : >Pyc[_j  
template < typename T > a.CF9m5]c  
  struct result_1 D8EeZUqU  
  { O*ImLR)i+s  
  typedef T & result; 1M=   
} ; iW;}%$lVX  
template < typename T1, typename T2 > dWjx"7^  
  struct result_2 !4pr{S  
  { G#'Q~N  
  typedef T1 & result; drs-mt8  
} ; Vl4Z_viNH  
template < typename T > !+=Zjm4L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |a>}9:g,=*  
  { Y.(v{l  
  return (T & )r; Q;Q%SI`yT  
} yz8-&4YRNd  
template < typename T1, typename T2 > PM8Ks?P#u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,y{0bq9*2  
  { _2#zeT5  
  return (T1 & )r1; CQ$::;  
} ;Na^]32  
} ; PaxK^*  
AzxL%,_  
template <> UDVf@[[hN  
class holder < 2 > @+$cZ3,  
  { U @)k3^  
public : z'T=]- D  
template < typename T > keaj3#O  
  struct result_1 ia_Z\q  
  { 8,_ -0_^$  
  typedef T & result; y&y/cML?  
} ; Rnzqw,q  
template < typename T1, typename T2 > B(8mH  
  struct result_2 </|)"OD9  
  { A3z/Bz4]:#  
  typedef T2 & result; YWSz84d  
} ; rAM *\=  
template < typename T > u]P03B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hEWx.  
  { 0~qf-x  
  return (T & )r; B~WK)UR  
} wKGo gf[(%  
template < typename T1, typename T2 > 6NzBpur 2H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >dyhox2*"  
  { eN2dy-0  
  return (T2 & )r2; G l_\Vy  
} A*a7\id!y  
} ; Z(KmS (  
q Frt^+@  
"/Om}*VhD  
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> >。 {K<uM'ww>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9LH=3Qt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hHCzj*5  
<D~6v2$  
return l(i, j) = r(i, j); V@$GC$;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o>@=N2n  
sZ]'DH&_(  
  return ( int & )i; _2]O^$L  
  return ( int & )j; ;CA ?eI  
最后执行i = j; #FEa 5  
可见,参数被正确的选择了。 UOw~rK   
|3S'8Oe CI  
cES;bwQ  
$p jf#P8U  
TH<fbd  
八. 中期总结 d[) _sa  
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: qC\]"Z`m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r@olC7&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6`_!?u7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u\M4`p!g=  
kNRyOUy  
'G<}U343=8  
>~h>#{&  
L^3~gM"!  
xy$vYDAFw  
九. 简化 ]}p2Tp;1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 RV( w%g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %I_&Ehu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: G XarUjs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Yr5iZ~V$  
  +-*/&|^等 {EOn r1  
2. 返回引用。 $< A8gTJ  
  =,各种复合赋值等 1a5?)D  
3. 返回固定类型。 -Uzc"Lx B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M`)s>jp@w  
4. 原样返回。 be&6kG  
  operator, h0T< :X   
5. 返回解引用的类型。 c=jcvDQ6W  
  operator*(单目) NR ;q`Xe-  
6. 返回地址。 A * a{  
  operator&(单目) Jz=;mrW  
7. 下表访问返回类型。 |VTWw<{LX  
  operator[] J'|=*#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }/_('q@s\  
  operator<<和operator>> $eK8GMxZ#  
/uC+.B9k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P=f<#l"v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,@}W@GGP)  
JCM)N8~i  
template < typename Left > h |s*i  
struct value_return CbnR<W-j  
  { OI'uH$y  
template < typename T > -X`~;=m>U  
  struct result_1 K.:6YXVs<  
  { {[l'S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j'G"ZPw1  
} ; 9c"0~7v  
`Mo~EHso.  
template < typename T1, typename T2 > &Tf=~6  
  struct result_2 B$K7L'e+-  
  { WpZy](,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RA*_&Ll&!C  
} ; ?whRlh  
} ; h-z%C6  
Gh>"s#+  
Wwn5LlJ^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u+%)JhIp  
@"q~ AY  
下面我们来剥离functor中的operator() vG'vgUo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [,\'V0  
MuCQxzvkhf  
return l(t) op r(t) 9`LU=Xv/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5O;/ lX!u  
return op l(t) OGSEvfW  
return op l(t1, t2) a(Gk~vD;"  
return l(t) op Pur"9jHa4  
return l(t1, t2) op }M"-5K}  
return l(t)[r(t)] d&GKfF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,gFL Wb`B'  
Sa?~t3*H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: S*~Na]nS0  
单目: return f(l(t), r(t)); &5kjjQ*HB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?X8K$g  
双目: return f(l(t)); @Z3[ c[D)9  
return f(l(t1, t2)); )w }*PL  
下面就是f的实现,以operator/为例 1CF7  
30gZ_ 8C>}  
struct meta_divide IkE'_F  
  { EkfGw/WDw  
template < typename T1, typename T2 > l(0&6ENyj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8KtF<`A)  
  { yK @X^jf  
  return t1 / t2; hc@;}a\Y  
} f:)K  
} ; AW{/k'%xw  
K>DnD0  
这个工作可以让宏来做: 0X S' v,|  
sKE*AGFL d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K4VPmkG  
template < typename T1, typename T2 > \ o/i5e=9[y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f|[5&,2<  
以后可以直接用 r*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %_i0go,^  
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 *}Ae9  
(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。。。) )Or:wFSMq  
K{[Fa,]'  
 onS{  
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 *{4{<O<4  
PauFuzPP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5]2!B b6>  
class unary_op : public Rettype ,2:L{8_L  
  { ht[TMdV  
    Left l; ?M1 QJ  
public : hTNYjXj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A~~| X  
brhJ&|QDE  
template < typename T > hzf}_1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , K"2tb  
      { rj`.hXO  
      return FuncType::execute(l(t)); n6-!@RYr  
    } oq m{<g?2  
`&&6-/  
    template < typename T1, typename T2 > oR%E_g?mI~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zj$Z%|@$  
      { =<tJAoVV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w]}cB+C+l#  
    } u[% J#S  
} ; 3By>t!~Q  
@0x.n\M_  
W9V=hQ2  
同样还可以申明一个binary_op *~aI>7H  
hE3jb.s(>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sv]"Y/N  
class binary_op : public Rettype XzRWY\x  
  { [}g5Z=l  
    Left l; N 7|W.(  
Right r; n9yxZu   
public : mB`r6'#=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,GlK_-6>  
8 B5%IgA  
template < typename T > oB@C-(M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sa($3`d  
      { A |B](MW%O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -0{WB(P  
    } TM;)[R@  
NH{0KZ R  
    template < typename T1, typename T2 > |Qm 7x[i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w$pv  
      { /q=<OEC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k,?k37%T]  
    } d-Sm<XHu.  
} ; TPrwC~\B/  
]!/1qF  
%bAv.'C  
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 +2vcUy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `18G 5R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qZ4DO*%b3  
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。 Z x3m$.8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lE /"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @zE_fL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HuG|BjP  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) H$Q_K<V  
下面是修改过的unary_op >*EcX3  
- v`;^X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7,Nd[ oL*7  
class unary_op wF}/7b54  
  { y;uk|#qnPS  
Left l; w_6h $"^x  
  TTS }, `  
public : ?k#-)inf)  
/,wG$b+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >wZ!1Jq  
CJ?Lv2Td  
template < typename T > EFhe``  
  struct result_1 p,U.5bX  
  { H;|^z@RB<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D.X%wJ8  
} ; "QA!z\0\  
5ZUqCl(PX)  
template < typename T1, typename T2 > 8 "|')f#  
  struct result_2 *joM[ML` 6  
  { iN<Tn8-YH6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a>6!?:Rj  
} ; S&FMFXF@  
`O-$qT, _  
template < typename T1, typename T2 > @32JMS<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yPKeatH]  
  { g?)9zJ9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LC2t,!RRl&  
} ]hc.cj`\W&  
3}2'PC  
template < typename T > .(`#q@73  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [T.kwQf4$  
  {  weKwBw  
  return OpClass::execute(lt(t)); .(ki(8Z N  
} ~}(}:#>T  
M{Wla 7  
} ; nTyK Z(#u  
g#W)EXUR  
v~9PS2  
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 >}Za)  
好啦,现在才真正完美了。 4cl}ouG  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]& jXD=a"  
|s+y]3-_  
template < typename Right > C&D!TR!K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const RKx" }<#+  
  { 5f jmr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fMy7pXa_  
} >XM-xK-=  
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。 }PUQvIGZZ&  
m6bAvy]3<t  
twq!@C  
glm29hF  
,)[u<&  
十. bind XnV*MWv  
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。 k7'_  
先来分析一下一段例子 "l"zbW WOH  
H_un3x1  
B~G ?&"]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nZ0- Kb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jA?A)YNQb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P|Dw +lQj  
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。 (3C::B=  
我们来写个简单的。 _Y?p =;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nn5tOV}QE  
对于函数对象类的版本: eF823cH2x_  
*0^!%Y'/4  
template < typename Func > T8bk\\Od  
struct functor_trait !uLz%~F  
  { %4*-BCP  
typedef typename Func::result_type result_type; n<+g{QHi  
} ; |Ah'KpL8W  
对于无参数函数的版本: ZEYT17g]  
bH%k)  
template < typename Ret > b3N1SC:Wn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SxI='z_S.f  
  { -W38#_y/\  
typedef Ret result_type; omevF>b;  
} ; MqDz cB]  
对于单参数函数的版本: '_N~PoV  
W2?6f:  
template < typename Ret, typename V1 > US[{ Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1qp<Fz[  
  { c07'mgsU  
typedef Ret result_type; pnl7a$z  
} ; Uus%1hC%a  
对于双参数函数的版本: ?%-VSL>$w=  
Up*1j:_O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ND $m|V-C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0}tf*M+a  
  { 2.)xWCG  
typedef Ret result_type; c5C 2xE}T  
} ; 094~  s  
等等。。。 WT;4J<O/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E%8Op{zv_  
v'na{"  
template < typename Func > $a.fQ<,\X  
struct func_return k<(G)7'gm  
  { #; ~`+[y?\  
template < typename T > ?-C=_eZJ  
  struct result_1 g?&_5)&  
  { 1?%Q"*Y&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;n]GHqzY_  
} ; x8x8T $  
#[Z ToE4  
template < typename T1, typename T2 > je LRS8];  
  struct result_2 E}6q;"[  
  { v8 rK\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 14>WpNN  
} ; r*_z<^d  
} ; Bp&7:snGt  
mqe83 k%  
.\)`Xj[?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ya~*e;CW2  
^F\RM4|,  
template < typename Func, typename aPicker > l Oxz&m  
class binder_1 n@%Q 2_  
  { {&7%wZ"t_  
Func fn; M:TN^ rA|  
aPicker pk; q9+`pj  
public : VS` tj  
)c*NS7D~f  
template < typename T > d ?Uj3G  
  struct result_1 ["O/%6b9+  
  { Q+bZZMK5,U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dnk}  
} ; t"# .I?S0  
f wE b  
template < typename T1, typename T2 > :)JIKP%$\)  
  struct result_2 J:D{5sE<|  
  { Y6W#u iqk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z3Id8G&>  
} ; &BOq%*+  
iEx sGn]2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vC#_PI  
dMd2a4  
template < typename T > r< MW8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vD-m FC)  
  { 7=3'PfS  
  return fn(pk(t)); v 79k{<Ln  
} <ztcCRov  
template < typename T1, typename T2 > <Pn]{N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -tPia=^  
  { V Zz>)Kz:  
  return fn(pk(t1, t2)); !=)b2}e/>  
} 0%(.$c>:f  
} ; OUtXu7E$  
BT*z^Z H  
/}\Uw  
一目了然不是么? Z>l%:;H  
最后实现bind C<B+!16  
PKjM1wqaG@  
H@uDP  
template < typename Func, typename aPicker > -prc+G,qyp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j+eto'  
  { GbB :K2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zNo>V8B(  
} 0rrNVaM  
R3bHX%T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H13kNhV9  
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。 (O!Q[WLS  
dje}C bZ  
十一. phoenix \+#>XDD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (5/>arDn  
xJ rKH  
for_each(v.begin(), v.end(), Spm0DqqR?  
( huat,zLS  
do_ %G`GdG}T  
[ ^'G,sZ6'Nh  
  cout << _1 <<   " , " Vi*HG &DD  
] (3VV(18  
.while_( -- _1), =O o4O CF2  
cout << var( " \n " ) 7[I%UP  
) '$0~PH&  
); w D}g\{P  
/idrb c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *Dhy a g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor o+0x1Ct3P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hk.vBbhs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o;"Phc.  
PdD,~N#  
;RzbPlkl  
template < typename Cond, typename Actor > V;IV2HT0J"  
class do_while ;oM7H*W C  
  { @%b&(x^UD  
Cond cd; TbQ5  
Actor act; %~rXJrK  
public : MJ_]N+  
template < typename T > )|N_Q}  
  struct result_1 V`& O`  
  { i"RBk%  
  typedef int result_type; g4f:K=5:  
} ; o,gH*  
8`B]UcL)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *Sw1b7l  
7^FJ+gN8b  
template < typename T > !v\ _<8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ),rd7GB>  
  { RQO&F$R=  
  do WlHK  
    { X:kr$  
  act(t); &|YJ?},  
  } |kc#=b@l  
  while (cd(t)); sNHxUI  
  return   0 ; x_oiPu.V  
} ;6655C  
} ; ~cH3RFV  
5DS'22GW`  
htu(R$GSM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $d\>^Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 PC)aVr?@@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 c`O(||UZT  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4apaUP=Jp  
下面就是产生这个functor的类: Ka/*Z4"  
d1BE;9*/7  
^_ST#fFS  
template < typename Actor > FNR<=M  
class do_while_actor m&a 8/5  
  { r WULv  
Actor act; U#6<80Ke  
public : [I 6&|Lz>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nsN|[E8  
&rfl(&\oUi  
template < typename Cond > ;hb_jW-0W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 60z8U#upM  
} ; hCpcX"wND  
05 o vz   
I[w;soI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bnZ~jOHl  
最后,是那个do_ bmQ-5SE  
~-2Gx HO`  
?:DUsg  
class do_while_invoker d:8c}t2X  
  { gZ@z}CIw'  
public : N%Uk/ c'  
template < typename Actor > .K`EflN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k9m9IE"9=$  
  { \'CA:9V}  
  return do_while_actor < Actor > (act); uD4j.%  
} Xrr3KQaK&  
} do_; f!Mx +ky  
hl$X.O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]x5+v0   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Xkp?)x3~X  
最后来说说怎么处理break和continue 0sfb$3y  
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。 zVvL!  
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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