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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HoABo:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C[<}eD4bV  
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, @k&6\1/U  
\^*:1=|7u]  
$j.;$~F  
_i}b]xfM  
  class filler tkT,M,]?9  
  { B`Z3e%g#  
public : 0#9H;j<Op  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wKLYyetM!  
} ; )0-A;X2  
ea"X$<s>-  
1hY|XZ%qd  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: | J3'#7  
7h}gIm7e"  
>) u;X  
D{6 y^@/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `P;r[j"  
}bv+^#  
PPB/-F]rr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !iKW1ks  
ID2->J  
(vO3vCYeQ  
]]PNYa  
二. 战前分析 7b[s W|{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 N:)x67,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 EL$DvJ~  
<#h,_WP*  
z3uR1vF'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S-S%IdL  
  /* --------------------------------------------- */ C P}fxDW  
vector < int *> vp( 10 ); A7Ql%$v7^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^x\VMd3*w  
/* --------------------------------------------- */ P+o"]/7U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G0UaE1n  
/* --------------------------------------------- */ {P8d^=#q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4{YA['  
  /* --------------------------------------------- */ lH4Nbluc^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x(TF4W=j  
/* --------------------------------------------- */ ks0Q+YW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?Fl}@EA#M  
%=UD~5!G0  
BA c+T  
KMj\A d  
看了之后,我们可以思考一些问题: }#FV{C]  
1._1, _2是什么? wuH*a3(  
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。 +Ww] %`_  
2._1 = 1是在做什么? MW 7~=T  
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。 * @4@eQF  
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。 9fEe={ B+  
H%O\4V2s  
Y1-dpML  
三. 动工 [7I bT:ph  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [f_^B U&  
O`~#X w  
)XDBK* !  
YRlfU5  
template < typename T > KEOk%'c,  
class assignment +>#SNZ[  
  { 2T&MVl!%  
T value; PY5&Fwjc  
public : uCDe>Q4@/  
assignment( const T & v) : value(v) {} jsN[Drra  
template < typename T2 > T)\}V#iA*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ipwlP|UjQ5  
} ; '5BD%#[  
3J#LxYK  
ty,oj33  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KV_/fa~Ry  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =~+ WJN  
=xo0T 6  
-Q n-w3~&  
9>~pA]j%  
  class holder cW:y^(Xii  
  { `j>5W<5q\  
public : |SkQe[t  
template < typename T > f kZHy|m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  g{Hgs  
  { Me .I>7c  
  return assignment < T > (t); s(=wG|   
} $X#y9<bW  
} ; <N vw*yA  
Vgm'&YT  
]I\GnDJ^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: = wD#H@h  
/Q;wz!V$  
  static holder _1; q 6>eb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L BbST!  
hTtn /j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JY"jj}H]|  
而不用手动写一个函数对象。 ,.<mj !YE  
[./FzlAs  
?@ oF@AEx=  
KW .4 9  
四. 问题分析 cqG6di7#  
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。 <+k&8^:bi  
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。 EV?}oh"x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H>C bMz1u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =Wcvb?;*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }p~2lOI  
Ek L2nI  
五. 问题1:一致性 ?8-Am[xH  
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?| ;M3%t=KV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]>X_E%`G<b  
_9h$8(wjn  
struct holder .TGw+E1k  
  { (DiduSJ  
  // izl6L  
  template < typename T > tJ^p}yxO  
T &   operator ()( const T & r) const %hVR|K|J  
  { h!w::cV  
  return (T & )r; 8}0wSVsxV$  
} <O1R*CaP  
} ; sy"}25s  
3k1e  
这样的话assignment也必须相应改动: dVbFMQ&  
1@|+l!rYF  
template < typename Left, typename Right > j .q}OK  
class assignment AQ'%}(#0  
  { I){4MoH.  
Left l; ,Pa*; o\  
Right r; X!]v4ma`  
public : O <Rh[Aqn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `==l 2AX  
template < typename T2 > XO <0;9|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h5P_kZJ  
} ; ;XN|dq  
tAv3+  
同时,holder的operator=也需要改动: 4mvR]: G  
QC+ Z6WS;  
template < typename T > &r1(1<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,CqWm9  
  { "`% ,l|D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [M\ an6h6O  
} Jy(G A  
GL n M1  
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。 ;u<Ah?w=Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <X)\P}"L4  
/*#o1W?wQZ  
return l(rhs) = r; G8av5zR  
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。 2{=]Pf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]E/0iM5  
=%W:N|k  
template < typename Tp > &aRL}#U  
class constant_t ,jY:@<n  
  { yT7$6x  
  const Tp t; 'I$FOH   
public : J0!V(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1B;2 ~2X  
template < typename T > RcYUO*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R l ]x:  
  { IJ Jp5[w  
  return t; =.3#l@E!C  
} 'n'>+W:  
} ; ^-"Iw y  
c1Ks{%iA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q!+AiSTU  
下面就可以修改holder的operator=了 vG_R( ]d  
@62,.\F  
template < typename T > G Aj%o]}u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Blxa0&3  
  { od)TQSo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &s".hP6  
} 3x;UAi+&  
cUR :a @  
同时也要修改assignment的operator() ~(R=3  
5 bI :xL}  
template < typename T2 > K%J?'-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `58%&3lp  
现在代码看起来就很一致了。 Yz/Blh%V  
^\ [p6>  
六. 问题2:链式操作 leC!Yj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !y d B,S  
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。 ce;7  
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。 =ANr|d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [D~]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s;vt2>;q+e  
QD@O!}; T  
template < typename T > aGbG@c8PRi  
struct result_1 [BE_^d5&  
  { => (g_\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  R0Vt_7  
} ; Eg)24C R 4  
(%B{=w}8  
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: `H! (hMMV  
?, pwYT0g  
template < typename T > NTu |cX\R  
struct   ref j=O+U _w  
  { T1d@=&0"  
typedef T & reference; vFk@  
} ; lAN&d;NU6Z  
template < typename T > > Z+*tq  
struct   ref < T &> Y+"1'W  
  { C!+D]7\j  
typedef T & reference; @7nZjrH  
} ; Jinh#iar  
!{-W%=Kf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {?`rGJ{f  
(7g"ppf  
template < typename T > _mqU:?Q5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bL7Gkbs&|  
  { oLoc jj~T  
  return l(t) = r(t); "&={E{pQ  
} 4;YP\{u  
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。 XY'=_5t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fJ*^4  
(9u`(|x  
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 k{+cFG\C&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q9vND[BQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ClKWf\(ii6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Jq0sZ0j  
最后的布局是: M+&~sX*a  
                Add RnH?95n?{  
              /   \ {?yVA  
            Divide   5 Y~}MfRE3z  
            /   \ %r[`HF>  
          _1     3 >>{):r Z  
似乎一切都解决了?不。 J2Dn  
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。 @(#vg\UH  
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。 U,U=udsi  
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: pb97S^K[  
UCVYO. 9"  
template < typename Right > )xcjQkb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VZqCFE3  
Right & rt) const :<aGZ\R5  
  { !}6'vq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gfggL&t(  
} w%\ nXJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _#K|g#p5  
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。 }n&nuaj  
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。 "bej#'M#  
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。 +<\LY(o  
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。 8[@,i|kgg0  
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? +'m9b7+v  
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: zLl-{Kk  
}5fd:Bm;  
template < class Action > f 6I)c$]Q  
class picker : public Action 3Ws(],Q  
  { ~u*4k:2H  
public : [k 7HLn)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8U@f/ P  
  // all the operator overloaded t`6]eRR  
} ; #K^hKx9  
|.9PwD8~VD  
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。 N_g=,E=U%  
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: h!wq&Vi4  
zYaFbNi  
template < typename Right > Q b^{`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  GAfc9  
  { P.Tnq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e;vI XJE  
} ]pm/5|  
yq.@-]ytZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > boiP_*|MY  
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。 4(htdn6\  
T}!9T!(HdF  
template < typename T >   struct picker_maker H {=]94  
  { q&:7R .Ci  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fExFpR,`  
} ; [lIX&!T"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )y] Dmm  
  { _!2lnJ4+5  
typedef picker < T > result; |4DN2P  
} ; N@PuC>  
551_;,t  
下面总的结构就有了: 2}<tzDI'  
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。 N%Bl+7,q  
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。 B\ 'rxbH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7z$53z  
至此链式操作完美实现。 'Qt[cW  
D<v< :  
:'r* 5EX  
七. 问题3 |gV~U~A]  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3\Amj}RJ  
HxK'u4I  
template < typename T1, typename T2 > ;8#6da,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GipiO5)1C  
  { X#T|.mCdC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6c+29@  
} ~0CNCP  
Y1lUO[F j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \X %#-y  
Sck!w 3  
template < typename T1, typename T2 > 'R1C-U3w,  
struct result_2 kt Z~r. +  
  { {#+K+!SvDX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G9x l-ag+z  
} ; iAe"oXK|  
#TUm&2 +V  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @|\;#$?XW3  
这个差事就留给了holder自己。 yuC"V'  
    `/1rZ#  
Q:) 4  
template < int Order > nGGw(6c%>  
class holder; mqeW,89  
template <> 6MOwn*%5k  
class holder < 1 > 2L^/\!V#  
  { >W+,(kAS  
public : e}O&_ j-  
template < typename T > )T '?"guh`  
  struct result_1 -0a3eg)Z*  
  { ;nh_L(  
  typedef T & result; ],AtR1k  
} ; At>e4t2@  
template < typename T1, typename T2 > }vZfp5Y  
  struct result_2 Kez0Bka  
  { &K!0yR  
  typedef T1 & result; .+2:~%v6  
} ; 4grV2xtX  
template < typename T > 3K(/=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v$`3}<3-  
  { [W$x5|Z}Q  
  return (T & )r; E_& ;.hw  
} ?p6@uM\Q7  
template < typename T1, typename T2 > MuO(%.H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YeJTB}  
  { E>@]"O)=M,  
  return (T1 & )r1; tM@%EO  
} KdiJ'K.  
} ; E5gt_,j>  
FM3.z)>  
template <> 0<A*I{,4L  
class holder < 2 > fC"? r6d  
  { <> HI(6\@Z  
public : j}lne^ h  
template < typename T > !]"M]tyv\  
  struct result_1 ZLaht(`+  
  { `?&C5*P  
  typedef T & result; w)go79  
} ; c9gm%  
template < typename T1, typename T2 > s'/_0  
  struct result_2 /hg^hF  
  { 11S{XbU  
  typedef T2 & result; R(> oyxA[F  
} ; 5 3+C;]J  
template < typename T > ixy:S1 pI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1OY 5tq  
  { z xgDaT  
  return (T & )r; &B8x0 yi  
} EP4?+"Z  
template < typename T1, typename T2 > REc90v2"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7F]oK0l_  
  { -iy17$  
  return (T2 & )r2; }K.)yv n  
} P2>_qyX  
} ; cgcU2N6y;  
Ye^#]%m  
!K.)Qr9V  
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> >。 G"J 8i|~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <YG 42,N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iMYJVB=  
1jK2*y  
return l(i, j) = r(i, j); \Pfm>$Ib=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L$Xkx03lz>  
}lkU3Pf1U  
  return ( int & )i; A;xH{vo{  
  return ( int & )j; W)2k>cS  
最后执行i = j; KVC18"|f  
可见,参数被正确的选择了。 aB&a#^5CI  
gW G>}M@  
\= 6dF,V  
x;JC{d#  
x 'i~o'  
八. 中期总结 aE]RVyG@L  
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: t:'^pYN:g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'eQ*?a43  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;x)f;!e+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9D5v0Qi  
Rs]Y/9F;{  
1b7Q-elG  
y7b>>|C  
,[|i^  
2j^8{Agz  
九. 简化 V#&S&dn  
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。 Y,KSr|vG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q\s>Oe6$  
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: 1N.weey}W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gfXit$s  
  +-*/&|^等 FYaBP;@J%  
2. 返回引用。 UWgPQ%}  
  =,各种复合赋值等 cW{Bsr   
3. 返回固定类型。 & @ $D(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1VXn`O?LW  
4. 原样返回。 ]|Iczg-  
  operator, UN6nh T  
5. 返回解引用的类型。 DS< E:'N  
  operator*(单目) r*Z p-}  
6. 返回地址。 pr \OjpvD  
  operator&(单目) 78'3&,+si  
7. 下表访问返回类型。  N,ihQB5  
  operator[] Xj6?,J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s=&x%0f%  
  operator<<和operator>> ! M7727  
Coe%R(x5  
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*_'uPo S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &K"qnng/y  
lt C  
template < typename Left > > {h/4T@  
struct value_return > 8!9  
  { a [BIY&/Q  
template < typename T > QlnI&o  
  struct result_1 $=!_ !tr  
  { OLJ|gunA#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H1ox>sC  
} ; >@|XY<  
sc# q03  
template < typename T1, typename T2 > |/RZGC4  
  struct result_2 u$V@akk  
  { O1z3(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $gcC}tX  
} ; @3Mp>u/  
} ; <QRRD*\  
JW=P} h  
g/z7_Aq/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C1(0jUz  
J+nUxF;EE  
下面我们来剥离functor中的operator() y}> bJ:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !X{>?.@~  
4q`e<!MP)q  
return l(t) op r(t) )cRP6 =  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1NU@k6UHl  
return op l(t) }ILg_>uq[  
return op l(t1, t2) $s9YU"  
return l(t) op "xMnD(p  
return l(t1, t2) op ,uhOf! |  
return l(t)[r(t)] Z'\{hL S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `< cn  
iFB {a?BE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: w;DRC5V>  
单目: return f(l(t), r(t)); g5hMZPOmP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K2oyHw<mk  
双目: return f(l(t)); s#C~HK  
return f(l(t1, t2)); 05[k@f$n  
下面就是f的实现,以operator/为例 FP h1}qS  
wb (quu  
struct meta_divide gO]jeO  
  { `BKV/Xl  
template < typename T1, typename T2 > p>0n~e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QR{pph*zn-  
  { p V`)  
  return t1 / t2; %b3s|o3An  
} JQ"w{O  
} ; L=-v>YL+  
\m3ca-Y  
这个工作可以让宏来做: 0r'<aA`=I  
aiwKkf`\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J4^aD;j  
template < typename T1, typename T2 > \ ^@AIXBe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]c$)0O\O  
以后可以直接用 ;{K/W.R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A@#D_[~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 nG !6[^D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0%GQXiy  
f-l(H="e  
}*M>gvPo  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Yuqt=\? #  
fg0zD:@rA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9/I|oh_ G  
class unary_op : public Rettype w4\g]\  
  { /4#A|;d_  
    Left l; z(_#C s  
public : 0fQMOTpOp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^,N=GZRWW  
dG*2-v^G  
template < typename T > =?gDM[t^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B|6_4ry0U  
      { QwgP+ M+  
      return FuncType::execute(l(t)); "1%YtV5R{  
    } V /,F6  
N3QDPQ  
    template < typename T1, typename T2 > *Bm _  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ -C{:rV  
      { u:s[6T0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A1V^Gi@i  
    } {S5H H"  
} ; `KUl XS(  
1|/]bffg!c  
iF'qaqHWY4  
同样还可以申明一个binary_op !1cVg ls|  
"kg;fF|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tg|/UUn  
class binary_op : public Rettype [BzwQ 4  
  { YVS~|4hu?i  
    Left l; SdQ"S-H  
Right r; rq_0"A  
public : [,As;a*o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G [$u`mxV^  
Bi$nYV)-l  
template < typename T > G[M{TS3&Ds  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 rx``,7Q  
      { [|"{a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); brt1Kvu8(  
    } TuX9:Q  
Rt2<F-gY  
    template < typename T1, typename T2 > af<wUxM0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  pu?D^h9/  
      { nN$aZSb`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); - TU^*  
    } ]3bXJE  
} ; eY#_!{*Wn  
X6<%SJC  
(,!G$~Sy  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 vv5 uU8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y=spD^tM8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~Ddlr9Ej  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y+0HC2(o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <9jN4hV  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 rf]'V Jg#3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?A`8c R=)I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c#YW>(  
下面是修改过的unary_op qxW^\u!<  
"0]s|ys6<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2{fPQQ;#  
class unary_op T?Y/0znB*  
  { }10ZPaHjl+  
Left l; 0$A7"^]  
  %RX}sS  
public : ?'I pR  
n+9rx]W,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -K*&I!  
*N!>c&8  
template < typename T > ?3|jB?:k  
  struct result_1 Qq*Ks 5   
  { s%l`XW;v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i_M0P12  
} ; ~rICPR  
[+4/M3J%  
template < typename T1, typename T2 > $++SF)G1]_  
  struct result_2 uA~T.b\  
  { Os>^z@x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6< O|,7=_  
} ; 7IUu] Fi  
Gbrc!3K2  
template < typename T1, typename T2 > IP=."w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FhVoN}  
  { b]cnTR2E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z/~7N9?m(  
} cH>3|B*y  
YR/%0^M'0  
template < typename T > 6h%_\I.Z[[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /_.1f|{B  
  { CE;J`;  
  return OpClass::execute(lt(t)); CP"  
} 5KIlU78  
$2'Q'Mx[gd  
} ; rIJv(&l  
:j}4F  
`#x}-A$  
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 czu?]9;^ Z  
好啦,现在才真正完美了。 W34_@,GD  
现在在picker里面就可以这么添加了: .&2Nm&y$ K  
)o%sN'U,1  
template < typename Right > Lk>o`<*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~"8D]  
  { 3L1MMUACL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !5zDnv  
} MR`lF-|a|  
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。 5%1a!M M M  
O\&-3#e  
' zz ^ !@  
%Z]c[V.  
b"7L ;J5|  
十. bind PRQEk.C  
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。 6#za\[  
先来分析一下一段例子 *iwV B^^$  
ILyI%DA&  
q-|j =  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =s5g9n+7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;VW->i a6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h5^qo ^;g7  
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。 FBGe s[,  
我们来写个简单的。 k=M_2T'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QuWW a|g^.  
对于函数对象类的版本: lNs;-`I~  
>pRC$'Usx  
template < typename Func > f<;w1sM\  
struct functor_trait -lqsFaW  
  { PPMAj@B}V  
typedef typename Func::result_type result_type; kX)QHNzP  
} ; T;`2t;  
对于无参数函数的版本: G%FLt[  
|zCT~#  
template < typename Ret > #Bo3 :B8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r~q 3nIe/,  
  { -XNawpl`  
typedef Ret result_type; Lh;U2pA  
} ; *-\qO.4\  
对于单参数函数的版本: +L U.QI'  
pr?k~Bn  
template < typename Ret, typename V1 > V7(-<})8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |9Pi*)E  
  { -|g9__|@  
typedef Ret result_type; YU,fx<c  
} ; Hzc5BC  
对于双参数函数的版本: ec3zoKtV  
Gr8%%]1!0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J|=0 :G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Bk2j|7  
  { U~I y),5  
typedef Ret result_type; ;}KT 3Q<^  
} ; =)YDjd_=z  
等等。。。 Ou7nk:I@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $w+()iI  
*)D$w_06S  
template < typename Func > !%Bhg?  
struct func_return \&\U&^?  
  { 31 &;3?3>  
template < typename T > -^ R?O  
  struct result_1 )K!!Zq3;|  
  { iiLDl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a&Z;$  
} ; K,5_{pj  
^I:f4RWo  
template < typename T1, typename T2 > ~A03J:Yc7  
  struct result_2 /{>_'0  
  { :j&-Lc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \OE,(9T2P.  
} ; w JF(&P  
} ; XIBm8IkF  
g#lMT%  
kca#ssN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /*e6('9s  
~?z u5,vb  
template < typename Func, typename aPicker > ~xt]g zp{  
class binder_1 "h7Np/ m3  
  { ^H`4BWc  
Func fn; 4L/nEZ!Nsu  
aPicker pk; $[0\Th  
public : Go)}%[@w  
K1CgM1v  
template < typename T > w0PAtu  
  struct result_1 R5N~%Dg)3  
  { ^Eif~v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hdDL92JVg  
} ; )(+q~KA}  
_sAcvKH  
template < typename T1, typename T2 > p]rV\,Yss  
  struct result_2 -unQ 4G  
  { L~("C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2$b JMx>  
} ; ,wZq ~; 2  
4ufT-&m};s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} KEjMxOv1  
{]]#q0|  
template < typename T > x}~Z[bx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  6apK  
  { &2r[4  
  return fn(pk(t)); + zf`_1+)U  
} %gu|  
template < typename T1, typename T2 > C:.>*;?7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?{%"v\w  
  { 'HJ<"<  
  return fn(pk(t1, t2)); 0IyT(1hS  
} 3QCCX$,  
} ; {hoe^07XK  
K0|:+s@u  
=klfCFwP  
一目了然不是么? DD}YbuO7  
最后实现bind #xw3a<z?u  
K=> j+a5$  
kG u{[Rh  
template < typename Func, typename aPicker > C8%MKNPd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,V[|c$  
  { P6A##z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [I gqK5@  
} LtGjHB\+  
:xk+`` T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r-No\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。 piFZu/~Gq\  
8WpZ "  
十一. phoenix @w(X}q1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =7F?'&LC  
h0")NBRV&  
for_each(v.begin(), v.end(), vCUbbQz  
( Y*sw;2Z;a  
do_ nF]zd%h  
[ |>b;M ,`OO  
  cout << _1 <<   " , " Cx&l0ZXHEX  
] wQ8<%qi"L  
.while_( -- _1), [-Xah]g  
cout << var( " \n " ) u/ri {neP{  
) 6!H,(Z]j  
); UkcH+0o  
\f7R^;`_<R  
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: T(Ji%S >  
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 thz[h5C?C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m#<Jr:-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Kw(S<~9-@  
gHFQs](G.  
3R%yKa#  
template < typename Cond, typename Actor > i:Gyi([C  
class do_while ~=9S AJr]  
  { Qe_C^ (P  
Cond cd; rONz*ly|i  
Actor act; _w2%!+'  
public : In8{7&iVO  
template < typename T > tJ .Ln  
  struct result_1 ;U#=H9_  
  { .>S1do+  
  typedef int result_type; + Y!:@d  
} ; p0PK-e`@:  
/x<uv_"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~[=d{M!$W  
\-sW>LIA  
template < typename T > =Y*@8=V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o#WECs>  
  { y9k'jEZ"oh  
  do ZQn>+c2%!  
    { 6Hfv'X5E`Z  
  act(t); y}?PyPz  
  } }2S)CL=  
  while (cd(t)); /1_O5'5+v  
  return   0 ; 0O>M/ *W  
} CR;E*I${  
} ; ""Oir!4  
=RZ PDu  
=uEpeL~d;+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;- _ZWk]  
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。 X_!km-{  
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。 ;+bF4r@:+  
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。 y:_>R=sw  
下面就是产生这个functor的类: Uy*d@vU9c  
7U-}Y  
`jyyRwSoe  
template < typename Actor > 0|C !n+OK  
class do_while_actor Xk1uCVUe5  
  { :4\%a4{Ie  
Actor act; FHEP/T\5  
public : M8$e MS1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #,97 ]  
K;w2qc.+  
template < typename Cond > Z9|A"[b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TL)7X.1'L  
} ; [lVfhXc&  
VMe  
$F[+H Wf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X|G[Ma?   
最后,是那个do_ e\^}PU  
8@LUL)"  
2 |JEGyDS-  
class do_while_invoker Dr[;\/|#  
  { g-B{K "z  
public : s:_a.4&Y  
template < typename Actor > [zXC\)&!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bfm+!9=9S  
  { (y~%6o6  
  return do_while_actor < Actor > (act); z]-m<#1  
} ZI1*Cb  
} do_; %d *0"<v  
sINf/mv+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;yyR_N S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d{t@+}0.u  
最后来说说怎么处理break和continue ]9)iBvQlj  
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。 D$>&K&  
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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