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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I.4o9Z[?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !Q/%N#  
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, s8r|48I#;  
G{ |0}  
+t9$*i9`L  
B% ]yLJ  
  class filler A:-MRhE9X  
  { ?Aq \Gr  
public : ].TAZ-4s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Mu1H*;_8  
} ; mJ'Q9x"  
(Xak;Xum1  
-a[[1  
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: [Iwb7a0p  
m L#%H(  
xr;:gz!h  
""Ub^:ucD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hc2AGeZr  
>}uDQwX8  
?k|}\l[X1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $] gwaJ:  
p)x*uqSd  
@4O;dFOQ)  
ZaNZUVBh  
二. 战前分析 ! R b  
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。 ~x(1g;!^  
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 E43Gk!/|(  
Wl29xY}`{!  
!ek};~(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a?d)l nk  
  /* --------------------------------------------- */ 5xS ze;  
vector < int *> vp( 10 ); $i|c6&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O<*l"fw3  
/* --------------------------------------------- */ b`9J1p.;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &7fwYV  
/* --------------------------------------------- */ (G E)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u|G&CV#r  
  /* --------------------------------------------- */ vqeWt[W v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7U3b YU~;  
/* --------------------------------------------- */ :rdw0EROy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rfz\DvV d  
M*+MhM-  
tc|`cB3f  
0\y{/P?I$  
看了之后,我们可以思考一些问题: fQ[& ^S$  
1._1, _2是什么? [|vE*&:uO  
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。 @) \{u$  
2._1 = 1是在做什么? 1xBg^  
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。 Q.b<YRZ  
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。 z#j)uD  
O(_a6s+m  
n[E#K`gg'  
三. 动工 doX8Tq   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FX yyY-(O  
San=E@3}v!  
sC< B  
}C'H@:/  
template < typename T > nt5x[xa  
class assignment 5n1aRA1  
  { Qf'%".*=~8  
T value; sOf;I]E|  
public : 1DTA Dh0  
assignment( const T & v) : value(v) {} id" -eMwp  
template < typename T2 > w,s++bV;L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -|FSdzvg  
} ; @[2Go}VF  
b3vPGR  
{9,!XiF.:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )-u0n] ,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `pTCK9  
 gZg5On  
iC.k8r+~  
MjNq8'$"  
  class holder (b*PDhl`+  
  { k^%Kw(/  
public : fqY; > Z  
template < typename T > J^Mq4&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v90)G8|q  
  { ULJV  
  return assignment < T > (t); ov9+6'zya  
} Vzmw%f)_+  
} ; 7<Yf  
L3@upb  
Ld9YbL:  
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: $*k9e^{S  
I\8F.J1_  
  static holder _1; CI}zu;4|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4H]~]?F&  
lG>,&(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bzC| aUGM  
而不用手动写一个函数对象。 'LyEdlC]  
tx9;8K3  
p_g#iH!*  
rYP72<   
四. 问题分析 ;UnJrP-if  
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。 j} .,|7X  
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。 }}Kj b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ElK7jWJ+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~x #RIt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YTk"'q-  
lR8Lfa*/7  
五. 问题1:一致性 jI;iTKjB(  
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?| Z+%w|Sx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^{m&2l&87  
:,f~cdq=  
struct holder uex m|5|  
  { DDwj[' R  
  //  A|90Ps  
  template < typename T > iL6Yk @  
T &   operator ()( const T & r) const ,P.yl~'Al  
  { $-Yq?:  
  return (T & )r; q-lejVS(g  
} 6`JY:~V"  
} ; Ob~7r*q  
bZKlQ<sI  
这样的话assignment也必须相应改动: "N*bV  
IHs^t/;Iv  
template < typename Left, typename Right > F^/b!)4X  
class assignment  L#>^R   
  { er44s^$  
Left l; cOz/zD f5  
Right r; !VoAN5#;  
public : R2` -*PZ_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (]}52%~  
template < typename T2 > ]aDU*tk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?\.DG`Zxc  
} ; D00v"yp%%  
Xk]:]pl4W  
同时,holder的operator=也需要改动: /]@1IC{Lk  
a:V2(nY  
template < typename T > KccIYn~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GX\6J]x=^2  
  { = 9K5f# ;e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .I#ss66h  
} *]#(?W.$w  
+WTO_J7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 QrSF1y'd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >bUxb-8  
:g~X"C1s  
return l(rhs) = r; .gP}/dj  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  nPRv.h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U-6pia /o  
3X>x`  
template < typename Tp > ^Q9;ro*;ck  
class constant_t Wq"5-U;:w  
  { B ?%g@d-;  
  const Tp t; 0tS < /G8  
public : `ttqgv\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ss$/Bh>hN  
template < typename T > TR J5m?x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0 YA  
  { ;_dOYG1  
  return t; AQU^7O  
} G}V5PEF]`  
} ; !+H)N  
5==hyIy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =#so[Pd  
下面就可以修改holder的operator=了 jV 98 2Y  
Pu0 <Clh  
template < typename T > x;@wtd*QB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |?\J,h  
  { A8T75?lL(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GC3WB4iY@U  
} 'wT !X[jF  
|x+g5~$  
同时也要修改assignment的operator() Gv\:Agi  
n1    
template < typename T2 > m/bP`-/,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H/''lI{k)  
现在代码看起来就很一致了。 VtYrU>q  
X"EZpJ'W  
六. 问题2:链式操作 pybE0]   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bB+ 4  
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。 \u$[$R5  
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。 k}hTSL  
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。 |E?,hTRe5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i1JVvNMQ,  
}l<:^lX  
template < typename T > +[B@83  
struct result_1 ,TlYQ/j%h  
  { 5MHc gzyp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E@/* eJ  
} ; 4'# ?"I  
t->I# t7  
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: q(\kCUy!  
_@@.VmZL  
template < typename T > Csf!I@}Z  
struct   ref pB:/oHV  
  { 3XSfXS{lwP  
typedef T & reference; V{C{y5  
} ; W4p4[&c|  
template < typename T > S~hoAl"xb/  
struct   ref < T &> FSD~Q&9&  
  { [9d4 0>e  
typedef T & reference; i)q8p  
} ; {NUI8AL46A  
~s2la~gu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a)QSq<2*  
2?nEHIUT  
template < typename T > 2#Du5d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Cs'<;|r(  
  { z#*> u  
  return l(t) = r(t); S+bpWA  
} 61Wh %8-  
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。 D9JHx+Xf>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ymb{rKkN3  
F$@(0c  
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 $1Qcz,4B|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9@>Q7AUCQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qF Xx/FZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f~:wI9  
最后的布局是: QxT\_Nej*n  
                Add R!rj:f!>  
              /   \ #|/ +znJm  
            Divide   5 r2m&z%N &  
            /   \ u]Z;Q_=  
          _1     3 +-NH 4vUg  
似乎一切都解决了?不。 g\1|<jb3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k [iT']  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 mo"1|Q&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: M{g.x4M@W  
}H:wgy`  
template < typename Right > U+,RP$r@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Sq]QRI/  
Right & rt) const O!P7Wu  
  { JPM~tp?;<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dP?QPky{9  
} D2I|Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y|S>{$W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 JnLF61   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 + />f?+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ART0o7B  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 C!U$<_I\2  
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? wz>[CXpi_  
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: 06z+xxCo  
]CDUHz  
template < class Action > TE6]4E*  
class picker : public Action )E m`kle  
  { "c+$GS  
public : & gcZ4 gpH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {DZ xK(  
  // all the operator overloaded $HCgawQ  
} ; (4|R}jv  
S6Y:Z0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0 \V)DV.i  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =1y~Qlu  
b[J0+l\!"  
template < typename Right > 10xza=a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )iid9K<HB  
  { }WhRJr`a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2R W~jn"  
} frc9   
WF:4p]0~)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @^/aS;B$>  
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。 rBOH9L  
8tVSai8[  
template < typename T >   struct picker_maker Cbp zYv32  
  { 8`6G_:&X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]E)\>Jb  
} ; a_-@rceU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j+e~ tCcN/  
  { o2cc3`*8d  
typedef picker < T > result; `"hWbmQ  
} ; 5nTcd@lX  
qoZ)"M  
下面总的结构就有了: E M`'=<)V  
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。 I0qJr2[X~  
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。 /;{L~f=et)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OMM5ALc(F  
至此链式操作完美实现。 H23 O]r  
\&~YFjB  
q`?M+c*F  
七. 问题3 eoXbZ  
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。 \98N8p;,I  
OCq5}%yU&i  
template < typename T1, typename T2 > f( Dtv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Z#/%y3S  
  { {> 8?6m-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0Lb{HLT  
} Ftd,dqd  
,LP^v'[V7  
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: :KR KD  
e6bh,BwgQq  
template < typename T1, typename T2 > qj `C6_?  
struct result_2 *A4eYHn@  
  { AJE$Z0{q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jVZ<i}h0B  
} ; @rA V;D%  
bC~I}^i\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Lis>Qr  
这个差事就留给了holder自己。 F_m' 9KX4E  
    U^BM5b  
a s('ZD.9  
template < int Order > RgW#z-PZF  
class holder; }S3  oX$  
template <> z1 MT@G)S$  
class holder < 1 > ipl,{  
  { <pjxJ<1 l  
public : <P'FqQ]  
template < typename T > psc Fb$b  
  struct result_1 2ZEGE+0  
  { R&&&RI3{  
  typedef T & result; HZ2W`wo  
} ; 8D,*_p  
template < typename T1, typename T2 > E`V\/`5D  
  struct result_2 K)se$vb6  
  { YYPJ (o\  
  typedef T1 & result; -{8K/!  
} ; ;gSRpTS:  
template < typename T > CaO-aL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5%e+@X;j  
  { )wCNLi>4  
  return (T & )r; j*Pq<[~  
} P\<:.8@$S  
template < typename T1, typename T2 > CswKT 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lw[c+F7  
  { s.Bb@Jq  
  return (T1 & )r1; dFDf/tH  
} 6}e*!,2Xj  
} ; qIQRl1Tw;V  
]d@>vzCO  
template <> X!/Sk1  
class holder < 2 > m 8b,_1  
  { &KAe+~aPm  
public : z\A ),;  
template < typename T > Z+J4 q9^$  
  struct result_1 )7NI5x^$  
  { eh `%E0b}  
  typedef T & result; DyiJ4m}kh  
} ; L YF|  
template < typename T1, typename T2 > &JqaIJh   
  struct result_2 1O NkmVtL  
  { oD9n5/ozo  
  typedef T2 & result; '!8-/nlv1  
} ; I 4?oBq  
template < typename T >  16~E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7 [1|(6$  
  { PWiUW{7z  
  return (T & )r; S#y[_C?H  
} =urGs`\  
template < typename T1, typename T2 > nWY^?e'S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $=N?[h&4  
  { B6k<#-HAT  
  return (T2 & )r2; Pap6JR{7  
} oq+w2yR  
} ; bNVeL$'  
|oXd4  
!Vw1w1  
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> >。 D\-\U E/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M\5|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o5?Y   
iI";m0Ny  
return l(i, j) = r(i, j); +|,4g_(j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @|DQZt  
/0XMQy  
  return ( int & )i; /~{`!30  
  return ( int & )j; pOo016afmA  
最后执行i = j; G#GZt\)F  
可见,参数被正确的选择了。 WJnGF3G>  
wqF?o  
% (y{Sca  
lnyfAq}w  
0>N6.itOz  
八. 中期总结 >9dD7FH  
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: P$#:$U @  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P8,Ps+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R; c9)>8L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QE\ [ EI2  
gYc]z5`  
|2u=3#Jp  
hcj}6NXc  
o6k#neB>=.  
c Rq2 re  
九. 简化 _V-KyK  
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。 f|~{j(.v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !B}9gT  
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: 6p)AQTh>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ic0Y  
  +-*/&|^等 (O5Yd 6u  
2. 返回引用。 bItcF$#!!!  
  =,各种复合赋值等 eMJ>gXA]  
3. 返回固定类型。 GBbnR:hM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :-46"bP.  
4. 原样返回。 tbd=A]B-  
  operator, (?na|yd  
5. 返回解引用的类型。 |h\7Q1,1~2  
  operator*(单目) 4VwF \  
6. 返回地址。 qq| 5[I.?  
  operator&(单目) <h7cQ  
7. 下表访问返回类型。 6:7[>|okQ  
  operator[] E+]9!fDy<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?dgyi4J?=`  
  operator<<和operator>> ,twx4r^  
(j&:  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 X g6ezlW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uw}Rr7q  
*|fF;-#v  
template < typename Left >  p+h$]CH  
struct value_return z~ cW,  
  { /o;M ?Nt6  
template < typename T > faDSyBLo  
  struct result_1 h+FM?ct6}  
  { 7Q}pKq]P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +3)r szb72  
} ; *VZ|Idp  
+WH\,E  
template < typename T1, typename T2 > =:- fK-d  
  struct result_2 lK0ny>RB  
  { r7m~.M+W"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &|/_"*uM  
} ; /T w{JO#Q  
} ; :!%VSem  
Y}:~6`-jj  
UlYFloZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jx: IK  
a5 D|#9  
下面我们来剥离functor中的operator() l|P"^;*zq  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  Aqy w  
u,sR2&Fe  
return l(t) op r(t) )6OD@<r{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kA:mB;:  
return op l(t) #De>EQ%  
return op l(t1, t2) sdFHr4  
return l(t) op s2; ~FK#/  
return l(t1, t2) op p['RV  
return l(t)[r(t)] )^>LnQ_u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o*cu-j3  
3gA%Q`"  
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: 0a~t  
单目: return f(l(t), r(t)); (2g a: }K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ipp_}tl_  
双目: return f(l(t)); !J$r|IX5  
return f(l(t1, t2)); aZFpt/.d  
下面就是f的实现,以operator/为例 a>wCBkD  
m{\ & k  
struct meta_divide ;*A'2ymXUT  
  { S,#1^S  
template < typename T1, typename T2 > 82r8K|L.<y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]I?.1X5d0  
  { d>QFmsh-  
  return t1 / t2; Ds9)e&yYrb  
} bJ ~H  
} ; E }L Hp  
Z(mUU]  
这个工作可以让宏来做: l/.{F;3F  
YvR bM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]3KeAJ  
template < typename T1, typename T2 > \ eV9U+]C`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O)'CU1vMb  
以后可以直接用 dSM\:/t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Hfcpqa  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 H>~CL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) VY?9|};f  
WtT;y|W  
'7iz5wC#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 iq#{*:1  
w,UE0i9I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z)?$ZI@  
class unary_op : public Rettype ;Afz`Se1@  
  { ACszx\[K3  
    Left l; \DB-2*a"  
public : ZpTDM1ro  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !/FRL<mp  
S 'a- E![  
template < typename T >  :eN&wQ5q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BWt`l,nF  
      { VkQ@c;C  
      return FuncType::execute(l(t)); inut'@=G/  
    } 1`cH EAa  
x#1 Fi$.  
    template < typename T1, typename T2 > 1I Xtu   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 56V|=MzX]  
      { 0TU3 _;o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #{i*9'  
    } 6o't3Peh  
} ; %M6 OLq!K  
!eX0Q 2  
i|:!I)(lh  
同样还可以申明一个binary_op VotC YJ  
RGW@@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *+M#D^qo  
class binary_op : public Rettype  N' hT  
  { hU?DLl:bXF  
    Left l; AA\a#\#Z3  
Right r; YWZ;@,W  
public : +%dXB&9x|Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u`MM K4 %  
)[rVg/m  
template < typename T > uwwR$ (\7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const : |'(T[~L  
      { 7=-Yxt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t G_4>-Y#w  
    } ^rWg:fb  
65EMB%  
    template < typename T1, typename T2 > `Ba]i)!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h"FI]jK|}  
      { <-VBb[M#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +O}Ik.w  
    } C`5'5/-.  
} ; 7;jD>wp 9D  
qb>ULP0  
ee {ToK  
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 Fh#QS'[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WZQ2Mi<&1'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B+W7zv  
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。 'ZbWr*bo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5(>=};r+  
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。。。 b\P:a_vq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }gbLWx'iG  
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) 7^dr[.Q[*  
下面是修改过的unary_op sN41Bz$q.  
z; GQnAG@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .psb# 4  
class unary_op ~I|| "$R  
  { eiMP:  
Left l; h;V 4|jM  
  BH:A]#_{  
public : |A&;m}(Mt  
~ZKJ:&f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kg%9&l  
7zu\tCWb  
template < typename T > [qc1 V%g  
  struct result_1 jQ{ @ol}n  
  { h>pu^ `hk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rqe. =+Qs  
} ; &5W;E+Pub  
M<-Q8 a~  
template < typename T1, typename T2 > )7 5 7   
  struct result_2 8T1`9ITl:  
  { T]th3*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Skr (C5T  
} ; Yq ]sPE92  
n ]g"H  
template < typename T1, typename T2 > ~4 fE`-O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a>47k{RSzE  
  { m)A:w.o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^yW['H6V  
} mG~k f]Y  
Lm[,^k  
template < typename T > ?t 'V5$k\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B_[efM<R$  
  { M'%4BOpI6`  
  return OpClass::execute(lt(t)); cKTjQJ#  
} 7r;1 6"  
4X^$"lM  
} ; k A3K   
l8G1N[  
x,C8):\t`B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug bMK X9`*o  
好啦,现在才真正完美了。 ]N 9N][n  
现在在picker里面就可以这么添加了: /?;'y,(Q  
|R.yuSL)(  
template < typename Right > )K[\j?   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h(=<-p @  
  { rd7p$e=i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ph yIea  
} B@*b 9  
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。 Ao\P|K9MyL  
sJLOz>  
D('.17  
UOb` @#  
t`B@01;8A  
十. bind xf&[QG+Ef  
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。 d.? }>jl  
先来分析一下一段例子 4x6n,:;  
>B6* `3v  
lpXGsK H2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} glLVT i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0B(s+#s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z3&}C h  
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。 G4'Ia$  
我们来写个简单的。 S]fu M%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %T]$kF++&  
对于函数对象类的版本: JuSS(dJw  
p q`uB  
template < typename Func > Ah1 9#0  
struct functor_trait 0 h A:=r  
  { 36Lkcda[  
typedef typename Func::result_type result_type; =p_*lC%N  
} ; fHd[8{;P:  
对于无参数函数的版本: o MJ `_  
# ][i!9$  
template < typename Ret > |RL#BKC`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A1/@KC"&{G  
  { .=;IdLO,Bf  
typedef Ret result_type; O[VY|.MEk  
} ; >eA@s}_8  
对于单参数函数的版本: RiQ ]AsTtl  
JwbZ`Z*w  
template < typename Ret, typename V1 > l~"T>=jq3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o6vnl  
  { cCZp6^/<x  
typedef Ret result_type; cTGd<  
} ; fk ,Vry  
对于双参数函数的版本: &Pb:P?I  
FGi7KV=N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V<UChD)N`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Mw0>p5+ cy  
  { vu0Ue  
typedef Ret result_type; {V/>5pz4e  
} ; ,40OCd!  
等等。。。 6C&&="uww  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iv>MIdIm  
#VrIU8Q7'  
template < typename Func > srf}+>u&  
struct func_return 0S4BV%7F  
  { K ~mUO  
template < typename T > K\2{SjL:B  
  struct result_1 74M9z  
  { {]+t<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d#v@NuO6 h  
} ; jn5xYKv  
Ef#LRcG-Z  
template < typename T1, typename T2 > ~bZ =]i  
  struct result_2 d AcSG  
  { tle`O)&uo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O#U maNj/  
} ; 5VV}wR  
} ; @N4~|`?U  
rk8pL[|  
M<Wi:r:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I&+.IK_  
_4N.]jr5  
template < typename Func, typename aPicker > 6&x\!+]F8  
class binder_1 #r9+thyC  
  { B4b'0p  
Func fn; `0NU c)`  
aPicker pk; :dt[ #  
public : b11I$b #  
vb=]00c  
template < typename T > {\(G^B*\  
  struct result_1 <gwRE{6U  
  { ,4H? +|!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :C_/K(Rkl  
} ; `a& L  
WRD z*Zf  
template < typename T1, typename T2 > FFqK tj's  
  struct result_2 I:jIChT  
  { WkuCn T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hq7f"`  
} ; ]W?cy  
U(f@zGV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9Rk(q4.OP  
Ixn|BCi60A  
template < typename T > ?V2P]|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 50MM05aC  
  { :=hL}(~]  
  return fn(pk(t)); +DRt2a #  
} iAH,f5T  
template < typename T1, typename T2 > G %sO{k7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k)3N0]q6  
  { 7SHllZ  
  return fn(pk(t1, t2)); f4p*!e  
} ?c?@j}=?yY  
} ; t#.}0Te7  
C)U4Fr ?E:  
ahXcQ9jzFi  
一目了然不是么? *R+M#l9D`  
最后实现bind ug]2wftlQ  
#+o$Tg  
OFr"RGW"  
template < typename Func, typename aPicker > 2e\"?yOD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2@MpWj4  
  { j(y<oxh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N[Xm5J  
} h~Ir= JV  
6H0kY/quL|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -F/)-s6#!'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Zw)=Y.y!  
fa]8v6  
十一. phoenix Vl$RMW@Ds  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |\Gkhi>;  
N|mggz  
for_each(v.begin(), v.end(), P6%qNR/ x  
( $z OV*O2  
do_ Wg%]  
[ Gd C=>\]  
  cout << _1 <<   " , " ;LgMi5dN  
] k @fxs]Y_L  
.while_( -- _1), roZn{+f  
cout << var( " \n " ) yx#!2Z0hw  
) 4%}iKoT   
); d3a!s  
I.t)sf,  
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: 0Bgj.?l  
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 \gT({XU?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6-$95.Y2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i*l =xW;bM  
!*DY dqQ/  
]hlQU%&  
template < typename Cond, typename Actor > iPCn-DoIS  
class do_while 0 {d)f1  
  {  {y{O ze  
Cond cd; = <A0;  
Actor act; PQi(Oc  
public : 9Pvv6WyKy  
template < typename T > .,VLQ btg  
  struct result_1 v\(6uej^  
  { y:zNf?6&  
  typedef int result_type; kN*I_#  
} ; uCt?(E>  
Wf?[GO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'o= DGm2H  
/V/ )A\g  
template < typename T > kxrYA|x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + i /4G.=*  
  { y]!#$C /  
  do nql{k/6  
    { 8YPX8d8u  
  act(t); iig4JP'h  
  } g^:`h VV  
  while (cd(t));  b utBS  
  return   0 ; 1uyd+*/(xP  
} !mVq+_7]  
} ; W3('1  
a&kt!%p:  
wU/fGg*M2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4j,6t|T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^\S~rW.3_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 /A>nsN?:]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L*rCUv`  
下面就是产生这个functor的类: =~,2E;#X  
Rw63{b/  
Yp3y%n  
template < typename Actor > 19[.&-u"  
class do_while_actor C%%gCPI^y  
  { Aj/EaIq  
Actor act; oFzmH!&ED  
public : cl{mRt0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1;,<UHF8N  
1(i%nX<U  
template < typename Cond > 4UPxV"H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |g !$TUS.  
} ; BNO+-ob-  
O"X7 DgbC  
lQRtsmZ0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pI_:3D xe  
最后,是那个do_ %5n'+-XVj  
^@Qc!(P  
[s] ZT  
class do_while_invoker tp"eXA0n  
  { qjg Z  
public : f"4w@X2F  
template < typename Actor > v@fy*T\3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qJ~fEX  
  { B oiS  
  return do_while_actor < Actor > (act); j]mnH`#BL  
} On[yL$?  
} do_; _0ZBG(  
^ME'D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yKz%-6cpSl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]1[:fQF7/L  
最后来说说怎么处理break和continue _1YC9}  
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。 9.9B#?  
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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