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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \)o.Y zAo@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8-k`"QI=  
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, EQd<!)HZ  
1y wdcg  
19y,O0# _  
3#dz6+  
  class filler Cc%{e9e*  
  { @H4]Gp ]  
public : fsw[ R0B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b6Z3(!] ]  
} ; |#< z\u }  
` V [4  
C,$o+q*)W9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: oA7DhU5n  
2@ 9?~?r  
G/(,,T}eG  
<DR! AR)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _Y]Oloo('  
Cojs;`3iF:  
GQhy4ji'z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^dhx/e%s  
tvFe_*Ck  
d4^x,hzV  
' 7oCWHq[  
二. 战前分析 ITqAy1m@C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6_u!{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7qUg~GJX  
vazA@|^8  
&p_iAMn:9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n^l*oEl  
  /* --------------------------------------------- */ 6m(? (6+;K  
vector < int *> vp( 10 ); 8M,@Mb n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )R'%SLw  
/* --------------------------------------------- */ QKts-b[3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~]d9 J  
/* --------------------------------------------- */ JA9NTu(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jXALL8[c  
  /* --------------------------------------------- */ (GpP=lSSeY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [M%? [E}>  
/* --------------------------------------------- */ ,]:< l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a:UkVK]MP  
r4K9W9 0  
4K7ved)  
W#NZnxOX"  
看了之后,我们可以思考一些问题: \#Jq%nd  
1._1, _2是什么? -=gI_wLbM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %W7%]Z@j  
2._1 = 1是在做什么? fKr_u<|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 v^s?=9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0|j44e }  
G"-V6CA[  
D86F5HT}}  
三. 动工 nw`rH*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YsVKdh  
e Ru5/y~  
quaRVD>s +  
'<<@@.(f  
template < typename T > {^N,$,Ab.  
class assignment O#18a,o@  
  { DeNWh2  
T value; Fv %@k{  
public : $/g`{O I]K  
assignment( const T & v) : value(v) {} a.gMH uL  
template < typename T2 > U>.5vK.+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >]gB@tn[  
} ; LiQH!yHW  
;}U]^LT=  
8J$1N*J|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *aWh]x9TlU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment " j?xgV  
!> +Lre@  
%5KK#w "  
/<$|tp\Rc  
  class holder _RxnB?  
  { fS|e{!iI"  
public : dJnKa]X  
template < typename T > ^%Cd@!dk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P, l (4  
  { W% Lrp{  
  return assignment < T > (t); =EA @  
} {Ke IYjE  
} ; 2 YWO'PL  
qM26:kB{  
q5EkAh<PD|  
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: SnXM`v,  
I{U|'a  
  static holder _1; ts@$*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G9QvIXRi  
H*3u]Ebh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q#ksf h!D  
而不用手动写一个函数对象。 PHI c7*_  
*?uUP  
;'V[8`Z@  
o~9*J)X5i  
四. 问题分析 i>CR{q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >!" Sr3,L  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Nv;'Ys P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W1 xPK*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tK{#kApHGG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <zvtQ^{]  
_4SZ9yu  
五. 问题1:一致性 hslT49m>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lV 4TFt ,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7SYe:^Dx  
2h*aWBLk  
struct holder )T gfd5B  
  { 4h--x~ @  
  // 04v ~ K  
  template < typename T > VZ`YbY  
T &   operator ()( const T & r) const tS3&&t  
  { I/A%3i=H  
  return (T & )r; g5Io=e@s  
} uTrzC+\aU  
} ; }{:}K<  
b3%a4Gg&  
这样的话assignment也必须相应改动: Lwf[*n d  
uBg#zx  
template < typename Left, typename Right > W  wj+\  
class assignment lnjs{`^  
  { "10\y{`v^  
Left l; [] "bn9 +  
Right r; )t-P o'RW  
public : _1$Y\Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `}sFT:1&  
template < typename T2 > rZ-< Ryg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1)ij*L8k  
} ; tlvZy+Blv  
G^K;+&T  
同时,holder的operator=也需要改动: 4K`b?{){+a  
3y2L! &'z  
template < typename T > [`tNa Vg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .:Wp9M  
  { `<<9A\Y-f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >>C S8  
} zlQBBm;fE  
3%o}3.P,:@  
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。 Lp|n)29+du  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y,n.(?!*  
-OD&x%L*{3  
return l(rhs) = r; `#`C.:/n  
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。 ..'"kX:5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8 E l hcs  
3jJV5J'"  
template < typename Tp > 5{1=BZftZ  
class constant_t Zn)o@'{}{  
  { -}oH],C  
  const Tp t; ]qq2VO<b  
public : \' A- Lp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j%]sym  
template < typename T > R!X+-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gC kR$.-E  
  { ZDI?"dt{  
  return t; O6b+eS  
} ?LU>2!jN  
} ; FrLv%tK|  
UEYJd&n0CB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C;U4`0=8  
下面就可以修改holder的operator=了 3syA$0TZt  
a;~< iB;3"  
template < typename T > /#eS3`48  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mOTA  
  { &P35\q   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yn(bW\  
} /6y{ ?0S  
+N2ILE8[<  
同时也要修改assignment的operator() g@/}SJh/>  
TEj"G7]1$A  
template < typename T2 > xy&*s\=:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wzoT!-_X  
现在代码看起来就很一致了。 PX/^*  
NzM,0q  
六. 问题2:链式操作 L|-|DOgw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3X',L*f  
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。 e(b$LUV  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r6aIW8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2* T Ir  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D88IU9V&n  
r[7*1'. p  
template < typename T > Z}>;@c  
struct result_1 5^ ubXA  
  { G6x'Myg I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; itiSZL,  
} ; .~rg#*]^  
KV6D0~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P (Y\l  
[4dX[  
template < typename T > H`q[!5~8  
struct   ref W.D>$R2  
  { t pxk8Ys  
typedef T & reference; @uQ *$  
} ; {'{9B  
template < typename T > wHx_lsY;   
struct   ref < T &> 9 p^gF2?k  
  { ZIh)D[n  
typedef T & reference; cdSgb3B0  
} ; Ja/  
`@:TS)6X0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TpYh)=;k  
Pl`Nniy  
template < typename T > oY; C[X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eC6wrpZO  
  { pY\ =f0]  
  return l(t) = r(t); *1_Ef).  
} 3%Q9521  
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。 #@1(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4HGS  
ST g} Z  
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 ^%LyT!y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;$4&Qp:#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2hryY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7+X~i@#rU  
最后的布局是: |}<Gz+E>  
                Add Y Ztd IG  
              /   \ uNw9g<g:V[  
            Divide   5 0O]v|  
            /   \ X2:23j<  
          _1     3 WlGT&m&2  
似乎一切都解决了?不。 Wa&!1' @  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 [U"/A1p  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !gfd!R  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: aS\$@41"  
;mwnAO  
template < typename Right > %p&y/^=0I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -g|ji.  
Right & rt) const @^ m0>H  
  { fd>&RbUp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); asCcBp  
} yg~@} _C2_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~ ^   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tp&|*M3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 A%^7D.j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 @tD (<*f+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m_`%#$s}  
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? >&7^yXS  
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: ?`O^;f  
_./s[{ek  
template < class Action > {I?)ODx7qC  
class picker : public Action 'ShK7j$  
  { 6Q_A-X3hk  
public : ev_'.t'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /5j5\F:33  
  // all the operator overloaded R*S:/s  
} ; Y#=MN~##t  
T5.^ w  
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。 >V]9<*c  
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: ,j.bdlI#  
Cz9MXb]B  
template < typename Right > 3hUP>F8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JAXD\StC  
  { mF jM6pmo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AS;qJ)JfzQ  
} @' ;.$  
Aq3\Q>klH)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6h %rt]g  
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。 OIjSH~a.  
6CW5ay_,  
template < typename T >   struct picker_maker x',6VTz^  
  { &`tAQN*Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~<s^HP2U{  
} ; urCTP.F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;ny9q  
  { jF/S2Ty2  
typedef picker < T > result; 8]R{5RGy  
} ; g]`YI5  
K' <[kh:cl  
下面总的结构就有了: _5x]BH6f  
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。 BpYxH#4  
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。 Y~UAE.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Zzz94`  
至此链式操作完美实现。 <1<xSr  
&oy')\H  
W7!iYxO  
七. 问题3 j:/Z_v'  
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。 }N$f=:iI  
EUQtl_h/H  
template < typename T1, typename T2 > 8Gnf_lkI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uKvdL "  
  { mdEl CC0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i*@PywT"i3  
} G43r85LO  
aJA(UN45  
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: R<{Vgy  
&/"a E  
template < typename T1, typename T2 > > TBXT+  
struct result_2 zR]!g|;f  
  { vZ.<OD4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; < *;GJ{  
} ; P?P.QK  
 Y#~A":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? a'dlA da  
这个差事就留给了holder自己。 %d(= >  
    8"ZS|^#  
$gD8[NAIx=  
template < int Order > z0SF2L H  
class holder; |g!d[ct]  
template <> ^m&P0  
class holder < 1 > =+ >>l0=_v  
  { @h!Z0}d X(  
public : h& }iH  
template < typename T > kw]?/s`  
  struct result_1 Z[ (d7  
  { 6yMZ2%  
  typedef T & result; "d0=uHd5\  
} ; 6ST(=X_C  
template < typename T1, typename T2 > C])s'XTs  
  struct result_2 IOdxMzF`m  
  { *L$_80  
  typedef T1 & result; " r o'?  
} ; k{N!}%*2  
template < typename T > NX.5 u8Pf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  ms&1P  
  { 0H_uxkB~  
  return (T & )r; v~x4Y,m%  
} OHsA]7S  
template < typename T1, typename T2 > ci$J?a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ef28  
  { ~ &Ne P  
  return (T1 & )r1; xz.Jmv  
} m|c [C\)By  
} ; #vga qe9  
:Q ]"dbY^  
template <> NlKVl~_ C  
class holder < 2 > ^7YNM<_%@  
  { )Se$N6u-  
public : fi`\e W  
template < typename T > Z${eDl6i  
  struct result_1 [YHtBM:y  
  { (=Kv1 HaD  
  typedef T & result; qxu3y+po]  
} ; \U>&W  
template < typename T1, typename T2 > 3]mprX'  
  struct result_2 T]-MrnO  
  { [xr^t1  
  typedef T2 & result; 09jE7g @X}  
} ; LR>s2zu-  
template < typename T > U$& '>%#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vIOGDI>  
  { 2%`= LGQC  
  return (T & )r; G:tY1'5  
} 4_ U"M@  
template < typename T1, typename T2 > dgoAaS2M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OoH-E.lp  
  { W.jXO"pN  
  return (T2 & )r2; .O5V;&,  
} Mh5> hD  
} ; m} s.a.x  
Rk3 bZvj3  
AguE)I&m  
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> >。 F=1 #qo<?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yxp,)os:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :;]9,n  
A`Y^qXFb`  
return l(i, j) = r(i, j); d!0rq4v7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .7g h2K  
Wtc ib-  
  return ( int & )i; !W@mW 5J|  
  return ( int & )j; -8Mb~Hfl0  
最后执行i = j; TaBya0-  
可见,参数被正确的选择了。 DR}I+<*%aD  
_Tor9Tj  
nM2<u[{gF  
?<C(ga  
(b<0=U   
八. 中期总结 7)r]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: 3J &R os  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dVEs^ZtI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eDZ8F^0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \?T9 v  
C:5- h(#  
Fw\Z[nh  
ckA\{v  
0ck3II  
i:0v6d  
九. 简化 Qa )+Tv  
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。 2WFZ6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $a*7Q~4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =N\; ?eF(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D4 8e30  
  +-*/&|^等 ?8"* B^*Sh  
2. 返回引用。 X%IqZ{ {  
  =,各种复合赋值等 -GPJ,S V>  
3. 返回固定类型。 U\?D;ABQ%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 49&i];:%7%  
4. 原样返回。 S1U0sP@o  
  operator, 7UMZs7L$  
5. 返回解引用的类型。 0HoHu*+FX  
  operator*(单目) pS ](Emn`.  
6. 返回地址。 :)lG}c  
  operator&(单目) e,e(t7c?d  
7. 下表访问返回类型。 'QT~o-U  
  operator[] kWZY+jyt P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W{"sB:E  
  operator<<和operator>> 018SFle  
BA2"GJvfIA  
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。 )/;+aDk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :.e'?a  
&`l\Q\_[@  
template < typename Left > B&6NjLV  
struct value_return =?6c&Z  
  { @9HRGxJ=}  
template < typename T > : "| /  
  struct result_1 (6ga*5<  
  { h2Nt@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; : x&R'wX-  
} ; Gc`PO  
H@ 1'El\9  
template < typename T1, typename T2 > =6Ok4Z  
  struct result_2 H}F UgA;  
  { ^:{8z;w!(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xX%ppD7  
} ; \(i'iC  
} ; l[$GOLeS  
cj>UxU][eS  
7s?#y=M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7! >0  
FAdTm#tgW]  
下面我们来剥离functor中的operator() . f ja;aG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wBXa;.  
M\m:H3[  
return l(t) op r(t) )Ri!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Lxp}o7>K  
return op l(t) zK5&,/  
return op l(t1, t2) ,6;n[p"h|r  
return l(t) op *pwkv7Z h  
return l(t1, t2) op 6^LXctW.  
return l(t)[r(t)] ):G%o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6T$=(I <4  
, yltt+ e  
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: AyO%,6p[  
单目: return f(l(t), r(t)); i#*[, P~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uAA2G\3  
双目: return f(l(t)); b_~XTWP$l  
return f(l(t1, t2)); `&D#P%  
下面就是f的实现,以operator/为例 RBrb7D{  
=Q(J!f  
struct meta_divide hAf/&yA@  
  { kFp^?+WI%H  
template < typename T1, typename T2 > c36p+6rJk=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'z"vk  
  { /Y y)=~t{  
  return t1 / t2; @\?ub F  
} 5,gT|4|B\g  
} ; (&SU)Uvu  
~6t!)QATnp  
这个工作可以让宏来做: $vu*# .w  
-n9&W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^\ x'4!W  
template < typename T1, typename T2 > \ 0!3. .5==  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -H6[{WVW!  
以后可以直接用 m~ ah!QM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IQO|)53)  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >g{&Qx`&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) P_A@`eU0  
wH o}wp  
1;(h0j  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 JW[6 ^Rw  
 b M1\z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |iH MAo  
class unary_op : public Rettype g&  e u  
  { EU[eG^/0@  
    Left l; dB_0B .  
public : AE7 7i,Xa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N4ZV+ |  
({j8|{)+  
template < typename T > rgVRF44X{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P$U" y/  
      { h_(M#gG  
      return FuncType::execute(l(t)); Wz' !stcp  
    } We{@0K/O  
MMFg{8  
    template < typename T1, typename T2 > G*N[tw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Qo37B2  
      { Mm@G{J\\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |)!f".`  
    } z+yq%O  
} ; kZG.Id  
d MR?pbD  
v`,!wS  
同样还可以申明一个binary_op OlCqv-B2&  
"HJ^>%ia  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > < 9,h!  
class binary_op : public Rettype MG vz-E1e  
  { s9+):,dKP  
    Left l; jXeE]A"  
Right r; T>asH  
public : 4 -tC=>>wc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S&}7XjY  
{d[Nc,AMb  
template < typename T > g}0K@z3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U&#` <R_0  
      { VP A+/5TW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9\.0v{&v  
    } eI:[o  
f/J/tt  
    template < typename T1, typename T2 > ,7j8+p|},  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G~5pMyOR  
      { |2l-s 1|y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -0CBMoe  
    } INr1bAe$  
} ; teS>t!d  
fc3nQp7  
ym{@w3"S  
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 5Qq/nUR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {C 5:as  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eP]y\S*P  
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。 7.Y;nem:(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HZAT_  
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。。。 'l^Bb#)"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vm|u~Yd,s  
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) +H3~Infr4f  
下面是修改过的unary_op `;}`>!8j  
A:(|"<lA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vbv^@Kp  
class unary_op 89:nF#  
  { cIwX sx  
Left l; w317]-n  
  ="$w8iRU  
public : A.r7 ks  
&b#d4p6&l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U6/7EOW,  
Jt5V{9:('  
template < typename T > <=n;5hv:  
  struct result_1 bpBn3f`?*  
  { [`GSc6j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  PFX,X  
} ; oUnb-,8n  
9$$  Ijf  
template < typename T1, typename T2 > VkJ">0k  
  struct result_2 4nm.ea|  
  { ^rJTlh 9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &pzL}/u  
} ; )L9eLxI  
Trs~KcsD  
template < typename T1, typename T2 > E'\gd7t ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *}89.kCBF  
  { )(G<(eiD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tlQ6>v'  
} W]eILCo  
l!:bNMd  
template < typename T > #k9&OS?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tM"vIz 05  
  { dQIF '==6  
  return OpClass::execute(lt(t)); =7+%31  
} K uwhA-IL  
:-d#kU  
} ; legWY)4D;  
b~&cYk'  
.fzyA5@l  
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 D 1.59mHsD  
好啦,现在才真正完美了。 Nmx\qJUR(  
现在在picker里面就可以这么添加了: ` 1+*-g^r  
(m2%7f.I  
template < typename Right > 1SjVj9{:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q,ie)`  
  { <2]h$53y!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CCG 5:xS  
} fh`Y2s|:7R  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6k0Awcr  
nX:E(9q7c  
"}_ J"%  
 ="]r{  
.<QKQ%-  
十. bind sd\}M{U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =iW hK~S  
先来分析一下一段例子 RCTqV.L  
CfW#Wk:8J  
_XZK2Q[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a.<XJ\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {BlTLAKm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s7yKx g+`{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !y_L~81?  
我们来写个简单的。 &5K3AL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lB _9b_|2  
对于函数对象类的版本: ?:/J8s [O  
Gs"lmX-{$j  
template < typename Func > |rJN  
struct functor_trait o% +w:u.  
  { gtH^'vFZ  
typedef typename Func::result_type result_type; U $#^ e  
} ; 'E#L6,&  
对于无参数函数的版本: H 2I  
x(u.(:V  
template < typename Ret > -}TP)/ !,*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [cDDZ+6  
  { (zsmJe  
typedef Ret result_type; aW:*!d#  
} ; >AV9 K  
对于单参数函数的版本: 3q/"4D  
j6^.Q/{^  
template < typename Ret, typename V1 > ^kK")+K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pWzYC@_W  
  { a`yCPnB(  
typedef Ret result_type; 4;~xRg;u&*  
} ; ww %c+O/  
对于双参数函数的版本: DOtz  
H$?MPA-c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~L&z? 'V  
  { |goBIp[  
typedef Ret result_type; Ow?~+) 4  
} ; a?Fz&BE  
等等。。。 @}UOm- M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O(evlci  
N@0/=B[n  
template < typename Func > c%G~HOE=B  
struct func_return rYPuo  
  { n.N0Nhd  
template < typename T > Kc] GE#~g  
  struct result_1 r9}(FL /)b  
  { (~\HizSl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fATnza  
} ; 9ox5,7ZQ  
S9:ij1  
template < typename T1, typename T2 > y46sL~HRv  
  struct result_2 IH*G7;  
  { te;bn4~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; clqFV   
} ; q) 5s'(  
} ; i|H^&$|  
ii`,cJl  
'O~_g5kC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 De$Ic"Z9L  
M Ir[_  
template < typename Func, typename aPicker > # .&t'"u  
class binder_1 9_*3xu<7i  
  { ~]%re9jGW  
Func fn; rr1,Ijh{D  
aPicker pk; F'<XB~ &o  
public : 7zQGuGo(  
l66 QgPA  
template < typename T > 4t*VI<=<[  
  struct result_1 w'i+WEU>l  
  { BThrv$D}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #m7evb5eg*  
} ; hHEn  
l;z+E_sQ  
template < typename T1, typename T2 > )@ B !  
  struct result_2 W:f)#'  
  { @B+8' b$9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y\6C9%.  
} ; G?s;L NR  
2CtCG8o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %> YRNW@%  
h _c11#  
template < typename T > h/aG."U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |.~2C1 4[  
  { 2sBYy 8.r  
  return fn(pk(t)); B_c-@kl   
} AA|G &&1y  
template < typename T1, typename T2 > 9Z2aFW9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R=NK3iGTf  
  { hNcEBSQ  
  return fn(pk(t1, t2)); l0!`>Xx[b  
} !9C]Fs*`?  
} ; B&3@b  
>4lA+1JYk  
tPJU,e)  
一目了然不是么? w &^Dbme  
最后实现bind U&+lw=  
FGMYpapc~  
d8jP@>  
template < typename Func, typename aPicker > '}Jq(ah(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w(%$~]h  
  { 0a$hK9BH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ewYk>  
} KmF+3g~#s  
k V'0rb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z\J#d 1e  
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。 8 =3#S'n  
[HRP&jr  
十一. phoenix Xs4G#QsA J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2c9]Ja3:6  
q={3fm  
for_each(v.begin(), v.end(), "X1{*  
( /h!iLun7I  
do_ v Dph}Z  
[ bsWDjV~  
  cout << _1 <<   " , " n QOLR? %  
] M)nf(jw#G  
.while_( -- _1), IrP6Rxh  
cout << var( " \n " ) 44hz,  
) 40LA G  
); rYA4(rYq  
xe1xP@e?  
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: =H^^AG\}  
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 mhnK{M @56  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "OKsl2e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yc$8X sns  
4d]T`  
])T_&%  
template < typename Cond, typename Actor > t7 $2/C  
class do_while 0K^G>)l  
  { m}-~VYDj  
Cond cd; / ='/R7~  
Actor act; z:tu_5w!,  
public : k@C]~1  
template < typename T > gl6*bB=  
  struct result_1 9y"\]G77E  
  { ,OO0*%  
  typedef int result_type; kasx4m]^  
} ; _i&awm/U  
OY#=s!] M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S$fCO$bU  
^sVB:?  
template < typename T > F;dUqXUu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )x&}{k6 %  
  { e0u* \b  
  do $30lNZK1m8  
    { uw&'=G6v  
  act(t); @MGc_"b  
  } iu.+bX|b  
  while (cd(t)); bX]$S 5c_u  
  return   0 ; U7cGr\eUu  
} R*psL&N  
} ; -Z%B9ql'  
9/S-=VOe.t  
U_c9T>=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ur`:wR] 2?  
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。 2f@gR9T  
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。 JS1''^G&.  
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。 [VwoZX:  
下面就是产生这个functor的类: DJhCe==$v  
Mi"dFx^Md  
E MKv)5MH  
template < typename Actor > du4Q^-repC  
class do_while_actor [L@ vC>G  
  { H23-%+*J  
Actor act; -^LEGKN  
public : H<YS2Ed  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t@EHhiBz  
k GzosUt  
template < typename Cond > :Keek-E`e=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !pLQRnI}6  
} ; Li_ a|dI  
s|Acv4| V  
'|i<?]U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ff9D{$V5  
最后,是那个do_ 'PrrP3lO_~  
{ wx!~K  
gaw/3@  
class do_while_invoker }@:vq8%Q  
  { q\g|K3V)  
public : <ibEo98  
template < typename Actor > {` Lem  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cvvba 60  
  { lf\]^yM #  
  return do_while_actor < Actor > (act); n-n{+ Dl!  
} vHPp$lql  
} do_; p M:lg  
E=Z .v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [,TuNd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e 03q9(  
最后来说说怎么处理break和continue Jtxwt[  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 t)O$W   
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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