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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !{t|z=Qg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W-n4w Ij"  
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, LnI  
3uqhYT;  
mOsp~|d  
Mz(Vf1pi%  
  class filler 9_?xAJ  
  { 0+*NHiH  
public : TQF+aP8[L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4 V')FGB$  
} ; Dp ](?Yr  
j ) 6  
V}#X'~Ob  
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: l[38cF  
,|({[ 9jA  
|h\7Q1,1~2  
I4X9RYB6c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "%gsGtS  
eyCZ[SC  
h^yqrDyJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `GCoi ?n7  
"tzu.V-  
9Rnypzds  
}aVZ\PDg  
二. 战前分析 3 !@  
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。 kt/,& oKI  
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 Q!e560@  
 6st  
:CyHo6o9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :}lqu24K  
  /* --------------------------------------------- */ X g6ezlW  
vector < int *> vp( 10 ); FPDTw8" B;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y2G Us&09  
/* --------------------------------------------- */ vjuFVJwL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Xo34~V@(  
/* --------------------------------------------- */ |`5 IP8Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]dpL PR  
  /* --------------------------------------------- */ vwU1}H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >.iF,[.[F<  
/* --------------------------------------------- */ f~`=I NrU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q5+1'mzAB  
-Uwxmy+  
J?QS7#!%  
&0F' Ca  
看了之后,我们可以思考一些问题: `@/)S^jBau  
1._1, _2是什么? HeRi67  
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。 o}OY,P  
2._1 = 1是在做什么? wGc7  
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。 |1U_5w  
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。 *2G6Q g F  
%=^/^[D  
ky2 bj}"p9  
三. 动工 FlBhCZ|^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FE~D:)Xj'?  
Z7;V}[wie  
CJ IuMsZ  
zw/AZLS  
template < typename T > zR"c j  
class assignment D@O `"2  
  { $5R2QNg n  
T value; cMw<3u\  
public : 6>a6;[  
assignment( const T & v) : value(v) {} *GT=U(d  
template < typename T2 > 8h=t%zMSb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f!9i6  
} ; b2m={q(s  
Zse&{  
/Nf{;G!kg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;w7mr1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i+Z)`  
O$,F ga  
7*!7EBb  
95l)s],  
  class holder u\]EG{w(  
  { uE-(^u  
public : 4ax{Chn  
template < typename T > sTM;l,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T6U/}&{O  
  { zJe KB8  
  return assignment < T > (t); oP&/>GmXL  
} UVo`jb|> o  
} ; aSzI5J]/=  
`q^#u  
2Y vr|] \8  
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: ge~@}&#iO@  
f[@96p ?a[  
  static holder _1; v"USD<   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U\KMeaF5e-  
M.W X&;>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NAGM3{\5v$  
而不用手动写一个函数对象。 U"PcNQy  
2}hJe+#v  
A3jxjQ  
Pe`(9&iT.  
四. 问题分析 C8U3+ s  
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。 sg2;"E@  
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。 i}-uK,^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AI|vL4*Xd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "4N&T#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =+zDE0Qs  
smP4KC"I(d  
五. 问题1:一致性 *_(X$qfoW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %5o2I_Cjz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5S~ H[>A"  
cS ~OxAS  
struct holder c4Ebre-Oa  
  { <DF3!r  
  // qE[S>/R"  
  template < typename T > 3JnpI,By  
T &   operator ()( const T & r) const |cvU2JI@  
  { F2"fOS  
  return (T & )r; +jm,nM9  
} st-{xC#N#  
} ; lSxb:$g  
Br1R++]  
这样的话assignment也必须相应改动: T[oC='I+O  
u#0snw~)/  
template < typename Left, typename Right > pgU [di  
class assignment V;M_Y$`Lh  
  { a=z] tTs4  
Left l; M(%H  
Right r; e &6%  
public : kK6O ZhLH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E/;t6& 6  
template < typename T2 > W }N UU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {{G)Ry*pb  
} ; H>~CL  
$O"ss>8Se  
同时,holder的operator=也需要改动: /9`4f"  
u47<J?!Q  
template < typename T > HIg2y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r&gvP|W%  
  { kSAVFzUS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T5XXC1+  
} UP~28%>X  
`m,4#P-kj  
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。 [!'+}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6Yu:v  
&f*o rM:  
return l(rhs) = r; b^o4Q[  
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。 Jw)JV~/0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q m3\) 9C  
b1&tk~D  
template < typename Tp > a<cwrDZ  
class constant_t amBg<P`'_  
  { !/FRL<mp  
  const Tp t; l_I)d7   
public : Gm~([Ln{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ohx[_}xN  
template < typename T > ?nU<cxh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n]%- 2`}(  
  { f ,F X# _4  
  return t; mZ)>^.N6  
} }EK{UM9y  
} ; f ULt4  
'{&Q&3J_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1`cH EAa  
下面就可以修改holder的operator=了 2t= = <x  
~?Zib1f)  
template < typename T > PR:k--)D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oC0ndp~+&  
  { 56V|=MzX]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HD j6E"  
} #]` uH{  
fBSa8D3}`  
同时也要修改assignment的operator() at uqo3  
4~fYG|a  
template < typename T2 > NL2 1se  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n`Q@<op  
现在代码看起来就很一致了。 K;F1'5+=D  
01cBAu   
六. 问题2:链式操作 #M-!/E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SUS=sR/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。 fG0?"x@>  
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。 a6{Zp{"Y  
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。 RGW@@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fz'qB-F Y  
c_8&4  
template < typename T > <WXVUEea  
struct result_1 x,B] J4  
  { 'uL4ezTtA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %:3XYO.w-  
} ; F*72g)hVh  
RQVu~7d[  
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: ztp|FUi  
e@D_0OZ  
template < typename T > '| 8 dt "C  
struct   ref EPm~@8@"j?  
  { : auR0FE  
typedef T & reference; 4XkI? l  
} ; *22Vc2[i;  
template < typename T > qO6M5g:   
struct   ref < T &> xSY"Ru  
  { g=Xf&}&=x  
typedef T & reference; U1\7Hcs$  
} ; 4 m:h&^`N  
X[BP0:`t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R)NSJ-A!2  
!%>RHh[  
template < typename T > h"FI]jK|}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $1f2'_`8~  
  { BgQEd@cN  
  return l(t) = r(t); O8]e(i  
} yD+4YD  
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。 C`5'5/-.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yl[I'fX66  
Ss[[V(-  
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  -WC0W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j|!,^._i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4BCPh:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (Pc>D';{S  
最后的布局是: Fh#QS'[  
                Add $/wm k7T  
              /   \ e]4$H.dP  
            Divide   5 2<D| {  
            /   \ $ XjijD9R  
          _1     3 \n<! ld  
似乎一切都解决了?不。 VLuHuih  
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。 erH,EE^-x<  
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。 b RAD_  
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: /,\V}`Lx"  
uw;Sfx,s  
template < typename Right > VF`!ks  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v,w af`)J  
Right & rt) const Giyh( DL  
  { {&5lZ<nu8A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m8sd2&4  
} *5)UIRd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >Hf{Mx{<  
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。 \jfK']P/H  
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。 1!z{{H;W  
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。 'Lu<2=a~  
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。 eiMP:  
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? *yBVZD|?H  
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: "Zp&7hI  
z\ZnxZ@  
template < class Action > Qs1p  
class picker : public Action JK$3qUDnI  
  { u)oAQ<w  
public : J!:BCjRdw  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  ?eS;Yc  
  // all the operator overloaded :>FN|fz  
} ; J(]|)?x2  
t;* zr*  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =B}IsBn'J  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ng}C$d . I  
+?J  N_aR  
template < typename Right > )Zq'r L<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ciS +.%7  
  { g,,wG k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g+#<;Gbpe  
} h>pu^ `hk  
:-?ZU4)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Tg{5%~L]   
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。 #/oH #/?  
Kd:l8%+  
template < typename T >   struct picker_maker %o?)`z9-  
  { D Q.4b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A5nggg4  
} ; u W]gBhO$O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <K CI@  
  { 5r5on#O&  
typedef picker < T > result; P@v"aa\@2)  
} ; 5wue2/gl  
78l);/E{v  
下面总的结构就有了: yCQvo(V[F  
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。 OAXA<  
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。 IxbQ6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o GuAF q  
至此链式操作完美实现。 $;^|]/-  
$Cz2b/O  
s#^0[ Rt  
七. 问题3 tVG;A&\,6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 i-|N6J  
7 yE\,  
template < typename T1, typename T2 > [* <x)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S~/2Bw!2  
  { :E9pdx+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UFj H8jSBx  
} )Rn\6ka  
gX" -3w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \c2x udU  
cZVx4y%kz  
template < typename T1, typename T2 > M'%4BOpI6`  
struct result_2 W&hW N9iR  
  { cN@_5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2;gvo*k  
} ; 'KH+e#?Ar  
kL DpZ{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d88A.Z3w  
这个差事就留给了holder自己。 8dR `T}  
    8&JB_%Gb  
y i$+rPF1  
template < int Order > }u;K<<h:  
class holder; x,C8):\t`B  
template <> LK}g<!o(  
class holder < 1 > 2E1`r@L  
  { f2e;N[D  
public : r^5%0_F]  
template < typename T > 8i',~[  
  struct result_1 I8XP`Ccq  
  { qur2t8gnxq  
  typedef T & result; lie,A  
} ; f#z:ILG=  
template < typename T1, typename T2 > Ch]d\GM  
  struct result_2 e@P(+.Ke  
  { ~cc }yDe  
  typedef T1 & result; Y"lEMY  
} ; Ph yIea  
template < typename T > rt^~ I \V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BL&AZv/T  
  { ]W;6gmV  
  return (T & )r; `df!-\#  
} V/#Ra  
template < typename T1, typename T2 > YZ>L_$:q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UOb` @#  
  { @ujwN([I  
  return (T1 & )r1; -J3~j kf  
} \-yI dKj  
} ; *Z#OfB4}  
j!agD_J  
template <> QF/ULW0G!  
class holder < 2 > V8/4:Va7 s  
  { - VJx)g  
public : u)<]Pb})r  
template < typename T > +j{Cfv$do  
  struct result_1 |Y K,&  
  { (tYZq86`  
  typedef T & result; ;qaPK2 a8  
} ; OjhX:{"59  
template < typename T1, typename T2 > Po58@g  
  struct result_2 X$5  
  { :.5l  
  typedef T2 & result; S OI=~BGd)  
} ; c:m=9>3  
template < typename T > :^ywc O   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'S3<' X  
  { 2VRGTx  
  return (T & )r; t.8r~2(?  
} t8-P'3,Q$  
template < typename T1, typename T2 > PcC@}3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T3fQ #p  
  { 9:p-F+  
  return (T2 & )r2; jMn,N9Mf  
} estiS  
} ; @$jV"Y  
a qEZhMy  
F6}RPk\=i  
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> >。 WnG 2\(U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZGZNZ}~#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,jRAVt +{N  
3SIq od;%  
return l(i, j) = r(i, j); DURWE,W>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8GP17j  
> T *`Y0P  
  return ( int & )i; @[lMh9`  
  return ( int & )j; Bh&pZcm|  
最后执行i = j; dCi:@+z8  
可见,参数被正确的选择了。 dJgLS^1E  
o=R(DK# U  
R` < ^/h  
3'.@aMA@  
>g<Y H'U{  
八. 中期总结 *:yG)J 3F  
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: k^Qf |  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N#l2wT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?)1Y|W'Rv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xoo,}EY  
K\2{SjL:B  
UiG/Rn  
FL{?W(M  
5Rl\& G\  
uj6'T Sl  
九. 简化 gbuh04#~  
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。 Jx5`0?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J>  
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: esJ7#Gxt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1*=ev,Z  
  +-*/&|^等 j"nOxs  
2. 返回引用。 W+&5G(z~  
  =,各种复合赋值等 bvtpqI QZ  
3. 返回固定类型。 _H]^7`;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]"_c-=  
4. 原样返回。 }AS/^E  
  operator, 5z_d$.CIc  
5. 返回解引用的类型。 5VV}wR  
  operator*(单目) 0<%$lr  
6. 返回地址。 g[G /If  
  operator&(单目) ^0.8-RT  
7. 下表访问返回类型。 es*$/A  
  operator[] Dylm=ZZa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F_*']:p  
  operator<<和operator>> W q<t+E[  
nW)+-Wxq  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 J.yM@wPS>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AfA"QCyO  
1@v <  
template < typename Left > j+h+Y|4J  
struct value_return hty'L61\z  
  { B4b'0p  
template < typename T > |H t5a.  
  struct result_1 z&gma Ywq  
  { (S!UnBb&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `2 <:$]  
} ; itzUq,T  
B2[f1IMI  
template < typename T1, typename T2 > }i!+d,|f  
  struct result_2 .rK0C)  
  { geR :FO;\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yq-~5ui  
} ; E /H%q|q  
} ; K}CgFBk  
,LA'^I?  
<uuumi-!%G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NwF"Zh5eMW  
Be|! S_Y P  
下面我们来剥离functor中的operator() 6RbDc *  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qbv@}[f  
=c@hE'{  
return l(t) op r(t) \< .BN;t{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y[XD=j  
return op l(t) st) is4  
return op l(t1, t2) 0ZjT.Ep  
return l(t) op iL;V5|(sb  
return l(t1, t2) op ]W?cy  
return l(t)[r(t)] ~5HT _B U=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %<>:$4U@]  
$L^%*DkM  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 5$ =[x!x  
单目: return f(l(t), r(t)); ]00s o`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZhY{,sy?QO  
双目: return f(l(t)); 0i\>(o  
return f(l(t1, t2)); 5}G_2<G  
下面就是f的实现,以operator/为例 STnMBz7  
aLg,-@  
struct meta_divide 4C`RxQJM  
  { fJ/INL   
template < typename T1, typename T2 > E.*hY+kGZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vt5w(}v(  
  { KF'fg R  
  return t1 / t2; c$  /.Xp  
} ^dpM2$J  
} ; ~3 bV~H#~m  
{Z/iYHv~#c  
这个工作可以让宏来做: Xgx/ubca0  
1e[?}q]*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |6Y:W$7k  
template < typename T1, typename T2 > \ 8~(,qU8-N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \r IOnZ.WK  
以后可以直接用 Hpix:To  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +1wEoU.l2  
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 0cG[<\qT  
(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。。。) +~V_^-JG&  
]izHn;+  
) r.Wge  
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 m^oG9&";  
Ze%S<xT!O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K ar!  
class unary_op : public Rettype p1'q{E+o*  
  { vT#R>0@mi  
    Left l; q%G[tXw  
public : B5 /8LEWw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C+/EPPi  
Y!j/,FU  
template < typename T > ^!B]V>L-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const diNSF-wi,,  
      { gN}$$vS  
      return FuncType::execute(l(t)); <zqIq9}r  
    } )s>|;K{  
`mcb0  
    template < typename T1, typename T2 > Ei:m@}g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nN&dtjoF  
      { M;XU"8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fa]8v6  
    } Ia%cc L=  
} ; e5AsX.kv B  
3DO*kM1s@  
J ?{sTj"KB  
同样还可以申明一个binary_op 9 5!xJdq  
ED8{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (tA[]ne2  
class binary_op : public Rettype jkl dr@t  
  { _8$xsj4_  
    Left l; (A2ga):Pk  
Right r; jk`U7 G*  
public : IsT}T}p,t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Uhvy 2}w  
YN)qMI_ `A  
template < typename T > Pm P&Qje7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9=}#.W3.  
      { )Jvo%Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IgJG,!>h  
    } |d&Kr0QIV  
c*#$sZ@YA  
    template < typename T1, typename T2 > JQ ?8yl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x(>XM:|  
      { jA^yUd-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N#-%b"(  
    } -5e8m4*  
} ; L2Cb/!z`c  
0>m$e(Z  
B0RVtbK  
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 v"2A?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MX*4d{l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lre(]oBXA  
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。 \=RV?mI3?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IV&5a]j  
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。。。 {6LS$3}VM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !}|'1HIC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [GCaRk>b,  
下面是修改过的unary_op D+AkV|  
!|9@f$Jv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X%I@4 B7Ts  
class unary_op -c8h!.Q$  
  {  uWMSn   
Left l; .HTRvE`X  
  k_1;YO BF  
public : D Q4O  
7&etnQJ{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CNV^,`FX  
 {y{O ze  
template < typename T > b!-=L&V  
  struct result_1 xGOmvn^lQ  
  { v#9i|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "&qAV'U  
} ; E}zGY2Xx  
Md9y:)P@Y  
template < typename T1, typename T2 > b$Ei>%'/";  
  struct result_2 @@3 NSKA  
  { $2]>{g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t0<RtIh9e  
} ; Z1$ S(p=)L  
&n?RKcH}d  
template < typename T1, typename T2 > Cw!tB1D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "KCG']DF  
  { I=Y_EjZ D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /V/ )A\g  
} eF0FQlMe[  
U |eh  
template < typename T > AH#a+<;a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z @DDuVr  
  { 5l,Lp'k  
  return OpClass::execute(lt(t)); wKcuIc$  
} {Gh9(0,B?  
CE (zt  
} ; $<VH~Q<  
f\hQ>MLzt  
Rm_+kp@\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &D|+tu{  
好啦,现在才真正完美了。 Qo]qs+  
现在在picker里面就可以这么添加了: Dm?:j9o]g  
d=\TC'd"{  
template < typename Right > :rk6Stn$z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2.{zf r  
  { vytO8m%U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7#&Q-3\:  
} y9T 5  
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。 f6( 1jx"  
7^!iGhI]r  
xqDz*V/mD  
CG35\b;Q  
;x FB /,  
十. bind /A>nsN?:]  
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。 av'[k<  
先来分析一下一段例子 # dUi['  
^VnnYtCRz  
71IM`eL=ED  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^IvQdVB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0<<ATw$aQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9 %Vy,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %<|<%~l&  
我们来写个简单的。 '19?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Tqs|2at<t  
对于函数对象类的版本: benqm ~{\  
(B*,|D[J@i  
template < typename Func > 44k8IYC*o  
struct functor_trait D2Q0p(#%  
  { 7uu\R=$  
typedef typename Func::result_type result_type; Oku7&L1  
} ; vXM {)  
对于无参数函数的版本: 39 pA:3iTd  
Q7zpu/5?  
template < typename Ret > #<V5sgq S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =|fB":vk  
  { 6B b+f"  
typedef Ret result_type; roi,?B_8  
} ; |g !$TUS.  
对于单参数函数的版本: FLG{1dS  
0=9$k  
template < typename Ret, typename V1 > q&:%/?)x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > McbbEs=)  
  { wZ`*C mr  
typedef Ret result_type; fC}uIci  
} ; d&ff1(j(  
对于双参数函数的版本: [_KOU2  
V~-tp^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?oV|.LM:W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &tiJ=;R1  
  { &- My[t  
typedef Ret result_type; [s] ZT  
} ; A^|~>9  
等等。。。 !X[7m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b`GKGqbJ  
pz{ ]O_px  
template < typename Func > &:}WfY!hX  
struct func_return J9J/3O Q=  
  { xlsAct:  
template < typename T > I2) 2'j,B  
  struct result_1 4T~wnTH0Xg  
  { SoFl]^l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; & \C1QkI  
} ; r0pwKRE~t  
w)R5@ @C*  
template < typename T1, typename T2 > 9@nd>B  
  struct result_2 d\c)cgh%  
  { l&Y'5k_R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rodqa  
} ; 0q]0+o*%  
} ; L)9Z Op5  
9.9B#?  
Le/}xST@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %z~kHL  
fMM%,/b{  
template < typename Func, typename aPicker > hdmKD0  
class binder_1 7^d7:1M  
  { \W\*'C8q\  
Func fn; 9pWSvalw9  
aPicker pk; *dC&*6Rx  
public : ;R@D  
sfy}J1xIL  
template < typename T > Bob-qCBV  
  struct result_1 >4+KEK  
  { h$6~3^g:P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0x^lHBYc  
} ; 5x,/p  
e:rbyzf#  
template < typename T1, typename T2 > ]8'PLsS9<w  
  struct result_2 t4hc X[  
  {  &Du S*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T_9o0Qk  
} ; m GJRCK_  
"];@N!dA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z'"Y+EWN  
[1z.JfC :S  
template < typename T > $++O@C5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H_aG\  
  { .2ZFJ.Z"  
  return fn(pk(t)); )dJx82" l  
} cVr+Wp7K#|  
template < typename T1, typename T2 > G9GLRdP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ekmWYQ ~  
  { uK ,W  
  return fn(pk(t1, t2)); :V_UJ3xf  
} 8 tIy"5  
} ; m4'jTC$  
Y; to9Kv$  
6V#EEb  
一目了然不是么? <jM { <8-  
最后实现bind d..JW{  
_qo\E=E  
(S?DKPnR  
template < typename Func, typename aPicker > uotW[L9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }-u%6KZ   
  { cF?0=un  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )V_;]9<wt  
} B$ho g_=s  
<num!@2D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M9Nr/jE  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 lJT"aXt'M  
7;&,L H  
十一. phoenix f"zmNG'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,g,Hb\_R)  
cRWB`&  
for_each(v.begin(), v.end(), lWT`y  
( i` ay9J8N  
do_ ,@Kn@%?$  
[ Hk(=_[S  
  cout << _1 <<   " , " kJNwA8 7  
] 'G>9iw  
.while_( -- _1), \wK4bvUrX  
cout << var( " \n " ) VYt<j<ba  
) m^,VEV>  
); TZ!@IBu  
|>.</68Z  
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: o/n4M]G  
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 @g]EY&Uzl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @YG-LEh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h ^s8LE3  
JO90TP $  
I`i"*z  
template < typename Cond, typename Actor > >Q?8tGfB  
class do_while :M<] 6o  
  { [9#zE URS  
Cond cd; )OVa7[-T  
Actor act; GQQp(%T  
public : 1EWZA  
template < typename T > PrA(==FX/  
  struct result_1 !ab ef.%:  
  { L' bY,D(J>  
  typedef int result_type; )?c,&  
} ;  X>P|-n#  
^5( d^N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {t!7r_hj  
%/5Wj_|p  
template < typename T > _mwt{D2r}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vo6g /h?`  
  { n\f]?B(  
  do XD't)B(q  
    { r9L--#=z  
  act(t); "Wr[DqFd  
  }  p(8@  
  while (cd(t)); *c&|2EsZ  
  return   0 ; x}V&v?1{5  
} ^H{YLO  
} ; =Vazxt@[  
G.v(2~QFd  
{8`$~c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UT9u?  
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。 P8ZmrtQm  
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。 Y:, rN  
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。 <gfRAeXA  
下面就是产生这个functor的类: V*@Y9G  
A^A)arJS  
'3WtpsKA  
template < typename Actor > Pz\K3-  
class do_while_actor $CX3P)% `  
  { cDE5/!  
Actor act; !\9^|Ef?  
public : SW'eTG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Au}l^&,zN  
+oq<}CNr{  
template < typename Cond > x;\/Xj ;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F"O\uo:3  
} ; gq/Za/ !6  
b78~{h t`  
IF\ @uo`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2lOUNxQ$  
最后,是那个do_ h:r?:C>n  
DuZZu  
Q~VM.G  
class do_while_invoker /kg#i&bP~  
  { Gn_DIFa  
public : (V]3w  
template < typename Actor > P)J-'2{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 't0M+_J  
  { fwV2b<[  
  return do_while_actor < Actor > (act); 79exZ7|  
} w D r/T3  
} do_; "42/P4:  
|%mZ|,[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?+.C@_QZQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2zW IB[  
最后来说说怎么处理break和continue nPqpat`E  
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。 .9PT)^2  
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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