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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rQ'tab.,]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WU1o4&OF  
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, kI3-G~2  
+2w54X%?M  
`R ^g[0 w'  
0{Kl5>Z9M  
  class filler ,\DB8v6l\A  
  { 9hT^Y,c0  
public : y+?tUSPP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -i'T!Qg1  
} ; /)de`k"  
7Yxy2[  
9,'5~+7  
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: 8'B\%.+"8e  
\sC0om,  
(`18W1f5W  
c`X'Q)c&K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $YSD%/c  
fwAN9zs  
C)z[Blt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &u"*vG (U[  
vO{ijHKE  
?/)5U}*M0T  
=O)JPo&iwY  
二. 战前分析 ok\+$+ $ju  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 GKY:"q&h  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nHKEtKDd  
0m`7|80#P  
7"xd'\c@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _ |TE )h  
  /* --------------------------------------------- */ n/?5[O-D]  
vector < int *> vp( 10 ); 5.[{PJ]bq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9$Mi/eLG2N  
/* --------------------------------------------- */ dY\"'LtF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (4 {49b  
/* --------------------------------------------- */ <\^X,,WtO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @?Y^=0  
  /* --------------------------------------------- */ YC=BP5^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h;4g#|,  
/* --------------------------------------------- */ |7`Vw Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Uzb"$Ue4  
M:`hb$k:  
4Ro(r sO  
BQS9q'u_  
看了之后,我们可以思考一些问题: .4!N #'  
1._1, _2是什么? N`Bt|#R  
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。 r$v?[x>+K  
2._1 = 1是在做什么? [k'Ph33c  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c(#`z!FB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 d;<n [)@  
rY!uc!  
DAu|`pyC%  
三. 动工 Xq>e]#gR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pXFNK" jm  
kw-/h+lG  
Rc6 )v  
B E"nyTQ  
template < typename T > k)v[/#I  
class assignment eF8`an5S  
  { Km <Wh=  
T value; GmL|76  
public : jm-0]ugY&`  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0dcXgP  
template < typename T2 > {my=Li<_H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OaCL'!  
} ; uAvs  
mLk Z4OZ  
z)VIbEy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "]_|c\98  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k@8#Byl|  
|O4A+S  
.@6]_h;  
+cV!=gDT  
  class holder (J$A  
  { K<]fElh-  
public : T![K i  
template < typename T > HJJ ^pk&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xu:m~8%  
  { g Go  
  return assignment < T > (t); rp'fli?0e  
} tt^ze|*&t  
} ; f]'@Vt>  
f0D Ch]  
$k`8Zx w  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @^` <iTK&p  
/M3D[aR<d  
  static holder _1; z'qVEHc)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7%E1F)%  
GcU/   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i `>X5Da5  
而不用手动写一个函数对象。 k( g$_ ]X  
7&At _l_  
sN C?o[9l!  
hL`zV  
四. 问题分析 uf;q/Wr  
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。 Vd?v"2S(9  
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。 m_(hCY=Q$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i52R,hz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yX-xVvlv@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s^oNQ}  
\9}5}X_x.  
五. 问题1:一致性 @qC:% |>  
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?| c"YK+2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0&.lSwa  
q9 ;\B&  
struct holder b;t]k9:"L  
  { .HQ<6k:  
  // og\XLJ}_  
  template < typename T > gPwp [  
T &   operator ()( const T & r) const v)d0MxSC  
  { <=inogf  
  return (T & )r; o 4b{>x  
} KB"iF}\P0  
} ; $0*47+f  
Mz G ryM-  
这样的话assignment也必须相应改动: &!a 2%%1#N  
lBn*G&(P  
template < typename Left, typename Right > iTt=aQjd  
class assignment >1~`tP  
  { .]e6TFsrO  
Left l; <!N;(nZ9}O  
Right r; z}8YrVr@  
public : j?,*fp8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u W|x)g11a  
template < typename T2 > -*lP1Nbp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V`M,d~:Pr"  
} ; ,xz^ k/.  
68c;Vb  
同时,holder的operator=也需要改动: yy } 0_  
|d5L Ifb(  
template < typename T > -{*V)J_Co  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1!`768  
  { /a(zLHyz)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e\_6/j7'  
} '&QT}B  
X}-H=1T?  
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。 l1)pr{A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Qyjuzfmz  
'U"3'jh  
return l(rhs) = r; Gx!RaZ1  
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。 N ACY;XQ%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5dp#\J@  
"J5Pwvs-  
template < typename Tp > GF!{SO4  
class constant_t GnOo+hB  
  { v,+l xY  
  const Tp t; V 3]p3  
public : WHZng QmY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^.C X6%  
template < typename T > 'r n;|K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "|'`'W  
  { tTFoS[V  
  return t; 93Gur(j^  
} 3K!0 4\  
} ; |2<f<k/UT  
$cOD6Xr)d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1:!rw,Jzl`  
下面就可以修改holder的operator=了 R$fIb}PDr  
-NPk N%h  
template < typename T > (bt]GAxb1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ];d:z[\P  
  { W>s'4C`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C9H11g7{  
} <M OL{jan  
,;P`Mf'YC  
同时也要修改assignment的operator() \u _v7g  
4<g72| y  
template < typename T2 > >.hGoT!_k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HCIF9{o1j>  
现在代码看起来就很一致了。 aF{i A\  
')<FLCFwT  
六. 问题2:链式操作 lq8ko@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /eRtj:9M  
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。 .XKvk(9  
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。 '(pd k  
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。 d+2O^of:T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H8BO*8}  
7oe@bS/Z  
template < typename T > M y"!j,Up  
struct result_1 C9g~l}=$&  
  { 9T,QW k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '}`hY1v  
} ; a61eH )a  
{qWG^Db  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?SOF n  
m=iov 2K>  
template < typename T > P>T*:!s;  
struct   ref 06@0r  
  { To8v#.i  
typedef T & reference; }Q=se[((  
} ; Zc3:9   
template < typename T > c^Gwri4  
struct   ref < T &> , q@(L  
  { &/hr-5k  
typedef T & reference; T{H#]BF<E  
} ; :iQ^1S` pH  
fI d)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,c7u  
iRwW>a3/  
template < typename T > 9h38`*Im;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u4#~ i0@  
  { yFU2'pB  
  return l(t) = r(t); NVA`t]gn  
} ):fu   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {.D2ON  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8cBW] \ v  
3Ra\2(bR  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S[hJ{0V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E"1 ;i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]b~2Dap  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YV3TxvXMR  
最后的布局是: h,'mN\6t  
                Add Z:Y.":[ Qi  
              /   \ h GA0F9.U  
            Divide   5 &8_f'+i0  
            /   \ d+m6-4[_k  
          _1     3 VVQ74b  
似乎一切都解决了?不。 Y\g90  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 rI^~9Rz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 aC8,Y$>?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: u};]LX\E  
$|cp;~ 1  
template < typename Right > &Rl3y\ r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [5p7@6:$u  
Right & rt) const KG-k$glD  
  { ^8-~@01.`_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k|$"TFXx;  
} }u3H4S<o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L >Ez-  
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。 "'}v0*[  
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。 f0mH|tI`  
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。 +ptF-  
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。 QK3j_'F=E  
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? IQlw 914  
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: 3dxnh,]&@  
yrE,,N%I  
template < class Action > w-'D*dOi  
class picker : public Action _5U%'\5s  
  { 'e<HPNi)  
public : D#/%*|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wq{d8|)1  
  // all the operator overloaded {80oRD2=Q  
} ; 5<)gCHa  
43u PH1 )  
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。 -l40)^ E}  
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: dp UdFuU"  
"x.6W!  
template < typename Right > ~^%0V<*-}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2iR:*}5  
  { [aWDD[#j~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5&-j{J0iV  
} T[4[/n> i  
|`k1zc)9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5v !DYx  
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。 rAlh& ?X  
y= oVUsG  
template < typename T >   struct picker_maker (N*<\6kr  
  { BS-:dyBw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ! =\DC,-CB  
} ; s#+"5&!s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hs{&G^!jo  
  { C"U[ b%  
typedef picker < T > result; (pT(&/\8  
} ; `bZ2x@  
:tjgg]  
下面总的结构就有了: 409x!d~it  
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。 _UH/}!nqB  
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。 2|0Qk&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G.-h=DT]  
至此链式操作完美实现。 q:2aPfo&  
*;OJ ~zT  
[V> :`?  
七. 问题3 )p/=u@8_f  
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。 3WO#^}t  
t?]\M&i&  
template < typename T1, typename T2 > 55>" R{q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +7i7`'9pd  
  { I=4Xv<F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8 l'bRyuS  
} >bX-!<S  
b(.-~c('  
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: Xr@l+zr  
ih+*T1#:(  
template < typename T1, typename T2 > IFd )OZ5  
struct result_2 Xq8uY/j  
  {  !fQJL   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "<PoJPh  
} ; H )BOSZD  
97qtJ(ESI  
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? 5"-una>D  
这个差事就留给了holder自己。 } * ?n?'  
    h*;g0QBkl  
T:K"  
template < int Order > QvG56:M3  
class holder; "8wf.nZ  
template <> B\=SAi  
class holder < 1 > tr6jh=  
  { yCF"Z/.  
public : [+g(  
template < typename T > <mv7HKVg  
  struct result_1 Je#!Wd  
  { ~_DF06G  
  typedef T & result; NLcO{   
} ; 54 M!Fq -  
template < typename T1, typename T2 > EX`"z(L  
  struct result_2 1s{ISWm  
  { u @{E{  
  typedef T1 & result; pY+.SuM  
} ; 7ei>L]gm%  
template < typename T > L.C ^E7;Z_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zY7*[!c2  
  { G0_&gx`  
  return (T & )r; ,{.zh&=4  
} g".d"d{  
template < typename T1, typename T2 > :V&N\>Wo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [D*J[?yt  
  { +3M$3w{2  
  return (T1 & )r1; eV[`P&j_C  
} P'a0CE%  
} ; qn2o[x  
E:uReT  
template <> L*zbike  
class holder < 2 > (NGu9uJs  
  { e$CePLEj  
public : %v5)s(Yu  
template < typename T > lhLnygUk  
  struct result_1 <U@P=G<t  
  { vS7/~:C  
  typedef T & result; C>*5=p|T  
} ; 6-mmi7IfO  
template < typename T1, typename T2 > DRH'A!r!  
  struct result_2 =?= )s  
  { ^y:FjQC:  
  typedef T2 & result; G 6Wx3~  
} ; ( MB`hk-d  
template < typename T > M (+.$uz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o .l;: Un  
  { p]wP36<S!  
  return (T & )r; /SnynZ.q  
} mgy"|\]  
template < typename T1, typename T2 > {F'Az1^I=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T#\p%w9d  
  { (7IqY1W  
  return (T2 & )r2; <A)+|Y"^h6  
} Vo #:CB=8  
} ; jr9&.8%W:v  
Y8)}P WMs  
_Ny8j~  
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> >。 ~}h^38  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~_'0]P\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y.q>EUSH  
o[o:A|n  
return l(i, j) = r(i, j); G7 1U7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3rxo,pX94  
>Y}7[XK  
  return ( int & )i; UQ5BH%EPb  
  return ( int & )j; C1V# ?03eI  
最后执行i = j; !tI=`Ml[  
可见,参数被正确的选择了。 3DH.4@7P  
8O;Vl  
0eFb?Z0]  
GP* +  
BEln6zj  
八. 中期总结 bFSlf5*H  
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: L59bu/LfL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,!`SY)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #e*X0;m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ejq=*UOP  
lj)f4zu  
mV<i JZh  
J2r1=5HS  
^"1TPd|  
cFLd)mt/  
九. 简化 4GVNw!V  
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。 T'8RkDI}-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &ik$L!iX  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]pWP?Ws  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &} ,*\Oj  
  +-*/&|^等 opdu=i=E  
2. 返回引用。 !6Q`>s]  
  =,各种复合赋值等 \E Z+#3u  
3. 返回固定类型。 k_!+V`Ro#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~wTX >qV  
4. 原样返回。 X:Q$gO?[4  
  operator, gA_krK ,Z  
5. 返回解引用的类型。 vVAb'`ysv  
  operator*(单目) yIOLs}!SF  
6. 返回地址。 qbXz7s*{  
  operator&(单目) fE^uF[-7?  
7. 下表访问返回类型。 v Xb:  
  operator[] $_)=8"Sn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,<sm,!^<r  
  operator<<和operator>> {DT4mG5  
eZNitGaU  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 DF'8GF&Rp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nX._EC  
 Vu [:A  
template < typename Left > hY+R'9  
struct value_return _9NVE|c;  
  { ET)>#zp+s  
template < typename T > a+41Ojv (  
  struct result_1 J='W+=N  
  { 0N{+y}/G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i&A%"lOI9  
} ; Tw//!rp G  
 5@ foxI  
template < typename T1, typename T2 > khAqYu" )  
  struct result_2 t}Ss=0dJO  
  { O% -h&C3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o 7G> y#Y  
} ; :tM?%=Q  
} ; oEu>}JD  
YUscz!rM  
ID4~ Gn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -4flV D  
wVqd$nsY"  
下面我们来剥离functor中的operator() se!mb _!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {B0h+. C  
?+r!z  
return l(t) op r(t) iCTQ]H3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KFDS q"j  
return op l(t) g_w&"=.jBq  
return op l(t1, t2) (R'+jWH  
return l(t) op bU`=*  
return l(t1, t2) op =Ikg.jYq&F  
return l(t)[r(t)] \cQ .|S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o2=A0ogz?  
xNpg{cQ=  
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: 1pP1d%  
单目: return f(l(t), r(t)); PJgp+u<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )NT5yF,m  
双目: return f(l(t)); R8&|+ya  
return f(l(t1, t2)); gUVn;_  
下面就是f的实现,以operator/为例 !QEL"iJ6M'  
*Oo &}oAj  
struct meta_divide '#Dg8/r!  
  { ALGg AX3t  
template < typename T1, typename T2 > lj2=._@R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Lw*]EG|?  
  { Ct]A%=cZW  
  return t1 / t2; ._ CP% R  
} [VSU"AJY  
} ; 4v dNMV~  
'iUg[{'+  
这个工作可以让宏来做: feEMg  
0 ^~\COa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .Q>!B?)  
template < typename T1, typename T2 > \ $h28(K%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "0&N}  
以后可以直接用 G'x .NL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E \{<;S  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vR>o}%`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NY.k.  
<]G${y*;  
t FgX\4  
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 n56;m`IU  
I*\^,ow  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ml u 3K  
class unary_op : public Rettype ~ 3T,&?r  
  { &L4 q10-N  
    Left l; hI|)u4q  
public : $'"8QOnJ?k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~]uZy=P? 5  
?m;;D'1j  
template < typename T > 7m1KR#j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q\kub_I{@  
      { Sm|(  
      return FuncType::execute(l(t)); m)&znLA  
    } SEF6B45}1  
-5>NE35Cto  
    template < typename T1, typename T2 > =%qEf   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @"|i"Hk^  
      { 9 E1W|KE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IA*KaX2S<  
    } <@, $hso7:  
} ; HGDV O Jq  
>SCGK_Cr2  
+=P@HfVfiq  
同样还可以申明一个binary_op 1n%8j*bJq  
3qM Nl>>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y' xF0  
class binary_op : public Rettype @q8an  
  { !3}deY8;#  
    Left l; >HTbegi  
Right r; I cF@F>>  
public : 85]SC$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :tGYs8UK  
61K"(r~  
template < typename T > ..KwTf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k#)Ad*t  
      { t})$lM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G?hK9@ |v  
    } h##WA=1QZ  
U/w.M_S  
    template < typename T1, typename T2 > O\beKBT;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'ks{D(`  
      { F0dI/+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0SV\{]2  
    } %3=J*wj>D  
} ; NHaMo*xQ  
TD,nIgH`  
J|QiH<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %mI~ =^za  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~+n,1]W_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BWq/TG=>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .BZVX=x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?nFO:N<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "mIgs9l$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B BL485`  
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) SGcBmjP  
下面是修改过的unary_op sQ1jrkm  
d53 L65[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4%ZM:/  
class unary_op 5cfA;(H  
  { ,4@|1z{bfm  
Left l; LAs7>hM  
  E5G{B'%j  
public : VWf %v  
/iM$Tb5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 79 Bg]~}Z  
?y7w}W  
template < typename T > {aDFK;qG.  
  struct result_1 4zc<GL3[  
  { 45+{nN[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @h?crJ6$  
} ; &a)vdlZSE=  
kU*{4G|6  
template < typename T1, typename T2 > Ex(3D[WmMW  
  struct result_2 \M+L3*W  
  { xHkxc}h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :pC;`iQ  
} ; fEnQE EU~P  
nkY@_N  
template < typename T1, typename T2 > !,&yyx.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EESN\_{~.  
  { dbF M,"^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :Ml7G  
} l?E|R Kp  
9%DT0.D}$j  
template < typename T > 9y]J/1#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9'KonW  
  { (H#M<N  
  return OpClass::execute(lt(t)); +1`t}hO  
} 9`Q@'( m  
{BV4h%P]:  
} ; jj&s} _75  
6Z! y  
'ZHdV,dd  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ; st\I  
好啦,现在才真正完美了。 u?0d[mC  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]> G&jd7  
igkz2SI  
template < typename Right > M7dU@Ag  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x0+glQrNN  
  { LI W*4r!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iS: #o>  
} P%>?[9!Nt  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 NoDZ5Z  
0!#; j{JQ  
hx!7w}[A  
(4+1lOd  
a39hP*  
十. bind \V%_hl  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 's%q  
先来分析一下一段例子 CEtR[Cu  
0D [@u3W  
,0?!ov|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `/:cfP\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ot9V< D6h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f(:1yl\a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3N4.$#>#9@  
我们来写个简单的。 RUXCq`)"<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +x1/-J8_sg  
对于函数对象类的版本: 0|Uc d  
$99R|^  
template < typename Func > ?d-70pm  
struct functor_trait JLm @Ag  
  { v3^|"}\q5  
typedef typename Func::result_type result_type; ?]!vRmZ;  
} ; .iv3q?8.b  
对于无参数函数的版本: A WJWtUa  
{d!Y3+I%G  
template < typename Ret > IgX4.]W5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > At9X]t  
  { K0fv( !r{  
typedef Ret result_type; ;VzMU ;j  
} ; +Ui_ O  
对于单参数函数的版本: |nxdB&1n  
5 2Hqu>  
template < typename Ret, typename V1 > v\A.Tyy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R@`rT*lJ  
  { =_-C%<4  
typedef Ret result_type; j\2[H^   
} ; _l&ucA  
对于双参数函数的版本: WZ~> BM  
fI:H8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b9("DZW;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kC$I2[t!  
  { KH<v@IJ\  
typedef Ret result_type; 0HibY[_PbD  
} ; BQNp$]5s  
等等。。。 S/Oxr%H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \< 65??P  
>FFVY{F  
template < typename Func > %$9bce-fcG  
struct func_return <Dm Tj$  
  { ^.HWkS`e  
template < typename T > A 7Y_HIo  
  struct result_1 -!dQ)UEP  
  { (F&YdWe:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =,:K)  
} ; ,2zKQ2z  
m&El)  
template < typename T1, typename T2 > eyB_l.U7  
  struct result_2 F(4yS2h(  
  { rsxRk7s@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z7=fDe -  
} ; 3,$iG e  
} ; WU\m^!`w=F  
F`& >NQb  
Eo=HNe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o# {#r@,i  
kL;t8{n  
template < typename Func, typename aPicker > CeW7Ym  
class binder_1 K51fC4'{  
  { s[V `e2O  
Func fn; l,y^HTc}7/  
aPicker pk; A{`]& K1u  
public : 6>B \|  
fPz=KoN  
template < typename T > `:5,e/5,  
  struct result_1 Vy;_GfT$  
  { T`Hw49  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8+(c1  
} ; !-(J-45  
{B^pnLc  
template < typename T1, typename T2 > kI+b <$:D  
  struct result_2 Qp+lJAY  
  { 3B#!2|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0/Q5d,'Y[2  
} ; 'j#a%j@{  
\+]O*Bm&`8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b|wWHNEdb,  
o* _g$  
template < typename T > OqEHM%j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <^sAY P|  
  { gA+YtU{z  
  return fn(pk(t)); hht+bpHl  
} X[{\ 3Av  
template < typename T1, typename T2 > h/=-tr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t>oM%/H  
  { 0UjyMEiK  
  return fn(pk(t1, t2)); Q)dT(Td9~  
} %kW3hQ<$  
} ; qKs7WBRJy  
2'dG7lLu4  
K#)bjxz  
一目了然不是么? u'Pn(A@1R  
最后实现bind jl@K!=q  
/Mx CvEE  
Te}IMi:  
template < typename Func, typename aPicker > hDb HSZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k>-'AWH^v  
  { \S5V}!_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); buc*rtHfA  
} |wJ),h8/  
#tP )-ww  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Iq@IUFpc7~  
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。 d!!3"{'  
+ 1f{_v  
十一. phoenix f>4+,@G   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ds')PIj  
d-i&k(M  
for_each(v.begin(), v.end(), |{!Ns+'  
( C=EhY+5  
do_ 8fEAYRGd  
[ c0hdLl;5  
  cout << _1 <<   " , " x"!#_0TT}  
] 4SBLu%=s%  
.while_( -- _1), Qv=Bq{N  
cout << var( " \n " ) ?e2Y`0  
) 7t+]z)  
); lDH_ Y]bM  
K1 6s)S'  
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: EK.c+Or,  
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 r 3?5'S`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ; ?j~8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~Gwas0e Na  
rcW#6VZ=  
.Btv}b  
template < typename Cond, typename Actor > BiI{8`M!$x  
class do_while B~e7w 4  
  { U(8I+xZ  
Cond cd; 25w6KBTe;:  
Actor act; ZS|Z98  
public : ,Zr  YJ<  
template < typename T > WVsK rFZT  
  struct result_1 uk1v7# p  
  { " gwm23Rpj  
  typedef int result_type; 0sY#MHPT&  
} ; P[6dTZ!\s  
Hv+:fr"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [lrmuf  
%PSz o8.l  
template < typename T > L5TNsLx(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '1qAZkz  
  { &<#/&Pq/i  
  do $)Jc-V 6E  
    { kKNk2!z`M  
  act(t); 7Im}~3NJG  
  } h^Arb=I  
  while (cd(t)); Sk!v,gx  
  return   0 ; ]Oig ..LJ  
} d+1L5}Jn  
} ; +}`p"<'u  
,2E`:#$  
Py}!C@e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M55e=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 %y!   
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。 U3(L.8(sA  
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。 8rnb  
下面就是产生这个functor的类: lS>=y#i3Xv  
*yL|}  
$Cut  
template < typename Actor > zvWO4\  
class do_while_actor zS,%msT^A  
  { Y!Usce  
Actor act; (0O`A~M3  
public : R4[. n@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MM/BJ  
/5a$@%  
template < typename Cond > U+I3P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &8IWDx.7}  
} ; mNGb} lR  
V;/ XG}M  
1"*Nb5s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U1OLI]P  
最后,是那个do_ O1l4gduN|i  
Q';\tGy  
5EVB27k  
class do_while_invoker }39M_4a&  
  { (e>RNn\  
public : P6.)P|n7=  
template < typename Actor > 1e+h9|hGYw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0Ax>gj-`  
  { mkKRC;  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZA 99vO  
} oX%PsS  
} do_; <VauJB*R  
#S/pYP`7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p P_wBX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;7B2~zL  
最后来说说怎么处理break和continue l{B< "+8  
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。 )dUd`g  
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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