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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda okO\A^F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qu;$I'Ul%  
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, [|\#cVWs  
qXoq< |  
R.YUUXT  
sg4(@>  
  class filler nZEew .T:6  
  { m;ju@5X  
public : R_ )PbFw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V \/Qik{h  
} ; 4Zn [F^p  
ffsF], _J  
FRsp?i K)  
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: 6A ptq  
tHr4/  
~ ^fb`f+%  
a>,Zp*V(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6!([Hu#= *  
G[{Av5g mx  
! iK{q0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7/)0{B4U'  
t~":'le`zr  
0#~k)>(7lR  
Yaz/L)Y;R  
二. 战前分析 $v5 >6+-n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~6+>2|wIS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .fS{j$  
j' b0sve|?  
zT93Sb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q(4~r+  
  /* --------------------------------------------- */ 0:c3aq&u  
vector < int *> vp( 10 ); Qkc 9X0J!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3Z7gPU!H=  
/* --------------------------------------------- */ LZQG.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C u1G8t-  
/* --------------------------------------------- */ n$E$@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~g;)8X;;+  
  /* --------------------------------------------- */ hDc2T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); { _Y'%Ggh  
/* --------------------------------------------- */ }rF4M1+B\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zjzEmX  
3ug~m-_  
 i(V  
Y=y 0`?K  
看了之后,我们可以思考一些问题: F)@zo/u5L  
1._1, _2是什么? 5Fbb5`(  
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。 4JXJ0T ar  
2._1 = 1是在做什么? U8@P/Z9  
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。 8G3.bi'q   
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。 C 'S_M@I=  
$x#qv1  
XXeDOrb  
三. 动工 MM( ,D& Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YdUcO.V  
?~cO\(TY["  
fB'Jo<C  
'2rSX[$ tf  
template < typename T > Pon0(:#1  
class assignment jc@= b:r=  
  { I*/:rb  
T value; {wO .nOB  
public : 2X(2O':Uc  
assignment( const T & v) : value(v) {} &vQ5+  
template < typename T2 > E,ooD3$h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GoPMWbI7  
} ; dP#7ev]'  
-iFFXESVX  
"#iO{uMWb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3_T'0x\FP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h]IoH0/  
9Vt6);cA-]  
Ok}e|b[D  
> kwhZ/x  
  class holder = \K/ulZo  
  { XXQC`%-]<i  
public : G/w@2lYx  
template < typename T > #G\-ftA&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wzZ]| C(vp  
  { v[?gM.SF  
  return assignment < T > (t); j J54<.D  
} t{B6W)q  
} ; uwt29  
%:dd#';g  
0/cgOP!^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: b>d]= u  
kHQn' r6  
  static holder _1; WMFn#.aY5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;#*.@Or@Ah  
h645;sb0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L$jii  
而不用手动写一个函数对象。 `];ne]xM  
Ad -_=a%  
!L_xcov!Y  
s"8z q ;)  
四. 问题分析 )a+bH</'  
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。 Qb;]4[3  
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。 "kucFf f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'z+Pa^)v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v~p?YYOm<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9>_VU"T  
,3)JZM  
五. 问题1:一致性 r 2{7h>  
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?| H/*i-%]v+(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -ilhC Y@M  
SO~pe$c-  
struct holder E#kH>q@K`$  
  { C3 m_sv#e  
  // Aiqb*v$  
  template < typename T > (8em5  
T &   operator ()( const T & r) const F-$NoEL  
  { !'>#!S~h3  
  return (T & )r; "`w*-O  
} wOH 3[SKo  
} ; J,=^'K(  
}E)t,T>  
这样的话assignment也必须相应改动: QKoJxjR=^  
)EN ,Ry  
template < typename Left, typename Right > t V7{j'If  
class assignment sr:hR Q27  
  { V{rQ@7SE  
Left l; kioIyV\=  
Right r;  yT(86#st  
public : hi Ws:Yq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zj nWbnW  
template < typename T2 > Z,F1n/7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r&XxF >  
} ; :vC+}.{p  
MOIVt) ZY  
同时,holder的operator=也需要改动: AP?m,nd6  
;uuBX0B  
template < typename T > \i)@"}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <(us(zbk]  
  { d-]!aFj|U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b_@bS<wsF}  
} F<,"{L  
t 9_&n.z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 CY)[{r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EhN@;D+  
L_IvR 4:j~  
return l(rhs) = r; =1mIk0H`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3LVL5y7|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &2W`dEv]?  
}BCxAwD4  
template < typename Tp > n$"B F\eM  
class constant_t !,*Uvs@b  
  { B{1yMJA  
  const Tp t; g;y*F;0@  
public : /j(<rz"j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?gXdi<2Qn  
template < typename T >  V#+J4   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "+BuFhSLf  
  { hrbeTtqi  
  return t; yGb^kR}d  
} "K*^%{  
} ; c*)PS`]t  
&Fch{%S>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4WQ 96|F  
下面就可以修改holder的operator=了 YMn=9EUp  
]T>YYz  
template < typename T > x}N1Wl=8g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const & )EL%o5  
  { a+n?y)u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [g: KFbEY  
} kgRgHkAH~  
B5va4@  
同时也要修改assignment的operator() cLMFC1=b  
t%Y}JKLR  
template < typename T2 > .~4DlT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QST-!`]v  
现在代码看起来就很一致了。 [xPO'@Y  
mzTM&@  
六. 问题2:链式操作 @ds.)sKA>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :?7^STc  
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。 rf$ eg  
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。 /6p7 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。 diF2:80o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <U""CAE  
pKk{Q0Rt  
template < typename T > Dn;$4Dak(  
struct result_1 y Xi$w.gr  
  { !p4FK]B/u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [JVUa2Sm  
} ; "J3n_3+  
"ODs.m oq  
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: RSf*[2  
l' a<k"  
template < typename T > n UD;y}}n  
struct   ref w;T?m,"  
  { HQ3kxOT  
typedef T & reference; *lp{,  
} ; PvS\  
template < typename T > 1?T^jcny:M  
struct   ref < T &> 4i Z7BD  
  { T@DT|lTI  
typedef T & reference; ww~gmz  
} ; Iy {&T#e"  
(t-JGye>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mRY~)< !4&  
@{8SC~ha  
template < typename T > 4>(OM|X=9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5> =Ia@I   
  { n0=[N'Tw3  
  return l(t) = r(t); >)iCKx  
} |",/  
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。 v iM6q<Ht  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  Z_?r5M;  
GvD{I;  
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;y?!;FD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OW8"7*irT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A(qy>x-BI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e/V8lo  
最后的布局是: \g\,  
                Add 8 @4)p.{5I  
              /   \ *'ex>4^  
            Divide   5 5TcirVO82  
            /   \ ik|iAWy  
          _1     3 'B$qq[l]S  
似乎一切都解决了?不。 E.OL_\  
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。 q|wwfPez7  
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。 R9V v*F]m@  
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: 5y|/}D>  
a`uHkRX )U  
template < typename Right > {t<U:*n2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]abox%U=%  
Right & rt) const _l!TcH+e  
  { +;wu_CQu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /YH5s=  
} ih/MW_t=m=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =lqGt.x  
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。 j`kw2(  
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。 L;k9}HWpP  
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。 0 6S-3bis  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 N6_<[`  
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? @-Js)zcl q  
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: or1D 6 *'  
&B5@\Hd;  
template < class Action > }[*BC5{>  
class picker : public Action o  w<.Dh  
  { ] 6rr;S  
public : ,V2,FoJ 9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r(QjVLjj`k  
  // all the operator overloaded !|gln)|A  
} ; :svRn9_8H  
5n'C6q "  
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。 m;d#*}n\p  
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: 7'9~Kx&+  
Iz<}>J B  
template < typename Right > 6Q.6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ad:)5R o  
  { @SV.F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7 -hSso.'  
} 8_@#5  
hE"a(i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _PeBV<  
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。 amK.H"  
Fn~?YN  
template < typename T >   struct picker_maker ^s&1,  
  { >O:j.(*!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @4N@cM0   
} ; K)C9)J<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %l7|+%M.{  
  { 8'B   
typedef picker < T > result; "##Ylq("  
} ; J9 iQW  
 #{8n<sE  
下面总的结构就有了: EJrn4QOs  
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。 J `8bh~7  
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。 vpGeG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3,cZ*4('d  
至此链式操作完美实现。 lJloa'%v9  
iCYo?>  
^Pk-<b4}  
七. 问题3 tOK lCc  
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。 {$ghf"  
>}~Pu| _ S  
template < typename T1, typename T2 > b4$-?f?V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P+Ta|-  
  { D d$ SQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cDS6RO?  
} W/m,qilQI  
K XP^F6@l  
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: +) 4_1i4"x  
jHj*S9:`  
template < typename T1, typename T2 > od\Q<Jm}  
struct result_2 "&ElKy 7j  
  { lxpi   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?6gC;B  
} ; N!}r(Dd*  
i#M$i*H*A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  d!%:Ok  
这个差事就留给了holder自己。 4epE!`z_&  
    i(XcNnn6  
*LbRLwt  
template < int Order > Ih]'OaE   
class holder; I-Ya#s#m  
template <> lth t'|  
class holder < 1 > W`KRaL0^  
  { a~_5N&~pi  
public : 8pfQAzl  
template < typename T > ZS@Cd9*  
  struct result_1 ptXLWv`  
  { 4A_}:nU  
  typedef T & result; %z&=A%'a  
} ; ]R8}cbtU  
template < typename T1, typename T2 > '1[}PmhD  
  struct result_2 +IiL(\ew  
  { ~7tG%{t%  
  typedef T1 & result; u:Q_XXT5  
} ; S"iz fQ@  
template < typename T > UGNFWZ c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {]aB3  
  { &n.7~C]R  
  return (T & )r; [WDtr8L  
} n"'1.  
template < typename T1, typename T2 > Htseu`>_$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0i2ZgOJ  
  { |RBgJkS;8  
  return (T1 & )r1; .6yC' 3~;o  
} #TLqo(/  
} ; C< GS._V&  
ceDe!Iu  
template <> H=OKm  
class holder < 2 >  xA DjQ%B  
  { o:<g Jzg  
public : ,[rh7 _  
template < typename T > t'bzhPQO)f  
  struct result_1 `b^eRnpR  
  { OchIEF "N  
  typedef T & result; 72qbxPY13h  
} ; 3_JxpQg  
template < typename T1, typename T2 > E"e<9  
  struct result_2 $= /.oh  
  { Hf ]aA_:   
  typedef T2 & result; $0C1';=^}  
} ; 8}FZ1h2 4  
template < typename T > beyC't  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Farcd!}  
  { /`YHPeXu  
  return (T & )r; ;Jex#+H(:D  
} Zs _Jn  
template < typename T1, typename T2 > I^pD=1Y]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yl[GO}M  
  { ALqP;/  
  return (T2 & )r2; /F;b<kIy8  
} 75j`3wzu  
} ; '"{ IV  
_C3l 2v'I$  
N-fGc?E  
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> >。 \e%H5W x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \vVGfG?6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zmH8#  
kK]JN  
return l(i, j) = r(i, j); /xmUu0H$R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z\Vu`Y z  
^zPa^lo-  
  return ( int & )i; 85U')LY  
  return ( int & )j; `wt*7~'=  
最后执行i = j; lLy^@s  
可见,参数被正确的选择了。 P8jXruZr  
\8%64ZL`  
zfDx c3e  
J>(I"K%  
<S'5`-&  
八. 中期总结 q| p6UL9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sM)n-Yy#9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E 9_aNYD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9H~3&-8&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LMchNTL  
` V}e$  
\'I->O]  
.80^c  
R8a4F^{*  
]2kgG*^n"  
九. 简化 l][{ #>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。 [U_S u,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ViqcJD  
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: 0;,4.hsh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZOGH.`  
  +-*/&|^等 [m7^Euury  
2. 返回引用。 8<}f:9/  
  =,各种复合赋值等 |7Z7_YWs  
3. 返回固定类型。 (J(JB}[X,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &]gw[ `  
4. 原样返回。 v=15pW  
  operator, nlaJ  
5. 返回解引用的类型。 E5.3wOE  
  operator*(单目) LyM"  
6. 返回地址。 hC@oyC(4  
  operator&(单目) L M  
7. 下表访问返回类型。 tmF->~|  
  operator[] F%!ZHE7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,>X +tEgR  
  operator<<和operator>> y>T:fu  
f6x}M9xS%  
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。 pj.}VF!d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B d$i%.r  
@RW=(&<1  
template < typename Left > e*w2u<HP  
struct value_return au'Zjj/Ai5  
  { ?9#}p  
template < typename T > 1*aw~nY0  
  struct result_1  FVOR~z  
  { c?;~ Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T0xU}  
} ; *C*n( the  
5/-{.g   
template < typename T1, typename T2 > Td%[ -  
  struct result_2 @Y":DHF5q  
  { i9?$BZQ[R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (rV#EA+6[`  
} ; aW-'Jg=@H^  
} ; >gqM|-uY  
.JIn(  
X PnN"Y"y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .^BL7  
W$=MuF7R  
下面我们来剥离functor中的operator() C<Q;3w`#1j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Tl9KL%9  
_MfXN$I?}  
return l(t) op r(t) g+Z~"O]$M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &Pu}"M$[MH  
return op l(t) _]W {)=ap  
return op l(t1, t2) Ar4@7  
return l(t) op Z)B5g>  
return l(t1, t2) op -}nTwx:|5u  
return l(t)[r(t)] ^Wk.D-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6j9P`#Lt  
|V#h "s  
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: 8w &A89  
单目: return f(l(t), r(t)); m{itMZ@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5(kRFb'31F  
双目: return f(l(t)); aKdi  
return f(l(t1, t2)); vCE1R]^A.]  
下面就是f的实现,以operator/为例 bM`7>3 d7E  
l!z0lh- J  
struct meta_divide Y Gb&mD  
  { H2oAek(  
template < typename T1, typename T2 > |pB[g> ~V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )r _zM~jI  
  { ]DcQ8D  
  return t1 / t2; 6X{RcX]/  
} |`d5Y#26  
} ; -s Iji)t  
f(Jz*el S  
这个工作可以让宏来做: z?V'1L1gM  
.0$$H"t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F6 ?4E"d  
template < typename T1, typename T2 > \ p7y8/m\6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dY>oj<9  
以后可以直接用 mup<%@7m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NIn#  
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  Qx,jUL#2  
(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。。。) Dk&@AjJga  
PS ,@ \  
>*v!2=  
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 IN2FO/Y@  
ZujPk-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P)h e3  
class unary_op : public Rettype C FqteY"  
  { u Ey>7I  
    Left l; 6BT o%  
public : ;Js-27_0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]<\Ft H  
8:V:^`KaSs  
template < typename T > >gNVL (  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `4V_I%lJ&  
      { $ K>.|\  
      return FuncType::execute(l(t)); y#-mj,e  
    } OmO/x  
9Yg=4>#$  
    template < typename T1, typename T2 > 3=( Gb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RGrra<  
      { Z/nTI 0N{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D;%(Z!  
    } Vo*38c2  
} ; ^^MVd@,i  
Lw EI   
+ D ,Nd=/  
同样还可以申明一个binary_op Y0`=h"g  
 +z/_'DE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gc|?$aE  
class binary_op : public Rettype 4Eq$f (QJ  
  { |fYr*8rH  
    Left l; dq$H^BB+>  
Right r; $6~ J#;  
public :  XI+m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WJ)( *1  
E3X6-J|  
template < typename T > NbPv>/r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tz{W69k+  
      { @"[xX}xK;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JVO,@~~  
    } %W!C  
o/uA_19  
    template < typename T1, typename T2 > V[&4Km9C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 35 /)S@  
      { [gK (x%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~V,~' W  
    } e.X*x4*>~  
} ; 9|19ia@[\  
8*O]  
9H$$Og  
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 >0yx!Iao  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YcJZG|[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |TCHPKN  
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。 6|q\ M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Qs24b  
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。。。 NYS |fa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {Vy2uow0  
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) }cDw9;~D  
下面是修改过的unary_op laVqI|0q  
[v7)xV@c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5&}~W)"9  
class unary_op iwJeV J  
  { ^{L/) Xy5  
Left l; :xdl I`S  
  [kfLT::mT  
public : 5r#0/1ym!  
EA@p]+P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7GN>o@t  
O>P792)  
template < typename T > )TNAgTmqK  
  struct result_1 JO\F-xO  
  { 9b KK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; obYXDj2  
} ; 2)O-EAn  
pwq a/Yi  
template < typename T1, typename T2 > &PJ&XTR  
  struct result_2 Hggp*(AQK  
  { yht|0mZV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "AH1)skB:  
} ; +6cOL48"  
]w2nVC 3  
template < typename T1, typename T2 > 4`(b(DL]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fQZ,kl  
  { yk1.fxik'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N7/eF9  
} 1A>>#M=A  
Y", :u@R  
template < typename T > ;MD6iBD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GEJEhwO;H  
  { eBw6k09C+  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4~;x(e@S  
} p#['CqP8  
F(j vdq  
} ; zCOzBL/1q  
2<18j  
[ArPoJt  
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 GR@jn]50  
好啦,现在才真正完美了。 E_t ^osY&  
现在在picker里面就可以这么添加了: '`.bmiM  
BT?)-wS  
template < typename Right > dEz7 @T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,yZvT7  
  { xx^7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZM:!LkK  
} 37:\X5)z/  
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。 "?_r?~sJx  
!'E{D`A9  
XYeuYLut  
PjL"7^Q&  
@qC](5|TQ  
十. bind ;xp^F KP  
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。 AOvn<Q  
先来分析一下一段例子 1trk  
-Xm/sq(i)%  
Iu<RwB[#Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 58T<~u7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MiB"CcU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u$A*Vsmr  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |&O7F;/_  
我们来写个简单的。 z: x|;Ps!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N~<H`  
对于函数对象类的版本: Yv}V =O%  
n\ l$R!zr  
template < typename Func > C7|z DJ_  
struct functor_trait l$j/Ye]  
  { f$\gm+&hXE  
typedef typename Func::result_type result_type; qXI>x6?*  
} ; RtE2%d$JT  
对于无参数函数的版本: =D1%-ym  
Hchh2  
template < typename Ret > KW1 7CJ@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U_1syaY!  
  { #q[k"x=c  
typedef Ret result_type; *^]lFuX\&E  
} ; :fxG]uf-P  
对于单参数函数的版本: U9uy (KOW  
ups] k?4  
template < typename Ret, typename V1 > 2aROY2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4T]n64Yid  
  { VeLuL:4I  
typedef Ret result_type; 6jdNQC$#B  
} ; =Zg%& J  
对于双参数函数的版本: qB%?t.k7  
1:L _qL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t%xD epFQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h5vvizruy  
  { jJ(()EJ  
typedef Ret result_type; !R{C  
} ; @' V=Vr  
等等。。。 //[zUn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ENmfbJ4d~  
v6Vd V.BI  
template < typename Func > h x _,>\@  
struct func_return p5 !B  
  { 4P1<Zi+<  
template < typename T > epWTZV(1x  
  struct result_1 H)eecH$K  
  { p2(U'x c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !!jitFHzb  
} ; m2j&v$  
SHc<`M'+  
template < typename T1, typename T2 > #osP"~{  
  struct result_2 z2EZ0vZ  
  { -d|Q|zF^x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L)0j&  
} ; b.Yl0Y  
} ; 1WArgR  
H%}ro.u  
e:&+m`OSH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6 /A#P$G  
FCk4[qOp7  
template < typename Func, typename aPicker > |U~m8e&:  
class binder_1 8$c_M   
  { nUgZ]ag=G  
Func fn; 9>@@W#TK~  
aPicker pk; ZmJ!ZKKch  
public : _8-iO.T+2  
#u<^  
template < typename T > ;w\7p a  
  struct result_1 2}NWFM3C  
  {  k|Xxr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k^x[(gw  
} ; R F)Qsa  
WcG!6.U>  
template < typename T1, typename T2 > F|rJ{=x  
  struct result_2 IvW%n(a8^  
  { s8/sH];  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gM0^k6bB8  
} ; _kgGz@/p  
P|:*OM p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sHt PO[h  
XAn{xN pz  
template < typename T > ucVWvXCr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]bPj%sb*@  
  {  D8w:c6b  
  return fn(pk(t)); u$3wdZ2&m  
} 6m=FWw3y  
template < typename T1, typename T2 > O%w"bEr)N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UG]]Vk1d]  
  { |=dmxfj@  
  return fn(pk(t1, t2)); d]kP@flOV  
} -G!W6$Y  
} ; @[:JQ'R=  
li U=&wM>  
5|4=uoA<  
一目了然不是么? st b)Tl^  
最后实现bind I3{koI  
w2 L'j9  
* KDT0;/s  
template < typename Func, typename aPicker > j.'Rm%@u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J?Ed^B-  
  { :9_N Y"P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sSh=Idrx  
} B@:11,.7  
[RZ}9`V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^KBE2C  
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。 zW,Nv>Ac5  
%(9BWO  
十一. phoenix wFgL\[$^|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SP&Y|I$:  
3Zr'Mn  
for_each(v.begin(), v.end(), oicj3xkw?  
( +[=yLE#P%  
do_ ;yc|=I ^  
[ Tb2Tb2C  
  cout << _1 <<   " , " S$=e %c  
] !<ae~#]3 P  
.while_( -- _1), w6^X*tE  
cout << var( " \n " ) "Yk3K^`1T.  
) 7 Q`'1oE?  
); $IuN(#  
|k # ~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A7/ R5p  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor CdTyUl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v Ft]n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uSAb  
z3RlD"F1  
_$W</8 <  
template < typename Cond, typename Actor > 5i 6*$#OM_  
class do_while $'9b,- e  
  { +npcU:(Kg  
Cond cd; v(H CnC  
Actor act; C:]&V*d.v4  
public : ,u^RZ[}  
template < typename T > vPVA^UPNV  
  struct result_1 QO'=O}e  
  { |bHId!d  
  typedef int result_type; v4:g*MD?~  
} ; W w{|:>j  
L5"|RI}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2EHeQ|#  
oic}Go  
template < typename T > m4U7{sE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D92#&,KD  
  { l c<&f  
  do N|pyp*8Z  
    { UF g N@  
  act(t); rCwjy&SuU^  
  } v7"Hvp3w  
  while (cd(t)); 64#6L.Q-c  
  return   0 ; d/Sx+1 "{T  
} W|go*+`W%  
} ; GM5s~,  
ZQd\!K8y^Q  
Yj^| j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Rwy<#9R[x  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 UE3#(:x A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Dn[iA~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 rA*"22v=  
下面就是产生这个functor的类: oNgu- &  
gFsnL*L0  
WsA(8Ck<  
template < typename Actor > ^:b%Q O  
class do_while_actor }ph;~og}y  
  { lS`hJ:  
Actor act; :QSCky*i  
public : \XG18V&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %H-(-v^T*  
#-QQ_  
template < typename Cond > bS0z\!1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nly`\0C  
} ; R+c  {Pl  
`.0QY<;  
Eua\N<!aai  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9w-V +Nf  
最后,是那个do_ a;Nj'M~U  
HWr")%EhD  
!wws9   
class do_while_invoker N6GvzmG#g  
  { `_IgH  
public : 8oI)q4V  
template < typename Actor > `TBI{q[y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d%$'Y|  
  { Y'NQt?h  
  return do_while_actor < Actor > (act); Sm2 |I6  
} Xa._  
} do_; RlU=  
l\W[WQP h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hu .e@7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /J8'mCuC.  
最后来说说怎么处理break和continue '-F }(9M  
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。 Te`Z Qqb  
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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