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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^U##9KkP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Yr[& *>S  
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,  HlEHk'  
dSe d 6  
l#Vg=zrT  
z0Z1J8Qq6.  
  class filler @2;cv?i)  
  { -d^'-s  
public : t%StBq(q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qfjUJ/  
} ; $W%-Mm  
W}#n.c4+  
wF3 MzN=%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: '4CD }  
KDb`g}1Q  
0 {  
1iqgVby  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]CPF7Hf  
Ss_}@p ^  
uW2  q\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f Xh{ _>  
h/6^>setz  
@8$z2  
F|@\IVEB]  
二. 战前分析 Wg20H23XW  
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。 '.C#"nY>1  
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 v0?SN>fZ  
vmh>|N4a7  
3gnO)"$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RC?vU  
  /* --------------------------------------------- */ >P]gjYN  
vector < int *> vp( 10 ); xsiJI1/68  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z{gm4YV  
/* --------------------------------------------- */ J4@-?xj=\q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zQ#* O'-n  
/* --------------------------------------------- */ I?^(j;QpS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =T\=,B  
  /* --------------------------------------------- */ }kP<zvAaw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (][-()YV  
/* --------------------------------------------- */ x=+>J$~Pb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xP/q[7>#Q  
g@T}h[  
v\_\bT1  
Sp*4Z`^je  
看了之后,我们可以思考一些问题: q;UGiB^(A  
1._1, _2是什么? yDWBrN._  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #sxv?r  
2._1 = 1是在做什么? { {:Fs  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %ZX9YuXQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :(wFNK/0{  
k1ja ([Q  
/0$fYrg>J  
三. 动工 (=%0$(S>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \j5`6}zm  
-m@PqJF^  
H:XPl$;  
'GT^araz  
template < typename T > '#=0q  
class assignment *,IK4F6>:  
  { - Ry+WS=  
T value; ;<_a ,5\Q  
public : r)OiiD"  
assignment( const T & v) : value(v) {} -/V(Z+dj  
template < typename T2 > E AZX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2dcvB]T!  
} ; jU* D  
?5/7 @V  
/sj*@HF=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Cs y,3XG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?~4x/d%  
W)J MV  
?c+$9  
3W]gn8  
  class holder f*xr0l  
  { Dh}(B$~Oz+  
public : ^;rjs|`K#  
template < typename T > CWocb=E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0{vH.b @  
  { AI Kz]J0;  
  return assignment < T > (t); |xg_z&dX  
} iy_Y!wZ{  
} ; Pq8oK'z -  
"j8)l4}  
,B_c  
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: N-_APWA  
n:2._s T  
  static holder _1; [0aC]XQZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I "O^.VC  
P/.<sr=2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5bAdF'~  
而不用手动写一个函数对象。 %y|pVN!U  
<U1T_fiBoc  
1dw{:X=j  
 mC$y*G  
四. 问题分析 y_w  <3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .xWaS8f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3T0~k--  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lWtfcU?S[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;{L[1OP%e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `:*2TLxIk  
4(LLRzzW  
五. 问题1:一致性 6 /5,n0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  BgQ/$,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J?yasjjgP  
BxjSo^n  
struct holder RL/y7M1j  
  { >}%#s`3W1_  
  // AvB=/p@]  
  template < typename T > `[g$EXX  
T &   operator ()( const T & r) const ES AX}uF  
  { r)>3YM5  
  return (T & )r; B^r?N-Z A  
} X:$vP'B>  
} ; 4=/jh:h  
XsQ81j.  
这样的话assignment也必须相应改动:  1n +Uv*  
jH!;}q  
template < typename Left, typename Right > KFwuz()7  
class assignment yxHo0U  
  { ,?erAI  
Left l; -grmmE]/  
Right r; #dL,d6a  
public : rKUtTj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'jfE?ngt  
template < typename T2 > d"06 gp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6PYt>r&TO  
} ; cWZITT{A  
tWTHyL  
同时,holder的operator=也需要改动: #~)A#~4O  
_.Hj:nFHz  
template < typename T > `;+x\0@<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kSzap+nB?  
  { gBv!E9~l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [,,@>nyD  
} $"W[e"Q  
]tN)HRk1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N6"sXw m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zGR, }v%%  
@Kz,TP!%A  
return l(rhs) = r; ">CRFee0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 eyJWFJh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gv>DOez/  
jVd`J  
template < typename Tp > "Gp Tmu?  
class constant_t w01[oU$x=  
  { Tp?IK_  
  const Tp t; `gx\m=xG  
public : [*p;+&+/ZM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2A; i  
template < typename T > jI7 x<=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'g)f5n a[  
  { :?\29j#*V  
  return t; Y3DqsZ@  
} t!Cz;ajNi  
} ; x\8g ICf  
q"<=^vi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t3Gy *B  
下面就可以修改holder的operator=了 Os-Z_zSl6  
JX&]>#6|E  
template < typename T > SNOc1c<~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rIPfO'T?  
  { +;lDU}$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jH9PD8D\  
} @I?,!3`jS  
'1LN)Yw  
同时也要修改assignment的operator() wg%Z  
+bLP+]7oZ  
template < typename T2 > =o~+R\1ux+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yO7y`;Q(sF  
现在代码看起来就很一致了。 nt$P A(Y  
En9J7es_  
六. 问题2:链式操作 X-(( [A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 81x/ bx@L%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >^Wpc  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 LF!KP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \O"H#gt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m`-:j"]b$  
T$"~V u  
template < typename T > [-VH%OM  
struct result_1 j!i* &  
  { 3-hcKE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >y#MEN>?  
} ; V'=;M[&  
A?#i{R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xjbI1qCfe  
9 nc_$H{  
template < typename T > .:}<4;Qz94  
struct   ref &?bsBqpN  
  { ~/K&=xE  
typedef T & reference; NzyEsZ]$  
} ; ai$l7]7  
template < typename T > pP":,8Q{  
struct   ref < T &> qfl!>  
  { KJoa^e;~  
typedef T & reference; hbJy<e1W  
} ; 'uL$j=vB  
yg'CL/P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W`9{RZ'  
vw!7f|Pg ~  
template < typename T > "KK}} $>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *Ci&1Mu^Z  
  { I2CI9,0  
  return l(t) = r(t); jy.L/s  
} eK1l~W%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _0rt.NRD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HN NeH;L  
? bWc<]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 k8}fKVU;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ASoBa&vX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a. D cmy{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W?zj^y[w  
最后的布局是: j:1N&7<FU  
                Add <}~ /. Cx  
              /   \ Tdh.U {Nz  
            Divide   5 >l)x~Bkf$j  
            /   \ 33lh~+C  
          _1     3 ,^c-}`!K  
似乎一切都解决了?不。 Uz_ob9l<#H  
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。 D.{vuftu  
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。 Ne|CWUhO  
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: [DjlkA/Zg  
h\@X!Z,  
template < typename Right > 3lWGa7<4Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >g!$H}\  
Right & rt) const }GURq#  
  { <Rw2F?S~)n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kYkA^Aq  
} +1c r6a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N<<wg{QO  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2(GY k  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yxu7YGp%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |khFQ(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 h='&^1  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "" ^n^$  
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: XkqsL0\  
"6%{#TZ  
template < class Action > 0N!rIz  
class picker : public Action N~v<8vJq`  
  { l^bak]9 1  
public : Pl'lmUR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E.m2- P;4  
  // all the operator overloaded >wqWIw.w>  
} ; >V)#y$Z  
apJXRH`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "})OLa  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V_$<^z|  
X{cB%to  
template < typename Right > *^[6uaa  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ckFPx l.  
  { x4kQGe(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]lGkZyU hI  
} NKFeND  
<Af&Q0J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ] rqx><!  
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。 ~P}ng{x4z  
cy6YajOk7  
template < typename T >   struct picker_maker TW 1`{SM  
  { s7}-j2riq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {Q$8p2W  
} ; #lMIs4i.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8v/,< eARJ  
  { .u&X:jOE  
typedef picker < T > result; =[aiW|Y  
} ; :##$-K*W"  
S3HyB b  
下面总的结构就有了: )Dhx6xM[a  
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。 ~FAk4z=Ed  
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。 /z!y[ri+J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J0&-UnJ  
至此链式操作完美实现。 a|y'-r90  
7fWZ/;p  
8H};pu2  
七. 问题3 |ul{d|  
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。 % mPv1$FH  
fA1{-JzV<4  
template < typename T1, typename T2 > EFtn !T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3hJ51=_0^  
  { s."N7F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \kI{#   
} X<Xiva85  
6j1C=O@S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 0r$n  
TEer>gD:v  
template < typename T1, typename T2 > 9k9}57m.i  
struct result_2 'HV@i)h0%V  
  { fbdpDVmpU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I4qS8~+#  
} ; .P5' \  
MR4k#{:w  
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? Y>c+j  
这个差事就留给了holder自己。 >U\P^yU  
    _XT;   
:>ca).cjac  
template < int Order > b O}&i3.L;  
class holder; +,7vbs3  
template <> _I,GH{lhI  
class holder < 1 > 4;32 f`  
  { @+Nf@LJ  
public : fY =:geB  
template < typename T > fO#nSB/ 8  
  struct result_1 :! $+dr(d  
  { VS`{k^^  
  typedef T & result; OqH3. @eK  
} ; V#Y"0l+~  
template < typename T1, typename T2 > @|w/`!}9q  
  struct result_2 "85)2*+  
  { e1V1Ae  
  typedef T1 & result; u^'X>n)oL#  
} ; +o,f:Ih  
template < typename T > %)d7iT~M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ' qT\I8%  
  { 9zx9t  
  return (T & )r; p74Nd4U$s  
}  |#xBC+  
template < typename T1, typename T2 > 805oV(-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P%R9\iajH  
  { ;ioF'ov  
  return (T1 & )r1; Zf??/+[  
} fpO2bD%$8  
} ; l  LBzY`j  
G|t0no\f  
template <> !"hzGgOOX  
class holder < 2 > vq3:N'  
  { 5L7 nEia'  
public : 5K&A2zC|  
template < typename T > }2c&ARQ.m>  
  struct result_1 mL#$8wUdt{  
  { /c!^(5K fT  
  typedef T & result; noB8*n0  
} ; I+3=|Ve f  
template < typename T1, typename T2 > fX\y/C  
  struct result_2 qv:DpK  
  { o7PS1qcya<  
  typedef T2 & result; j}J=ZLr/V"  
} ; _ q>|pt.W  
template < typename T > ,j(E>g3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]w4?OK(j  
  { ^,f^YL;  
  return (T & )r; ESFJN}Q%0.  
} v/vPU  
template < typename T1, typename T2 > F]<2nb7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 96; gzG@1!  
  { IQd~` G  
  return (T2 & )r2; Tgla_sMb  
} M U '-  
} ; ,@M<O!%Cs  
 r/)ZKO,  
<4zSh3  
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> >。 fceO|mSz_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qf@P9M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vwa*'C  
j`Ek:  
return l(i, j) = r(i, j); ]|K6Z>V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &?xtmg<d  
f4f)9n  
  return ( int & )i; aN,? a@B  
  return ( int & )j; ^e $!19g  
最后执行i = j; Gv#bd05X  
可见,参数被正确的选择了。 2o1WXE %$  
H_| re  
M*Q}^<E*  
$n47DW &  
Z?&ZgaSz  
八. 中期总结 /m^G 99N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: HvZSkq^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |-cXb.M[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1IT(5Mleb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7j#Ix$Ur  
bkpN`+c  
<{YzmN\Z  
23'{{@30  
FKhgUnw  
@FF{lK?[  
九. 简化 ofI,[z3  
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。 sint":1FC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'w<^4/L Q  
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: ^LXsU] R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3Tw9Uc\vT  
  +-*/&|^等 cT&lkS  
2. 返回引用。 O69TU[Vn  
  =,各种复合赋值等 -Oz! GX  
3. 返回固定类型。 :v$)Z~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,iZKw8]f  
4. 原样返回。 c7WOcy@M  
  operator, ,":_CY4(  
5. 返回解引用的类型。 t56PzT'M  
  operator*(单目) {%&04yq+  
6. 返回地址。 S<i. O  
  operator&(单目) 2#/sIu-L  
7. 下表访问返回类型。 X(8LhsP  
  operator[] iO18FfM_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -r~9'aEs  
  operator<<和operator>> <*/Z>Z_c2  
 b=Ektq  
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。 ,[dvs&-*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [a~@6*=  
3Q7PY46  
template < typename Left > 7Xh @%[   
struct value_return )"2eN3H/  
  { ,4-],~T  
template < typename T > x'6i9]+r  
  struct result_1 Q]RE,ZZ  
  { 8|L5nQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; & \"cV0  
} ; WYcZD_  
(hKjr1s  
template < typename T1, typename T2 > jzWgyI1b  
  struct result_2 #~qza ETv,  
  { fwUF5Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $DnR[V}rR!  
} ; &wu1Zz[qcz  
} ; Y$./!lVY  
^\\9B-MvY  
=`C K`x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #i.BOQxS  
gt~u/Z%  
下面我们来剥离functor中的operator() pQ4HX)<P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~[BGKq h  
WZTv  
return l(t) op r(t) '[_.mx|cd`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FBzsM7]j  
return op l(t) `@u9 fx.  
return op l(t1, t2) MFWkJbZV  
return l(t) op y;P%=M P  
return l(t1, t2) op V;Ln|._/t  
return l(t)[r(t)] [`bK {Dq2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E2`9H-6e  
{aK3'-7  
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: )}_}D +2  
单目: return f(l(t), r(t)); l>(*bb1}b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bhsCeH  
双目: return f(l(t)); 4TiHh  
return f(l(t1, t2)); ]ZI@?H? O  
下面就是f的实现,以operator/为例 )g]A 'A=  
V<PH5'^$j  
struct meta_divide j*GS')Cm  
  { |}X[Yg=FG  
template < typename T1, typename T2 > ;.R) uCd{=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WK#%G  
  { EyBTja(4  
  return t1 / t2; 3mg:9]X9  
} + kF%>F]  
} ; X V)ctF4  
K,*z8@  
这个工作可以让宏来做: CqU^bVs  
GI:!,9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $_\x}`c~.  
template < typename T1, typename T2 > \ \E05qk_;K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]<Q&  
以后可以直接用 fy&u[Jd{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #nZPnc:  
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 P9q=tC3^  
(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。。。)   
$ma@z0%8}  
%):pfM;b  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ? 5OK4cR  
yGX5\PSo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VT#`l0I }  
class unary_op : public Rettype |S:erYE,G  
  { @,W5K$Ka=  
    Left l; p&HO~J <w  
public : EV|W:;Sg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _[wG-W/9R  
hVd_1|/X  
template < typename T > 8;f5;7M n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l%2 gM7WMY  
      { n5tsaU;  
      return FuncType::execute(l(t)); (W[]}k ;  
    } z;N`jqo   
s<3M_mt  
    template < typename T1, typename T2 > O+=}x]q*y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :C={Z}t/F  
      { IQ xi@7%&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D )Jac@,0  
    } <P]%{msGH  
} ; >8$Lqj^i  
4#ikdjB;  
}` <D KO/  
同样还可以申明一个binary_op )YwLj&e4tf  
oP:R1<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QDb8W*&<  
class binary_op : public Rettype Re*~C:  
  { g+?2@L$L  
    Left l; \,lIPA/L  
Right r; ;(K"w*  
public : ,<s:* k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aH_FBY  
k_gl$`A  
template < typename T > 79h'sp6;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [N"=rY4G  
      { la^K|!|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mDuS-2G=D  
    } LE?sAN  
[b~+VeP+p4  
    template < typename T1, typename T2 > 8cURYg6v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]A1'+!1$  
      { u4 ~.[3E*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kD)]\   
    } )Z\Zw~L  
} ; /2tP d  
J?hs\nA  
-q&,7'V  
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 "P/`i'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ni<\ AF]`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8u1?\SYnb  
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。 <vxTfE@>bp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }2Y`Lr  
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。。。 (''w$qq"D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *,=8x\Shp  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9j5-/   
下面是修改过的unary_op 3[ xHY@c  
/R>YDout}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BE54L+$p  
class unary_op ' hdLQ\J  
  { 3bQq Nk  
Left l; 5FsfJpw  
  AWA J*6Z  
public : v0T?c53?  
xokA_3,1F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t{`krs``  
/neY2D6  
template < typename T > 6 tB\X^  
  struct result_1 bwJluJ, E  
  { E[BM0.#bZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q~KzcB<  
} ; n_wF_K\h  
7c6- o"A  
template < typename T1, typename T2 > )lJi7 ^,  
  struct result_2 ]c]^(C  
  { 'Axe:8LA'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _p^Wc.[~M  
} ; f6PYB&<1  
9Q 7342  
template < typename T1, typename T2 > Zvra >%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kb'4W-&u!  
  { +HgyM0LFg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^SM5oK  
} {Eqx'j  
r-Y7wM`TZ  
template < typename T > +k/=L9#e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wbg ?IvY[  
  { "EE (O9q  
  return OpClass::execute(lt(t)); 31QDN0o!~  
} ",aEN=+|hV  
SQ'%a-Mct  
} ; 9 aKU}y  
QB ;TQZ  
yf4 i!~  
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 ~3%aEj  
好啦,现在才真正完美了。 TKVS%//  
现在在picker里面就可以这么添加了: aEun *V^,  
]Z52L`k  
template < typename Right > }VHvC"   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~&"'>C#  
  { H wz$zF+R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bkrl>Im<n  
} . +,{|){c  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 CdtCxy5  
/-(OJN5F^  
,jl4W+s  
mXyg\5  
R0bgt2J  
十. bind FL&L$#X  
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。 <UTO\w%  
先来分析一下一段例子 Zcg-i:@  
,C:^K`k&  
*r7%'K{ C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6]4=8! J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 EiyHZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <q&i"[^M  
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。 %_~1(Glz  
我们来写个简单的。 {!!8 *ix  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (`R heEg@f  
对于函数对象类的版本: &!FI!T -WH  
itcM-?  
template < typename Func > #/\Zo &V8  
struct functor_trait fw a*|y;  
  { ZS`9r16@b  
typedef typename Func::result_type result_type; d@tNlFfS  
} ; GgE 38~A4  
对于无参数函数的版本: j(M.7Z7^  
Bw9O)++  
template < typename Ret > c4s,T"H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H;[?8h(  
  { =Q6JXp  
typedef Ret result_type; y I[kaH"J  
} ; 9! yDZ<s  
对于单参数函数的版本: RVF<l?EI4R  
6_:KFqc W  
template < typename Ret, typename V1 > def\=WyK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x&$8;2&.  
  { Digx#'#jf  
typedef Ret result_type; %/SHB  
} ; v+( P4f S  
对于双参数函数的版本: p4 $4;)  
`7.$ A U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ij.NSyk9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z2-"NB  
  { aY DM)b}  
typedef Ret result_type; =4OV }z=I  
} ; }C$D-fH8sW  
等等。。。 `3z6y& dmx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]?NiY:v  
tg9{(_ t/W  
template < typename Func > Zq:c2/\c}  
struct func_return lg{M\ +  
  { u)%/df qzZ  
template < typename T > L D%SLJ:  
  struct result_1 Pj5:=d8z(  
  { IBW-[lr7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `trcYmR=k  
} ; 6LqF*$+$`  
Hr \vu`p$  
template < typename T1, typename T2 > :!FGvR6  
  struct result_2 @ *5+ZAF  
  { v"<M ~9T)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H8m[:K]_H  
} ; R{6M(!x  
} ; } V"A;5j`  
WE+Szg(4x  
[}}q/7Lp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sWi4+PAM0  
Sae*VvT6  
template < typename Func, typename aPicker > N,*'")k9  
class binder_1 <y#@v  G  
  { N37CAbw0  
Func fn; U? ;Q\=>  
aPicker pk; #E#@6ZomT  
public : (^]3l%Ed  
/PG%Y]l0b  
template < typename T > ^KV:.up6  
  struct result_1 lXD=uRCI  
  { .sb0|3&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u_b6u@r7  
} ; n;>r  
FS*J8)  
template < typename T1, typename T2 > " ^!=e72  
  struct result_2 F3x*dq2  
  { cb/$P!j7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qV-1aaA  
} ; uX6rCokr  
& sXMB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sXY{g0%  
o ?aF  
template < typename T > V5 Gy|X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pezfB{x?  
  { {J/+KK  
  return fn(pk(t)); 7'ws: #pC  
} OUN"'p%%  
template < typename T1, typename T2 > yvnvIy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !P6?nS  
  { /sqfw,h@  
  return fn(pk(t1, t2)); f*^bV_  
} SjcX|=S  
} ; Ix0#eoj  
h|<;:o?yh  
`6PBV+]Vm3  
一目了然不是么? 4I.)>+8V  
最后实现bind \@zoM:[sN  
\[/}Cy  
Yfy";C7X  
template < typename Func, typename aPicker > QHtN_Q_F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uI3oPP> $  
  { { 3 "jn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i;:}{G<  
} &7Xsn^opku  
${97G#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C%/@U[;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 V3/OKI\o  
X @7:FzU9  
十一. phoenix =r&i`L{]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X3y28 %R   
!"ydl2  
for_each(v.begin(), v.end(), @}' ?o_/C  
( @k/|%%uP  
do_ ]puDqu5!  
[ LwH+X:?i  
  cout << _1 <<   " , " t{Ks}9B  
] f+Fzpd?wS  
.while_( -- _1), d~T@fa  
cout << var( " \n " ) <<9|*Tz  
) )[=C@U  
); {l\Ep=O vx  
-:Q"aeC5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: N_(-\\mq  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor VuH }@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tn|H~iF{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }t1 q5@QU  
`'pfBVBz  
eGWwPSIp  
template < typename Cond, typename Actor > "M,Hm!j  
class do_while w!}kcn<  
  { hz h3p[  
Cond cd; NYR:dH]N~d  
Actor act; r_o\72  
public : X#X/P  
template < typename T > J~N!. i  
  struct result_1 MI`<U:-lP  
  { 1b@]^Ue  
  typedef int result_type; [5GzY`/m  
} ; dX-j3lM:#  
FQ/z,it_i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i{r[zA]$  
Z,>owoP4  
template < typename T > (T.j3@Ko  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ixqvX4vv,B  
  { &-Q_%eM^  
  do &7eN EA  
    { 6?/f $,v  
  act(t); _?XR;2 ]  
  } s|R`$+'{  
  while (cd(t)); `*B6T7p1  
  return   0 ; ^Jc|d,u;s  
} OSwum!hzN  
} ; M0]J `fL@  
XFi9qL^  
6g)CpZU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8w~X4A,  
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。 31p7oRzr  
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。 g c<Y?a-  
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。 "rpP  
下面就是产生这个functor的类: 3RI %OCGF  
1WI^R lWd(  
 3X9  
template < typename Actor > G(1_P1  
class do_while_actor `b_n\pf ]  
  { /K<>OyR?  
Actor act; iS`ok  
public : 6s$h _$[X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ? ~oc4J*>(  
d[p?B-7%  
template < typename Cond > I"D}amuv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;20sh^~  
} ; JRDIGS_~  
c7R6.T  
!]&+g'aC3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ] B>.}  
最后,是那个do_ ~hT(uxU/  
A=np ?wc  
6L-3cxqf\  
class do_while_invoker - I~\  
  { f;b f R&v  
public : ~Vc`AcWP  
template < typename Actor > Z_Y gV:jc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Xzqx8Kd  
  { mC'<Ov<eJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); &#'.I0n  
} t;t;+M|W  
} do_; Q776cj^L  
&E-q(3-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pc;`Fz/`7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )t$-/8  
最后来说说怎么处理break和continue U< "k -  
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。 cfHtUv  
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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