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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HO<|EH~lu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |Ahf 01  
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, =d Q[I6  
uGZGI;9f4  
xgxfPcI  
 T7nI/y  
  class filler LzL)qdL  
  { CR$wzjP j  
public : (?l ]}p^[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X$@`4  
} ; zTc;-,  
l>;hQh  
4$iS@o|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: O+W<l:|$  
cvsH-uAp  
-*7i:mg  
[RXLR#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Fv]6 a n.  
6,5h4[eF*  
o}Grb/LJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8y27O  
4w+AOWjd  
S TWH2_`  
K9zr]7;th  
二. 战前分析 tMw65Xei6b  
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。 U5C]zswL  
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 ,\i*vJ#f  
~Eg]Auk7  
E_~e/y"-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K~d'*J-  
  /* --------------------------------------------- */ XYvj3+  
vector < int *> vp( 10 ); anSZWQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _&]7  
/* --------------------------------------------- */ 6 rnFXZ\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kn}^oRT  
/* --------------------------------------------- */ GTLS0l)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '1D $ ;  
  /* --------------------------------------------- */ t]SB .ja  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -+[Lc_oNPx  
/* --------------------------------------------- */ X| \`\[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *OA(v^@tx7  
_>vH%FY  
nFJW\B&(`  
2,:{ 5]Q$  
看了之后,我们可以思考一些问题: wn@~80)$  
1._1, _2是什么? 8=$XhC  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QKjn/%l"@  
2._1 = 1是在做什么? 68j1s vz9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,< g%}P/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 HN7tIz@Frc  
/k/X[/WO  
T'}kCnp  
三. 动工 |fKT@2(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^ ##j {h7  
/W .s1N  
9}QIqH\p  
"m{i`<,  
template < typename T > OH06{I>;  
class assignment Lk|`\I T  
  { (nO2+@ !  
T value; K+|XI|1p  
public : ho$}#o  
assignment( const T & v) : value(v) {} HWV A5E[`Y  
template < typename T2 > ogIu\kiZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1?BLL;[a8  
} ; c1E{J <pZ  
*f 7rLM*  
5Xr})%L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6/ 5c|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8XYxyOl  
"*HM8\  
693"Pg8b  
2->Lz  
  class holder 8 SU0q9X.  
  { 0uD3a-J  
public : O#k; O*s'  
template < typename T > |= cc>]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *` mxv0w~(  
  { q6pHL  
  return assignment < T > (t); 8KJ`+"<=@  
} lD0a<L 3  
} ; !D F~]&  
?#GTD?3d  
 Y:/p0 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: G>"n6v'^d  
Pl=)eq YY  
  static holder _1; FS 5iUH+5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =~JVU  
iDcTO}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zj -#"Gm  
而不用手动写一个函数对象。 adu6`2 *$  
gs!'*U)  
_`p-^ I  
C[.Xi  
四. 问题分析 f3Zf97i  
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。 W0MgY%Qv[  
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。 lv?`+tU2_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @?e~l:g})g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T O]7cC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }J6:D]Q  
$gnrd~v4e  
五. 问题1:一致性 4`"}0:t.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9<0yz?b':  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [ >mH  
kSiyMDY-  
struct holder ~ Rk.x +  
  { |=ph&9  
  // @p~scE.#\  
  template < typename T > 6O,k! y>  
T &   operator ()( const T & r) const #w%-IhP  
  { 7[P-;8)tq  
  return (T & )r; N {{MMIq  
} 0^tY|(b3/M  
} ; ##BbR  
D N)o|p  
这样的话assignment也必须相应改动: Xg]Cq"RJC  
`Y.~eE  
template < typename Left, typename Right >  &lU\9  
class assignment q#AIN`H  
  { ,+ IFV  
Left l; S'^ q  
Right r; ;o'r@4^&$R  
public : |hj!NhBe  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (/nnN4\=  
template < typename T2 > DzMg^Kp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 59{X;  
} ; 'm`}XGUBS  
ZHjL8Iq  
同时,holder的operator=也需要改动: ,9d]-CuP;  
*Sdx:G~gp  
template < typename T > cH*")oD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @. $- ^-  
  { &xB*Shp,B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OU.}H $x"  
} Q*I8RAfd  
SF-E>s!XL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 fZ &  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x#3*C|A  
y+k^CT/u  
return l(rhs) = r; P<Bx1H-z-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 O >+=cg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UFT JobU  
fQC{Lc S  
template < typename Tp > awo'#Y2>  
class constant_t *<S>PbqLw  
  { sgi5dQ  
  const Tp t; nK03xYA  
public : @*<0:Q|m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D|Q7dIZm  
template < typename T > (_4DZMf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L!*+: L DL  
  { ?Xvy0/s5  
  return t; vE^tdzAG  
} {|>Wwa2e  
} ; XQn1B3k+  
%m dtVQ@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J;Z2<x/H  
下面就可以修改holder的operator=了 b MD|  
g(tVghHxt$  
template < typename T > M1WD^?tKQ.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dq.U#Rhrx  
  { .B<Bqr@?8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +@^);b6  
} .Ja].hP  
~Z/,o)  
同时也要修改assignment的operator() X-nC2[tu'W  
mj$Ucql  
template < typename T2 > 6 /YJA*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Le?g ,c  
现在代码看起来就很一致了。 3%5YUG@  
(eU4{X7  
六. 问题2:链式操作 xE@/8h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P #! N  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gZ^Qt.6Z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 QPB,B>Z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 u#EcR}=]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct siI%6Gn;  
>nSt<e  
template < typename T > +Mijio  
struct result_1 R)k\  
  { I[k"I(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :!g|pd[{ag  
} ; 1Zn8CmE V  
R`c[ ?U  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: DNq(\@x[!  
ko[w#j  
template < typename T > u*Xp%vNe  
struct   ref & V>rq'~;  
  { Gqd|F>  
typedef T & reference; (&eF E;c  
} ; t}_ #N'`  
template < typename T > Godrz*"  
struct   ref < T &> =W3 K6w  
  { Dj96t5R  
typedef T & reference; )%Fwfb  
} ; lvWwr!w  
24#qg '  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L>~Tc  
.+u b\  
template < typename T > 1X5g(B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JXJ+lZmsz  
  { ^C'0Y.H S  
  return l(t) = r(t); :+Ukwno?/  
} SdYf^@%}F  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =${.*,o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qh&Qsyo%  
TC/c5:)]  
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 A_9^S!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )  FR7t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]w6Q?%'9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -sQ[f18  
最后的布局是: {V6pC  
                Add G~<UP(G  
              /   \ GA gTy  
            Divide   5 q5R| ^uf  
            /   \ }?9&xVh?\  
          _1     3 ZEI,9`t!  
似乎一切都解决了?不。 ;WSW&2  
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。 &t9 V  
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。 l{Df{1b.  
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: L_!ShE  
r+Ki`HD%  
template < typename Right > O<cP1TF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;`#R9\C=h  
Right & rt) const :Mu*E5  
  { swF{}S"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t 6nRg  
} VdK%m`;2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x>[]Qk^?q  
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。 tsc `u>  
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 &]Ho  
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。 Y'|,vG  
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。 4uIYX  
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? EpAgKzVpJ  
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: Z71m(//*}  
D|9+:Y  
template < class Action > *(Dmd$|0|  
class picker : public Action PoF3fy%.  
  { <R$ 2x_  
public : N;|^C{uz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]j*2PSJG  
  // all the operator overloaded } jj)  
} ; hX{,P:d=f  
en< $.aY  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {Uw 0zC  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: e NIzI]~  
]X>yZec  
template < typename Right > l\s!A&L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0ae8Xm3J@R  
  { Q>%n&;:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [ /o'l:  
} W91yj:  
5X!-Hj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1/Ts .\K3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rz"$zc.)  
B`}um;T#~,  
template < typename T >   struct picker_maker P'Rw/c o  
  { NGc~%0n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v(2N@s <%  
} ; J3_aHI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u;_~{VJ-  
  { @yuiNj .T  
typedef picker < T > result; bT.q@oU  
} ; "Q.*  
R_PF*q2 '  
下面总的结构就有了: 5Kg'&B (  
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。 C{}_Rb'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。 D!&(#Vl _  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xR1G  
至此链式操作完美实现。 =j,WQ66r3  
)Z/"P\qo  
lgOAc,  
七. 问题3 fM;,9  
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。 PE%$g\#?  
/}?7Eni  
template < typename T1, typename T2 > !ZBtXt#P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !$Nj!  
  { W'[V$*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?"d$SK"6Z  
} I_J&>}V'  
"}]$ag!`q$  
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: po*G`b;v  
i5 rkP`)j  
template < typename T1, typename T2 > 0* $w(*  
struct result_2 c5YPV"X  
  { Q7s@,c!m_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W7>2&$  
} ; +<7Oj s>o  
>d/H4;8  
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? MYAt4cHc2  
这个差事就留给了holder自己。 OR <+y~Rv  
    THYw_]K  
'.mepxf< f  
template < int Order > k +-w%  
class holder; YT\@fgBt  
template <> g$nS6w|5H  
class holder < 1 > 5'lPXKn+L  
  { ~G!JqdKJ0  
public : YlHP:ZW-cu  
template < typename T > $coO~qvU  
  struct result_1 1 R5 pf  
  { ZwmucY%3  
  typedef T & result; j_Szw w-  
} ; NQ9v[gv  
template < typename T1, typename T2 > AcH-TIgM/  
  struct result_2 H9cPtP~a)  
  { [^5\Ww  
  typedef T1 & result; ks4`h>i  
} ; L|=5jn9 :  
template < typename T > $T'!??|IF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6Z2,:j;  
  { 0t <nH%N}^  
  return (T & )r; $83B10OQ&L  
} '/W$9jm  
template < typename T1, typename T2 > g68p9#G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )[Y B&  
  { mayJwBfU  
  return (T1 & )r1; c3vb~l)  
} cw Obq\  
} ; aB]0?C y9(  
4DA34m(  
template <> ~^m Uu`@r  
class holder < 2 > [{x}# oRSE  
  { xnP!P2  
public : %$!3Pbu i  
template < typename T > ag=d6q  
  struct result_1 t'qYM5  
  { >yBq i^aL  
  typedef T & result; 9j,g&G.K  
} ; !|cg=  
template < typename T1, typename T2 > GtA`0B  
  struct result_2 h!EA;2yGKa  
  { +EETo):  
  typedef T2 & result; FcDS*ZEk!  
} ; 8t-GsjHb  
template < typename T > ',+yD9 @  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BrV{X&>[i  
  { Z~5) )5Ye;  
  return (T & )r; xUo6~9s7  
} m~=~DMj  
template < typename T1, typename T2 > $<}c[Nm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #~u0R>=  
  { LFp "Waiv  
  return (T2 & )r2; o5 L^  
} F@w; .e!  
} ; NTg@UT <  
IrLGAQ0  
qL(Q1O!  
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> >。 -fR :W{u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZCiCZ)oc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r"h;JC/&<T  
mgs(n5V5  
return l(i, j) = r(i, j); a?c&#Jl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !vnQ;g5  
UO/sv2CN  
  return ( int & )i; :+rGBkw1m  
  return ( int & )j; 7s9h:/Lu  
最后执行i = j; wj|Zn+{"nF  
可见,参数被正确的选择了。 ,"(L2+Yp  
]Bw0Qq F#  
sDY~jP[Oa  
.L'w/"O  
8[^'PIz  
八. 中期总结 QTV*m>D  
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: .n-#A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JKfG/z|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F L0uY0K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yV30x9i!2  
I.2J-pu}  
|{jT+  
Jd2.j?P=  
s27IeF3  
r~w.J+W  
九. 简化 39pG-otJ  
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。 L * n K> +  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =bVPHrKNQ  
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:  >@ t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C@rGa7  
  +-*/&|^等 F MfpjuHk  
2. 返回引用。 t^t% >9o  
  =,各种复合赋值等 taQE r 2Zy  
3. 返回固定类型。 YIU3}sJ!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d_RgKdR )k  
4. 原样返回。 cs9^&N:w[  
  operator, JTlk[ c  
5. 返回解引用的类型。 IgT`on3Y  
  operator*(单目) &4#Zi.]  
6. 返回地址。 [,%=\%5  
  operator&(单目) l6viP}R  
7. 下表访问返回类型。 2h E(h  
  operator[] Ia&R/I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Uv^\[   
  operator<<和operator>> 6Rd4waj_,U  
vDy&sgS$<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p7h#.m~Qu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'j1e(wq  
EeIDlm0o  
template < typename Left > }\pI`;*O|  
struct value_return PT"}2sR)  
  { }Q7y tE  
template < typename T > ~5 ^Jv m  
  struct result_1 3Ob.OwA  
  { R[WiW RfD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |"H 2'L$  
} ; ~z,o):q1 }  
(!j#u)O  
template < typename T1, typename T2 > <v"o+  
  struct result_2 !e$gp (4  
  { 5J5si<v25  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DE?v'7cmA  
} ; &W `xZyb3  
} ; R>Ra~ b  
9KSi-2?H  
_IH" SVub  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rg/{5f  
DwD$T%kF  
下面我们来剥离functor中的operator() b7Y g~Lw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xO$P C,  
@hLkU4S  
return l(t) op r(t) Cs $5Of(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {]vD@)k  
return op l(t) >1y6DC  
return op l(t1, t2) jDzQw>T X  
return l(t) op 1Pf(.&/9_  
return l(t1, t2) op S_}`'Z )  
return l(t)[r(t)] Cj5mM[:s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Lu.zc='\  
UHBXq;?&q  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: K^- 1M?  
单目: return f(l(t), r(t)); Io6/Fv>!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f| RmAP;X,  
双目: return f(l(t)); *Cy54Z#  
return f(l(t1, t2)); h8rW"8Th  
下面就是f的实现,以operator/为例 d@%"B($nR  
dZM^?rq  
struct meta_divide oy+|:[v:Fk  
  { +2uSMr  
template < typename T1, typename T2 > )U^=`* 7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m 2H4V+M+  
  { JJ.8V72;!Z  
  return t1 / t2; 3f;=#|l  
} "TRS(d|3  
} ; E&[5b4D@<  
7]{g^g.9-  
这个工作可以让宏来做: jW/WG tz  
D0. )%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %E?Srs}j  
template < typename T1, typename T2 > \ Vns3859$8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~^t@TMk$  
以后可以直接用 H DVimoOq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8`=?_zF  
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 {@Wv@H+4  
(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。。。) %idBR7?`g  
7Q 3!= b  
gLiJ&H  
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 6W1GvM\e  
dBWny&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b F=MQ  
class unary_op : public Rettype s.3"2waZ=T  
  { ] 5Cr$%H=  
    Left l; ,5DJ54B!  
public : b|#=kPVgL}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A^U84kV=  
'C+cQLig@  
template < typename T > sEhvx +(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mk! Fy]3  
      { hU)t5/h;K  
      return FuncType::execute(l(t)); h$S#fY8   
    } Y\xEPh  
Y$'j9bUJ  
    template < typename T1, typename T2 > CEy\1D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f@*69a8  
      { sqkWQ`Ur  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~uQ*u.wi  
    } )'shpRB;1  
} ;  Spm 0`  
6F\ 6,E  
%"RJi?  
同样还可以申明一个binary_op ]lWqV  
yR[6s#F/h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]4:QqdV  
class binary_op : public Rettype ^z,3#gK  
  { uU  d"l,V  
    Left l; dwj?;  
Right r; rYUIFPN  
public : $H:!3 -/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S zo'[/ [R  
2a d|v]  
template < typename T > 2D\ pt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LIg1U  
      { U)}]Z@I-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )&Ii! tm3  
    } w OL,LU  
A#U! KX  
    template < typename T1, typename T2 > Koa9W >!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )e(<YST  
      { A;AQw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i'Y8-})  
    } =NB[jQ :(  
} ; aNbS0R>l  
ly0R'4j \  
;hj lRQ\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 F^Ut ZG+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :e<jD_.X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MU<(O}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6?Ncgj &@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Om3Ayk}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 InPE_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >?g@Nt8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !Tzo &G  
下面是修改过的unary_op &/@V$'G=  
:!gNOR6Lh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZmK=8iN9J  
class unary_op tE*BZXBlm  
  { ||+~8z#+,  
Left l; 2mLZ4 r>WE  
  @K;b7@4y  
public : n 0!8)Sth  
5es t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W"\~O"a  
IjI'Hx  
template < typename T > "*vrrY  
  struct result_1 6w.E Sm  
  { vCa8`m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {}$9 70y  
} ; -CPtYG[s  
7x)Pt@c  
template < typename T1, typename T2 > jAJ='|[X\  
  struct result_2 3,PR6a,b'  
  { mK:gj&N7X|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^PG"  
} ; O9ex=m `L  
0`/G(ukO  
template < typename T1, typename T2 > VL%. maj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WJ{Iv] }9  
  { 7_~ A*LM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d$IROZK-D  
} b]u$!W  
Xhe& "rM  
template < typename T > Emlj,c<?j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *)m:u:   
  { GRZz@bAO?$  
  return OpClass::execute(lt(t)); \`Hp/D1  
} ?N kKDvv  
^'3c%&Zf3  
} ; jY6GWsh:9  
*g5bdQ:Av~  
& ALnE:F  
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 hHJiGVJ=V  
好啦,现在才真正完美了。 T zL|{9  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0O3O^ 0  
XgxE M1(  
template < typename Right > #XQ/y}(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gL<n?FG4b  
  { qu B[S)2}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5 -i,Tx&:  
} <83Ky;ry  
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。 ~ l}f@@u  
!y_FbJ8KC  
A6(Do]M  
Y?^liI`#  
o3 0C\  
十. bind }`=7%b`-?  
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。 t:wBh'K~R8  
先来分析一下一段例子 h'y"`k -  
yr\ClIU  
Vh-8pF t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HT<p=o'$Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x`E<]z*w}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mTe3%( LD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "ESc^28  
我们来写个简单的。 )KZMRAT-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PUQ",;&y1  
对于函数对象类的版本: ]B>76?2W  
!MoAga_ j  
template < typename Func > t6Iy5)=zY  
struct functor_trait BU -;P  
  { ]_ C"A  
typedef typename Func::result_type result_type; Pe`mZCd^  
} ; s;A7:_z#7  
对于无参数函数的版本: a1pp=3Pd?~  
@i ~A7L0/  
template < typename Ret > UPtj@gtcY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~ z^?+MgZ2  
  { .x I Aep_  
typedef Ret result_type; nJI2IPZ  
} ; 8AR8u!;8  
对于单参数函数的版本: 1!uBzO6/$  
(xgw';g  
template < typename Ret, typename V1 > s|%R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x3n9|Uud  
  { "B'c;0 @q  
typedef Ret result_type; >0HH#JW  
} ; WK|5:V8E  
对于双参数函数的版本: T"xJY#)}  
/r4l7K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XFWpHe_ L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $;5Q mKQ'  
  { tW/k  
typedef Ret result_type; EE 9w^.3a  
} ; V$ZclV2:Ih  
等等。。。 N.*)-O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Kq[4I[+R  
I>?oVY6M@u  
template < typename Func > gnJ8tuS  
struct func_return AM+5_'S,  
  { kQkc+sGJf  
template < typename T > 9#9 UzKX#  
  struct result_1 @gN"Q\;F  
  { O2fq9%lk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Avw=*ZW  
} ; oC`F1!SfOO  
bK:U:vpYm  
template < typename T1, typename T2 > 0?54 8yH  
  struct result_2 ?^VPO%  
  { t:2DB)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $udhTI#,  
} ; 44KoOY_  
} ; N3"JouP  
40?RiwwD  
qyM/p.mP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J>(X0@eWz  
a&>NuMDI  
template < typename Func, typename aPicker > QIiy\E%  
class binder_1 SnE^\I^O  
  { ?^voA.Bv<  
Func fn; d,GOP_N8I  
aPicker pk; "3^tVX%$\[  
public : X['9;1Xr  
6f +aGz  
template < typename T > f<8Hvumw  
  struct result_1 lpG%rN!  
  { ~N!HxQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k6CXuU  
} ; ;VE y{%nF  
m* m),mZ"  
template < typename T1, typename T2 > -,bnj^L  
  struct result_2 811>dVq3/  
  { #gbB// <  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2.3_FXSt  
} ; [6a-d> e{  
l!*_[r   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +gd5&  
Ef]Hpjvp  
template < typename T > 3en 9TB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e!5} #6Kd  
  { BwT[SI<Sg  
  return fn(pk(t)); @HS*%N"*  
} *73gp  
template < typename T1, typename T2 > , ;,B7g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l@);U%\pS  
  { ]s=|+tz\V  
  return fn(pk(t1, t2)); ;TL.QN/l  
} `<9>X9.+  
} ; LGt>=|=bj  
c`<2&ke  
3y)\dln  
一目了然不是么? 2j+w5KvU  
最后实现bind C@XS  
9[/0  
k|-\[Yl.  
template < typename Func, typename aPicker > 6 \8d6x>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (fpz",[  
  { D;+/ bll7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -+"#G?g  
} B[Lm}B[  
]LB_ @#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z8E<^<|  
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。 ~kZdep^]  
F CYGXtc  
十一. phoenix M5no4P<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -+ByK#<%  
HJ&P[zV^  
for_each(v.begin(), v.end(), {VAih-y  
( _^E NRk@  
do_ @bg9 }Z%\h  
[ e)uC  
  cout << _1 <<   " , " Dck/Ea  
] aEN` `  
.while_( -- _1), %O`@}Tg  
cout << var( " \n " ) m]jA(  
) qA[lL(  
); gBqDx|G  
?L }>9$"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  rDFrreQP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ( eKgc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aMI;; iL^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +RJ{)Nec  
0%bCP/  
NQqw|3  
template < typename Cond, typename Actor > )M0`dy{1  
class do_while ^BF}wQb :j  
  { &ZD@-"@  
Cond cd; 8xB-cE  
Actor act; u[)X="-e#  
public : dWn6-es  
template < typename T > B''yW{  
  struct result_1 ^ 9+ Qxv  
  { %DSr@IX  
  typedef int result_type; hi,=" /9  
} ; &>qUT]w  
7$<pdayd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &m3-][ !n  
eDpi0htm  
template < typename T > cb_C2+%8NA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <)ZQRE@  
  { R%.`h  
  do Mqr]e#"o  
    { qe.QF."y  
  act(t); d[t0K]  
  } Kxr{Nx  
  while (cd(t)); 6Rfv3  
  return   0 ; y11^q*}  
} i\CA6I  
} ; Xy(QK2|  
B?%u< F  
[#GBn0BG)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #ksDU  
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。 nWsRa uY  
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。 e]1=&:eX#d  
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。 b%lB&}uw}  
下面就是产生这个functor的类: VV Q~;{L  
Qm[((6}  
%<kfW&_>w  
template < typename Actor > {jD?obs  
class do_while_actor |it*w\+M  
  { >Cr"q*  
Actor act; q]{gAGe~  
public : s{dm,|?Jl,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <pk*z9   
[j@ek  
template < typename Cond > A}Iyl   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <lB2Nv-,  
} ; %uo8z~+  
!IOmJpl'  
6Y2,fW8i,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )?[2Y%P  
最后,是那个do_ "1s ]74  
)FwOg;=3M"  
9we];RYK  
class do_while_invoker w}1IP-  
  { `)a|Q  
public : 4&NB xe  
template < typename Actor > 7Q/H+)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \y7?w*K  
  { \!-]$&,j4  
  return do_while_actor < Actor > (act); !po,Z&  
} Mh`^-*c?  
} do_; #:" ]-u^  
#w L(<nE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I0Do%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p+P@I7V  
最后来说说怎么处理break和continue n`= S&oKH  
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。 N d>zq  
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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