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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q\J,}1<`6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9<]a!:!^  
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, 7yiJ1K<bIt  
m^\TUj  
4`2$_T$ F  
;ggy5?>Qu  
  class filler x@cN3O  
  { K,}w]b  
public : .Nx W=79t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g.#+z'l  
} ; Rh] P8  
{R&ZqEo'D  
;? uC=o>Z{  
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: a%J6f$A#  
vU/ D7  
qG >DTKIU  
I8op>^N"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C@HD(..#  
U06o ;s(  
EH+~].PJd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K{ }4zuZ  
L]2< &%N2  
\w )?SVp  
76#.F  
二. 战前分析 *"G8  
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。 {%']w  
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 d\XRUO[  
$-@$i`Kf/  
CYB=Uq,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wc#:f 8dr  
  /* --------------------------------------------- */ Ha ZFxh-(  
vector < int *> vp( 10 ); bEr.nF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nY) .|\|i  
/* --------------------------------------------- */ de-0?6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZZ A.a  
/* --------------------------------------------- */ i@<~"~>]7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /?zW<QUI  
  /* --------------------------------------------- */ ,bSVVT-b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O5 7jz= r  
/* --------------------------------------------- */ K ar~I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a|N0(C  
J35l7HH  
2A$0CUMb  
~2N-k1'-'  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2%]hYr;  
1._1, _2是什么? coB6 rW  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x|apQ6  
2._1 = 1是在做什么? %9c|%#3  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }?O[N}>,m  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Yn[x #DS  
Jc~E"x  
J7a-CI_Tf  
三. 动工 y-`I) w%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .w FU:y4r  
)Ul&1UYA  
ye r> x  
,eELRzjl  
template < typename T > uU+s!C9r  
class assignment \!X?zR_  
  { j3 P RAe  
T value; AZ8UXq  
public : wd`R4CKhP]  
assignment( const T & v) : value(v) {} -v*x V;[  
template < typename T2 > \FI^ Vk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |z7dRDU}]  
} ; c=t*I0-OVS  
Z oTNm  
urxqek  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *Pb.f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tq E>Zx=X  
Q}uG/HI  
> I%zd/q?  
UIw?;:Y  
  class holder H*qD: N  
  { gO{W#%  
public : [oHOHp/V  
template < typename T > ]]V^:"ne  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const anZIB  
  { rAatJc"0  
  return assignment < T > (t); ;^.9#B,<  
} /2:Q6J  
} ; cJq<9(  
0O ['w<_  
!`h~`-]O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :+pPr Gj"  
bVmvjY4  
  static holder _1; fbL!=]A*3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y_shy6" KH  
?xHtn2(q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '?L%F{g/9  
而不用手动写一个函数对象。 wG6FS  
"w1(g=n  
{1HB!@%,(  
rH^/8|}&s  
四. 问题分析 "11j$E9#\n  
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。 }moz9a  
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。 &@oq~j_7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e6es0D[>5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 - coy@S=.'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~g96o81V  
E#~2wqK  
五. 问题1:一致性 Gm*Uv6?H?  
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?| NFM-)Z57  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Pb=rFas*C  
|=OpzCs  
struct holder b2%blQgo  
  { /op/g]O}  
  // RQJ9MG w  
  template < typename T > $@4e(Zrmo  
T &   operator ()( const T & r) const .i\wE@v  
  { !Ba3` B5l  
  return (T & )r; %[+/>e/m  
} S&`O\!NF  
} ; V?WMj $l<  
gNi}EP5>  
这样的话assignment也必须相应改动: Uc>LFX& -B  
o[H\{a>  
template < typename Left, typename Right > u p7 x)w:  
class assignment QZ9M{Y/  
  { ees^O{ 8  
Left l; R=DPeUy;  
Right r; Cg?I'1]o6  
public : K;kLQ2)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {)jk_&c7  
template < typename T2 > }W)Mwu'W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _/8y1) I  
} ; .k|-Ks|d|  
^K*~ <O-  
同时,holder的operator=也需要改动: aliQ6_  
\c'%4Ao  
template < typename T > !}C4{Bgt*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _fe0,  
  { k@lXXII ?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]qF<Zw7  
} %G^(T%q| m  
7a27^b  
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。 k.h^ $f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )<tzm'Rc  
8:BQHYeJK  
return l(rhs) = r; oO}>i0ax*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6#/LyzZq|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3 pHn_R  
] +sSg=N7i  
template < typename Tp > >dcqPNDg1^  
class constant_t .w=:+msL{(  
  { ?\l!]vu*  
  const Tp t; ^S:cNRSW"  
public : 7n$AkzO0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kkG_ +Y  
template < typename T > FK?mS>G6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R0z?)uU#  
  { 1XC*|  
  return t; Zt7hzW  
} CiHn;-b;  
} ; 23,%=U  
1@s^$fvW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >zN" z)  
下面就可以修改holder的operator=了 6qY\7R2+  
DPR;$yV  
template < typename T > z;``g"dSw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =ulr_i%Xs  
  { / N*HE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f45;fT>   
} &8o  :  
@5JLjCN  
同时也要修改assignment的operator() c4S>_qH  
nDwq!LEx%5  
template < typename T2 > ,Uv{dG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (bM)Nd  
现在代码看起来就很一致了。 ?T$*5d  
/[p?_EX@  
六. 问题2:链式操作 #%9oQ6nO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *tIdp`xT/T  
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。 m[//_TFf]  
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。 -%7Jj;yA  
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\AiT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {yul.m  
iDyMWlV  
template < typename T > yd{Y}.  
struct result_1 "Yc^Nc  
  { MxFt;GgE8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `ja`#%^\u  
} ; #r78Ym'aI  
$4#=#aKW.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <yPq;#z(!  
- I1cAt  
template < typename T > YMd&To0s  
struct   ref a 5~G  
  { /gMa"5?,  
typedef T & reference; .Bm^3A  
} ; #VP-T; Ahe  
template < typename T > 35-DnTv  
struct   ref < T &> H-nFsJ(R!c  
  { EN5G:hD  
typedef T & reference; tU-#pB>H  
} ; %N?W]vbra  
z&6]vN'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n0>5'm%ES  
t1*BWY  
template < typename T > !HT>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %B*<BgJ;4F  
  { ZEXj|wC  
  return l(t) = r(t); +8?R+0P  
} QSl:=Q'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _>Pe]3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c,{&  
5yO#N2jY\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3> n2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pGZl.OI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2Mv)0%,c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cP$wI;P  
最后的布局是: *_<SWTE  
                Add TV$\v@\ =  
              /   \ }+QhW]nO{F  
            Divide   5 6qmo ZAg  
            /   \ E#&c]9QM75  
          _1     3 4F1.D9u  
似乎一切都解决了?不。 TYmUPS$  
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。 f0N)N}y  
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。 Q KDb  
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: c)n0D=  
-E,{r[Sp  
template < typename Right > 7><* 9iOW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R?={{+O  
Right & rt) const 5KA FUR0  
  { hr$VVbOho  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :"y7Weh  
}  ?fqkM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *1 J#Mdd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ->RF`SQu  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 nEa'e5 lg  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Np5/lPb1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =%#$HQ=  
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? /4f 5s#hR  
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: D KMbs   
,~ia$vI}R  
template < class Action > "\R@l Ux.Y  
class picker : public Action ]w&?k:y>  
  { Cs6zv>SR  
public : dmTW]P2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G74a9li@  
  // all the operator overloaded ]'bQ(<^#  
} ; nfCd*f  
zei9,^ C  
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。 b|V4Fp  
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: D^T7pO  
BSq;R G(  
template < typename Right > `hQ!*f6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }GU6Q|s[u[  
  { sQ3ayB`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S:B- nI  
} HnKF#<  
c?3F9 w#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 19YJ`(L`x  
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。 VgC9'"|  
;29XvhS8  
template < typename T >   struct picker_maker D+vl%(g  
  { $M8>SLd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C\hZ;Z1  
} ; Zia|`}peW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U}C#:Xi>$  
  { zdpLAr  
typedef picker < T > result; OrKT~JQVC&  
} ; 6jy n,GU  
j}x O34  
下面总的结构就有了: e>i8=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。 {1-CfQ0 8  
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。 O ]4 x;`)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :R_#'i  
至此链式操作完美实现。 +ouy]b0`t  
>i#_)th"U!  
'%|20 j  
七. 问题3 KohQ6q  
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。 5yN8%_)T  
eABdy e  
template < typename T1, typename T2 > Xy(SzJ %  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D*2p  
  {  pmpn^ZR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s R0e&Y  
} A1s=;qr  
+/UXy2VRt$  
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: Le$u$ulS  
KA*l6`(  
template < typename T1, typename T2 > Q!A3hr$IF  
struct result_2 'frL/[S  
  { p/^\(/\])  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kBQenMm  
} ; : 1f5;]%N  
3x;y}:wQa  
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? C9; X6  
这个差事就留给了holder自己。 `] dx%  
    {p_vR/ yN  
#o |&MV_j  
template < int Order > # *aGzF  
class holder; @Y<ZT;J  
template <> >*Z{@1*h  
class holder < 1 > f8_UIdM7  
  { yp/V 8C  
public : t-gNG!B  
template < typename T > hq[ gj?P  
  struct result_1 v>cE59('0  
  { k2,oyUT=S  
  typedef T & result; x%?*]*W  
} ; ,8-_=*  
template < typename T1, typename T2 > {O,M}0Eg  
  struct result_2  F3r  
  { Ru\Lr=9  
  typedef T1 & result; JX,#W!d  
} ; 3ij I2Zy  
template < typename T > NCpn^m)Q}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bqwW9D(  
  { Mh/>qyS *2  
  return (T & )r; "Ohpb!J9  
} x]01j4HJ  
template < typename T1, typename T2 > ~ z&A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E#F9<=mA)  
  { oHFDg?Z`  
  return (T1 & )r1; Z.OrHg1  
} .p*D[o2 9  
} ; AT'$VCYC(  
vrO$8* sy  
template <> ,( kXF:  
class holder < 2 > 9^*YYK}%  
  { ='||BxB  
public : A VG`r2T  
template < typename T > v.&*z48  
  struct result_1 }eRG$)'  
  { ~I^[rP~  
  typedef T & result; (GOrfr  
} ; "?(Fb_}i  
template < typename T1, typename T2 > \kGtYkctZ  
  struct result_2 7tO$'q*h  
  { nVA'O  
  typedef T2 & result; J9t?]9.,:  
} ; Z/UVKJm>:  
template < typename T > |a:VpM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Uht:wEr  
  { N}<U[nh'  
  return (T & )r; .wOLi Ms  
} JkDZl?x5  
template < typename T1, typename T2 > 'Mhdw}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W_n.V" hN  
  { {%~ Ec4r  
  return (T2 & )r2; hg/&[/eodm  
} d?X6x  
} ; NGZ>:  
2j BE+k"M  
eZkz 1j~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -t#a*?"$w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: QjbPBk Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |3o@I uGt  
zd]L9 _  
return l(i, j) = r(i, j); eL4@% ]o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,/U 9v~  
zszx@`/3  
  return ( int & )i; ~7lvY+k)<  
  return ( int & )j; *fX)=?h56  
最后执行i = j; UimZ/\r  
可见,参数被正确的选择了。 `3s-\>  
y+x>{!pw  
j!n> d  
KA2B3\  
3<E$m *  
八. 中期总结 xF31%b`z:  
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: 7B :aJfxM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oob0^}^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /Loe y   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }=4".V`-o  
64s;6=  
_( Cp   
oIgj)AY<  
j"=jK^  
m,q<R1  
九. 简化 bv];Gk*Z-  
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。 >p:fWQ6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O:R{4Q*5  
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: $QnfpM%+=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0P >dXd)T  
  +-*/&|^等 yln.E vJjD  
2. 返回引用。 E:OeU_\  
  =,各种复合赋值等 AtYYu  
3. 返回固定类型。 Tr!X2#)A!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N^at{I6C  
4. 原样返回。 KPqI(  
  operator, Im#$iPIvT  
5. 返回解引用的类型。 4 l(o{{  
  operator*(单目) *r3vTgo$  
6. 返回地址。 y~ LVK8  
  operator&(单目) y>PbYjuIU  
7. 下表访问返回类型。 @>ZjeDG>  
  operator[]  e:R[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UGgi)  
  operator<<和operator>> t9{EO#o' k  
yh<aFYdk  
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。 =,]M$M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r&RSQHa)  
^Y |s^N  
template < typename Left > =c 4U%d2  
struct value_return J6P Tkm}^  
  { q;JQs:U!  
template < typename T > ;hDr+&J|  
  struct result_1 HPB1d!^  
  { )YnN9"8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mYX) =B{  
} ; $Yc9><i  
^f]pK&MAmN  
template < typename T1, typename T2 > WLb7]rCTp  
  struct result_2 ?sE21m?b-  
  { gV BV@v!W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $!w%=  
} ; (%, '  
} ; @su,w,xLS  
nX'.'3  
".IhV<R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .}s a2-  
WH*&MIjAr/  
下面我们来剥离functor中的operator() 4Rq"xYGXh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z0KA4O$eL  
Cv33?l-8%_  
return l(t) op r(t) *^()el,d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 471}'3  
return op l(t) *uR'eXW  
return op l(t1, t2) cB^lSmu5  
return l(t) op L zC~>Uj  
return l(t1, t2) op O*7 pg  
return l(t)[r(t)] f0+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DK;-2K  
g= 8e.Y*Fr  
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: ?Fu.,srt  
单目: return f(l(t), r(t)); 5N0H^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g> f394j  
双目: return f(l(t)); 8qveKS]vZ  
return f(l(t1, t2)); zT8K})#  
下面就是f的实现,以operator/为例 T8LwDqio  
F_`Gs8- VH  
struct meta_divide iDr0_y*t  
  { we3t,?`rk7  
template < typename T1, typename T2 >  3@*8\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u#<]>EtbB  
  { 1)y}.y5S  
  return t1 / t2; (X/JXu{  
} "^`AS"z'  
} ; 62) F  
v80 e]M!  
这个工作可以让宏来做: he@swE&  
3V]a "C   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |>)mYLN!y  
template < typename T1, typename T2 > \ gC.T5,tn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qI9 BAs1~}  
以后可以直接用 lKcnM3n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6*tGf`Pfdw  
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 lx SGvvP4  
(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。。。) cqDnZ`|6  
G(i/ @>l  
wB@A?&UY  
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 ,O(uuq  
&I8ZVtg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L`6`NYR  
class unary_op : public Rettype (#~063N,#  
  { +}]xuYzo  
    Left l; hdzaU&w  
public : p6p_B   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hI$an%Y(  
A]1](VQ)4  
template < typename T > oVdmgmT.Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <>cajQ@  
      { G6FknYj  
      return FuncType::execute(l(t)); DwPl,@T_i\  
    } qmhHHFjQ  
Em;zi.Y+V  
    template < typename T1, typename T2 > .3#Tw'% G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iM-@?!WF  
      { NR" Xn7G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hz!.|U@,{<  
    } {dDU^7O  
} ; Q =Z-vTD+  
j1)w1WY0@  
:7gIm|2"]  
同样还可以申明一个binary_op {8eNQ-4I  
_:J! |'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q4{ 6@q  
class binary_op : public Rettype yd $y\pN=<  
  { K\#+;\V  
    Left l; h1xYQF_`Z  
Right r; S[Et!gj:  
public : /n_N`VJ7H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HjrCX>v  
lq74Fz&(  
template < typename T > ^c*'O0y[D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s&4Y+dk93  
      { &}<IR\ci  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $4m{g"xL  
    } z?7pn}-  
Lq:Z='Kc  
    template < typename T1, typename T2 > ]`%cTdpLj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C 7v 8  
      { : 7'anj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >Gkkr{s9  
    } =Z2sQQVS  
} ; tq{ aa  
rc"yEI-``"  
qSON3Iid  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^vUdf.n9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9!tRM-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ."${.BPn~  
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。 6H@=O 1W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]O^!P,l)"  
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。。。 g94NU X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "~tEmMz  
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) b1-JnEc  
下面是修改过的unary_op =KkHck33  
JVRK\A|R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6u7>S?  
class unary_op nCt:n}+C7  
  { > #SQDVFf  
Left l; ."dmL=  
  X=lOwPvP  
public : |VIBSty2d  
k z<We/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VgOj#Z?K  
ds`a6>746  
template < typename T > bV}43zI.  
  struct result_1 vI4St;  
  { t ;(kSg.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wJip{  
} ; {{j?3O//  
Wcbb3N$+  
template < typename T1, typename T2 > +PjH2  
  struct result_2 vV8}>  
  { _jp8;M~Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F9N)UW:w  
} ; M%Ov6u<I8  
tT'+3  
template < typename T1, typename T2 > aB.`'d)V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7cH[}v`pn  
  { %c):^;6p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]*?qaIdqu  
} |:C=j/f   
'6WaG hvO  
template < typename T > 1qtu,yIf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (h%!Kun  
  { T0i_X(_  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]oj 2  
} :Fm)<VN"  
L9(fa+$+#  
} ; Ga"t4[=I  
p3&w/K{L6w  
G}d@^9FkE  
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 r\Zz=~![<  
好啦,现在才真正完美了。 ;kY'DKL(  
现在在picker里面就可以这么添加了: !>+YEZ"  
|d&a&6U:  
template < typename Right > *22}b.)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >zVj+  
  { QOMh"wC3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {'T=&`&OF  
} Q u{#4qToA  
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。 1t6VS 3  
5\lOZYHX  
mJp)nF8r~  
<GT&q <4w  
|}t[- a  
十. bind ;vnG  
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。 \^i/:  
先来分析一下一段例子 C[gy{40}  
CNQ>J`4  
yc?+L ;fN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C[z5& x2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t[|^[%i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q3n(Z  
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。 Hn+w1v&3  
我们来写个简单的。 rfku]A$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >d%;+2  
对于函数对象类的版本: dX?8@uzu  
Q)#+S(TG  
template < typename Func > lku}I4  
struct functor_trait Q E1DTU  
  { eJlTCXeZ|  
typedef typename Func::result_type result_type; 3!ZndW SHV  
} ; A@^Y2:pY  
对于无参数函数的版本: d#'aTmu!  
-AWL :<  
template < typename Ret > eX;C.[&7;8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CvS}U%   
  { Z(k7&^d  
typedef Ret result_type; )OpB\k  
} ; d ]R&mp|'  
对于单参数函数的版本: wGr5V!  
 !*5vXN  
template < typename Ret, typename V1 > 3=SIIMp7=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )*Xd  
  { *z&m=G\  
typedef Ret result_type; /{QR:8}-Q  
} ; l.NV]up +  
对于双参数函数的版本: b ;A(6^V  
uczOSd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '[g@A>xDvW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R-5EztmLae  
  { XpFW(v  
typedef Ret result_type; ;n0VF77>O  
} ; h2<Y*j  
等等。。。 JL.noV3q$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =wE1j  
Pv,Q*gh`  
template < typename Func > LX5, _`B  
struct func_return ]#x!mZ!  
  { b+7!$  
template < typename T > Y=94<e[f"  
  struct result_1 f sRRnD  
  { <_(UAv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; av~dH=&=  
} ; &iYy  
XqX6UEVR4  
template < typename T1, typename T2 > 9[31EiT  
  struct result_2 6_1v~#  
  { |:Q`9;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +a7J;-|  
} ; rRgP/E#_  
} ; ksb.]P d.  
Twl>Pn>  
!A@Ft}FB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jr,j1K@_t  
OcWy#,uC  
template < typename Func, typename aPicker > t{A/Lq9AM  
class binder_1 lM/)<I\8  
  { Ni bOtIZ  
Func fn; , z8<[Q-#  
aPicker pk; vK@t=d  
public : L!2BE[~  
+OM`c7M:  
template < typename T > EdgcdSb7  
  struct result_1 ,j^z];  
  { <B"M} Y>_P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N3O~_=/v?  
} ; 1T96W :   
~m@v ~=  
template < typename T1, typename T2 > dB`3"aSN7  
  struct result_2 uj 6dP  
  { (x"TM),Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `*Ar6  
} ; &T"X kgU5  
hqr V {c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t.f#_C\  
mV\QZfoF  
template < typename T > L&*/ s&>b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %UV'HcO/gp  
  { BM6 J  
  return fn(pk(t)); AiMD"7 )c  
} E}&Z=+v}  
template < typename T1, typename T2 > F^knlv'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kWkAfzf4a  
  { YTWlR]Tr6?  
  return fn(pk(t1, t2)); ~x}/>-d  
} >'\cNM~nf  
} ; mI;#Zq_j  
? dD<KCbP,  
5yC$G{yV  
一目了然不是么? HZ>8@AVa\  
最后实现bind WrzyBG_  
ah1DuTT/G  
8+gti*C?\  
template < typename Func, typename aPicker > %x Xib9J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) io8c[#"uU  
  { f[}N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n4* hQi+d  
} 1a|Z!Vzi  
?=C?3R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <[N"W82p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w"p,6Ew  
R[ 'k&jyi  
十一. phoenix JYQ.Y!X1O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7x,c)QES`  
67916  
for_each(v.begin(), v.end(), z@\r V@W5  
( *&i SW~s  
do_ [5KzawV  
[ HkH!B.H]  
  cout << _1 <<   " , " ^Md]e<WAp  
] WGG Va  
.while_( -- _1), mn5"kYy?  
cout << var( " \n " ) M@LI(;  
) !kzC1U  
); }M9R5!=q  
+W=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =e<;B_ ~.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor iymOq9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W`$D*X0*o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |(mr&7O  
-]!m4xvK  
v7;zce/~  
template < typename Cond, typename Actor > ,}9G|$  
class do_while *)PCPYB^  
  { bC[TLsh7{2  
Cond cd; %j '_I\  
Actor act; >,ThIwRN  
public : +@:$7m(V  
template < typename T > LdSBNg#3  
  struct result_1 .iDxq8l  
  { vSu|!Xb]  
  typedef int result_type;  pt`^4}  
} ; %]~XbO  
K2= `.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pI__<  
l?_h(Cq<  
template < typename T > i{['18Q$F3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OK=lp4X  
  { 8XwZJ\5  
  do "X\|!Mxh  
    { X)-9u8  
  act(t); .I6:iB  
  } }7`HJ>+m)H  
  while (cd(t)); H<^*V8J 'w  
  return   0 ; $Vu %4kq  
} ]e*Zx;6oi  
} ; 81O\BO.T  
u!&w"t61Nd  
OHz>B!`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /zB;1%m-  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H(eGqVAq,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M7$ h  
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。 Mn<G9KR  
下面就是产生这个functor的类: y;0k |C   
! OM P]  
.d\<}\zZ7J  
template < typename Actor > GrwoV~  
class do_while_actor ul{u^ j  
  { buIy+  
Actor act; [G(}`u8w"  
public : _`Ojh0@00  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WK{{U$:$  
&e#>%0aS  
template < typename Cond > <NIg`B@'s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; / 7EeM{,~  
} ; 3YtFO;-  
;n-)4b]\  
iSm5k:7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mw^Di  
最后,是那个do_ SUSam/xeg"  
Fv[. %tW  
<tT*.nM\  
class do_while_invoker -3YsrcJi  
  { |sM#nhxK  
public : (9;qV:0`  
template < typename Actor > Gi<ik~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6 (:^>@  
  { X >i`z  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ch`nDIne  
} (<u3<40[YN  
} do_; vV2px  
aFI?^"L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,bv?c@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3 cd5 g  
最后来说说怎么处理break和continue d+9T}? T:*  
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。 R]oi&"H@r)  
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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