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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5F $W^N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ):1NeJOFF  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, A~u-Iv(U  
i!9yN: m0  
:beBiO  
s-[_%  
  class filler Z3)1!|#Q  
  { <rNCb;  
public : {'T=&`&OF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s+l)Q  
} ; 5\lOZYHX  
vzG(u_,9[  
SnRk` 5t  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7EO/T,{a  
Vv#|% ^0  
B[}#m'Lv  
X2v|O3>/N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6x7pqH M  
jw]~g+x#$  
[kaj8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q)#+S(TG  
Tapj7/0`  
_Gv n1"l  
|hk?'WGc`0  
二. 战前分析 >fNRwmi  
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。 LR|LP)I  
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 gZ8n[zxf6  
8bd&XieE  
W6:ei.d+NS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B@U;[cO&  
  /* --------------------------------------------- */ *EY^t=  
vector < int *> vp( 10 ); q$7SJ.pF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z:j6AF3;  
/* --------------------------------------------- */ FwKT_XkY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JI##l:,7r  
/* --------------------------------------------- */ PZ06 _  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lC):$W  
  /* --------------------------------------------- */ &]~Vft l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qRC-+k:  
/* --------------------------------------------- */ ^UOVXRn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [Vzp D 4  
C{^U^>bU  
L Vt{`   
M*6}#ST  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9[31EiT  
1._1, _2是什么? y(!J8(yA  
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。 ZxW4 i  
2._1 = 1是在做什么? <Wqk5mR  
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。 xd }g1c  
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。 &b~if}vcb  
1HPYW7jk@"  
9OI&De5?=V  
三. 动工 `q":i>FP2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *%6NuZ  
iY_E"$}P  
lyZ[t PS  
A 9\]y%!  
template < typename T > [R-&5 G!x  
class assignment %z9eVkPI~  
  { H! IL5@@K  
T value; &\[3m^L  
public : `GGACH3#s  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4Og&w]  
template < typename T2 > B}Lz#'5_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h0;PtQb1  
} ; sA!,)'6  
ea7l:(C  
AC'$~4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7NG^I6WP-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "j(?fVx  
>'\cNM~nf  
Nw 74T  
srX" vF  
  class holder 8Df(|>mK  
  { KaRdO  
public :  ^##tk  
template < typename T > iPnu *29  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d`M]>EDXp  
  { *cNqgw#\qL  
  return assignment < T > (t); e~Hx+Qp.G  
} ` #!~+  
} ;  3)5Gzn  
+1`Zu$|  
!%pY)69gv  
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: X^pxu6nm-  
X[F<sxw  
  static holder _1; mn5"kYy?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G|WO  
SHM ?32'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +@ '( N  
而不用手动写一个函数对象。 G'*_7HD  
hX?rIx  
eh@6trzp=  
]{` 8C  
四. 问题分析 B5- G.Z  
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。 %&D,|Yl6  
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。 ,(%?j]_P2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 st8=1}:&\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZjlFr(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N S^(5g  
~S5wfx&  
五. 问题1:一致性 R`7v3{  
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?| i{['18Q$F3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sk0N=5SB-  
KK}?x6wV0,  
struct holder )kMA_\$,  
  { lu]Z2xSv  
  // 41pk )8~pt  
  template < typename T > Cfizh@<  
T &   operator ()( const T & r) const mPl2y3m%  
  { SAuZWA4g[  
  return (T & )r; 5kX#qT=  
} y;0k |C   
} ; A7{l60(5  
.GJl@==~1  
这样的话assignment也必须相应改动: yMdAe>@  
Iyo ey  
template < typename Left, typename Right > &e#>%0aS  
class assignment 5&&6e`  
  { q>$[<TsE&}  
Left l; #g.J,L  
Right r; R @h@@lSf  
public : 1 \#n{a3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -3YsrcJi  
template < typename T2 > ~2R3MF.C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?DAW~+,!7o  
} ; (kECV8)2  
x#mZSSd  
同时,holder的operator=也需要改动: f8>S<:  
Dy>U=(S  
template < typename T >  Bld%d:i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,zCrix 3  
  { un+U_|>c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oXCZpS  
} @J[l^o9  
owYSR?aG  
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。 }v0IzGKs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :+1S+w  
wH:'5+u:6  
return l(rhs) = r; p[Z'Fl  
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。 rcc.FS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J6*Zy[)%&S  
UOWOOdWS B  
template < typename Tp > hFC4CqBV  
class constant_t OG# 7Va  
  { kNX(@f  
  const Tp t; x;RjLI4h  
public : F8q&v"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !ul)e;a  
template < typename T > R/H ?/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ulnG|3A9  
  { 5t$ZEp-  
  return t; {FR#je  
} /2,s-^  
} ; i!/V wGg  
TQx''$j\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F,^<  
下面就可以修改holder的operator=了 t I9$m[  
05 ".;(  
template < typename T > {5+t\~q$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'bP-p gc  
  { K5x&:z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q#v&&]N=  
} 8aw'Q?  
r4}:t$  
同时也要修改assignment的operator() YoD1\a|  
whW"cFg  
template < typename T2 > aHKv*-z-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;0V{^  
现在代码看起来就很一致了。 5S'89 r3m  
)W&H{2No  
六. 问题2:链式操作 &6/# O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %g3@m5&  
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。 #UH|,>W6  
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。 7Rr(YoWa  
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。 i(q%EMf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [`P+{ R  
zBWn*A[4  
template < typename T > 4/S% eZB  
struct result_1 `gq@LP"o  
  { vJkY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d$<HMs:o@  
} ; #RK?3?wcr  
C=}YKsi|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: %n`wU-?lK  
 +Io^U  
template < typename T > *a xOen  
struct   ref '+BcPB?E  
  { XGZ1a/x;s  
typedef T & reference; a4FvQH#j  
} ; E1:{5F5/  
template < typename T > nG&= $7x^  
struct   ref < T &> d^X;XVAvP  
  { 6sb,*uSn%  
typedef T & reference; ~;W]0d4,\  
} ; RKaCX:  
XA} !  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4w0 &f  
I&|%Fn  
template < typename T > KumbG>O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M(o?I}  
  { 7Zp'}Om<I  
  return l(t) = r(t); *+h2,Z('a  
} zDY!0QZLF\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 wwVK15t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?!1K@/!  
#(-V^ T  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +N2?fgA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U/&!F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zh)qo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bb[.Kvq5  
最后的布局是: hZ-No  
                Add oqOv"yLJ:  
              /   \ NK]X="`  
            Divide   5 /\_`Pkd3m  
            /   \ 0XFJ/  
          _1     3 zb Z0BD7e  
似乎一切都解决了?不。 ,%e.nj9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 to9 u%d8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !vHUe*1a{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =Y>_b 2  
@ae;&  
template < typename Right > .ICGGC`O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,TaaXI  
Right & rt) const wQJY,|.  
  { jSp4eq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "WR)a`$UR  
} B ?96d'A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k !Nl#.j  
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。 q:@$$}FjL  
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。 udM<jY]5p  
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。 _3DRCNvh  
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。 7H~StdL/>  
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? zz3Rld!b[  
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: / 2>\Z(  
:a#Mq9ph!  
template < class Action > ykc$B5*  
class picker : public Action ;o }pRC  
  { vQ"EI1=7Z  
public : &P Wz4hZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0\# uxzdhJ  
  // all the operator overloaded &(3kwdI  
} ; !fUrDOM0E  
?3jOE4~aHr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 cN_e0;*Ua  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: gE'b.04Y9i  
67Rsd2   
template < typename Right > \Tq Km  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |uVhfD=NG  
  { A$ v Cm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jrT5Rw_}q  
} "?a(JC  
 N)G.^9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7c$;-O  
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。 bv ,_7UOG  
A7SBm`XJ)p  
template < typename T >   struct picker_maker -_BS!T%r  
  { $[txZN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; os*QWSs  
} ; //*>p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <_&tP=h  
  { %tiFx:F+  
typedef picker < T > result; P [-2^1P"  
} ; N 4Yvt&  
|Z}uN!Jm  
下面总的结构就有了: R06q~ >  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fOtin[|}6@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 fdP[{.$?(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j.OPDe{LU  
至此链式操作完美实现。 Z[:fqvXQ  
[I:D\)$<  
}TD$ !  
七. 问题3  )TV4OT#  
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。 K| #%u2C  
Z|+SC \Y  
template < typename T1, typename T2 > c!"&E\F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A8Q1x/d(  
  { %m r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h7mJXS)t|  
} }l{r9ti  
Gr6XqO_  
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: $$+6=r}  
r J'm>&Ps  
template < typename T1, typename T2 > 3Tv;<hF  
struct result_2 aV`4M VWOz  
  { A|p O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DP`$gd  
} ; 9Cbf[\J!bq  
KrN#>do&<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %Z?2 .)  
这个差事就留给了holder自己。 gHc0n0ZV  
    Q.: SIBP  
HVG9 C$  
template < int Order > }WXO[ +l  
class holder; wlr/zquAE9  
template <> Xi3:Ok6FZ  
class holder < 1 > BhC.#u/   
  { `oH=O6  
public : ~ldqg2c  
template < typename T > & %4x  
  struct result_1 _:F0>=$  
  { 3uA%1 E  
  typedef T & result; 'P(S*sr  
} ; NFpR jC?  
template < typename T1, typename T2 > n]G!@-z  
  struct result_2 ta\AiHm  
  { Kc~h  
  typedef T1 & result; &x$1hx'  
} ; P wL]v.:  
template < typename T > lN"%~n?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R<aF;Rvb5  
  { Z^w11}  
  return (T & )r; E'qGKT  
} ?.66B9Lld  
template < typename T1, typename T2 > &`hx   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W.b?MPy]  
  { z^s/7Va[  
  return (T1 & )r1; FTvFtdY  
} Z}74% 9qE  
} ; (izGF;N+  
Z%_"-ENT  
template <> rMkoE7n  
class holder < 2 > 8z\v|-%Z  
  { JD1IL` ta;  
public : d%tF~|#A%  
template < typename T > .*+?]  
  struct result_1 F!m/n!YR  
  { b?Dhhf  
  typedef T & result; f?)BAah  
} ; 5&V0(LT]C  
template < typename T1, typename T2 > CSF-2lSG  
  struct result_2 3Z.<=D  
  { Y] Q=kI  
  typedef T2 & result; !bEy~.  
} ; yu8xTh$:  
template < typename T > *N5cC#5`=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w7d(|`  
  { 8BP.VxX  
  return (T & )r; 8%-+@ \=  
} xD[O8vQE  
template < typename T1, typename T2 > p'PHBb8I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3|1ug92  
  { |#hj O3  
  return (T2 & )r2; @uru4>1_dy  
} $Pw@EC]  
} ; r 334E  
%mLQ'$  
vU5a`0mH  
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> >。 !brXQj8D7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q4;eN w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?LE\pk R  
;+pS-Zb 6  
return l(i, j) = r(i, j); ySC;;k'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6:Eu[PE~w  
/F#_~9JXG  
  return ( int & )i; .9r+LA{  
  return ( int & )j; !YJfP@"e6r  
最后执行i = j; X~ca8!Dq  
可见,参数被正确的选择了。 QuEfV?)_4  
VKzY6  
SRL`!  
s{I Xth6  
]xJ5}/  
八. 中期总结 N!O.=>8<  
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: 'FVh/};Y.D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n.}A :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。 EP!zcp2' C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l5?fF6#j  
^;on  
y]1:IJL2;  
vn5X]U"  
6Xu^ cbD  
",U>;`  
九. 简化 (wxdT6RVm\  
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。 j2oHwt6"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .23z\M8 -  
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: }B-@lbK6)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,mpvGvAI  
  +-*/&|^等 -K+" :kiS  
2. 返回引用。 l| / tKW  
  =,各种复合赋值等 #g)$m}tv?  
3. 返回固定类型。 hqEn D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q(tdBd'o6  
4. 原样返回。 z:m`  
  operator, ho 5mH{"OV  
5. 返回解引用的类型。 /^#8z(@B  
  operator*(单目) #2N']VP  
6. 返回地址。 iw`,\V&  
  operator&(单目) @fDWp/  
7. 下表访问返回类型。 0RaE!4)!;  
  operator[] :?!kZD!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cmw2EHTT<  
  operator<<和operator>> yJ(BPSt  
]{tnNr>mv  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 FlWgTn>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xwSi}.  
{J`]6ba  
template < typename Left > =(!&8U9  
struct value_return q7itznQSKc  
  { r9),F.6,  
template < typename T > Equj[yw%@  
  struct result_1 NGA8JV/U  
  { `# N j8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j3<|X  
} ; g;N)K3\2  
a4zq`n|3U  
template < typename T1, typename T2 > ~Ibq,9i  
  struct result_2 ^lF'KW$  
  { zQ;jaS3 hf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \KBE+yj  
} ; u@( z(P  
} ; xY3 KKje  
[| \Z"   
%Tc P[<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zv1#PfO@)  
1qEpQ.:](  
下面我们来剥离functor中的operator() KW3Dr`A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `v]|x,l+C  
<ptskbu  
return l(t) op r(t) k0%*{IVPN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U Bo[iZ|%  
return op l(t) h($XR+!#  
return op l(t1, t2) utH,pGs C.  
return l(t) op ]Wc:9Zb  
return l(t1, t2) op \!+sL JP  
return l(t)[r(t)] [,s{/32s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &, =Z  
t`b!3U>I  
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: $#b@b[h<w  
单目: return f(l(t), r(t)); 3Pj#k|(f[0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yy,i,c`r  
双目: return f(l(t)); E%A] 8y7  
return f(l(t1, t2)); ,YEwz3$5u  
下面就是f的实现,以operator/为例 2X:OS/  
*wSz2o),  
struct meta_divide .(RX;.lw  
  { anM]khs?  
template < typename T1, typename T2 > N ,8^AUJ3&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GmjTxNU@  
  { 8ZnHp~  
  return t1 / t2; dX720/R  
} JO|%Vpco  
} ; J )*7JX  
^HO'"/tB@D  
这个工作可以让宏来做: e-4 Qw #cw  
M, uQ8SZA[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u\&F`esQ2  
template < typename T1, typename T2 > \ ~8A !..Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T@Q,1^?i  
以后可以直接用 X(YR).a~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ><l|&&e-  
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 []\=(Uc;  
(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。。。) GL S`1!  
bL6, fUS  
x{o&nhuk[S  
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 EG7.FjnVu  
y3^>a5z!x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D^\gU-8M  
class unary_op : public Rettype $,s"c(pv[,  
  { =IIB~h[TB  
    Left l; rAuv`.qEV  
public : Ub"6OT1tl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Dr_WFNjO  
%UO ;!&K  
template < typename T > hFLLg|@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4ayZ.`aK  
      { [f8mh88 r  
      return FuncType::execute(l(t)); JX $vz*KF  
    } mO?yrM *  
'1f:8  
    template < typename T1, typename T2 > %F.^cd"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?gGmJl  
      { JvI6+[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >EJ`Z7E6  
    } &B c$8ZR  
} ; W["c3c  
asLvJ{d8s  
"m'roU  
同样还可以申明一个binary_op C8oAl3d+h  
:krdG%r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {*lRI  
class binary_op : public Rettype =D}]|ie  
  { BT3X7Cx  
    Left l; 0Xe?{!@a  
Right r; J Gpy$T{t  
public : & 6-8$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dau'VtzN  
{] Zet}2  
template < typename T > VW%eB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y(2FaTjM  
      { ,|Xibfw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >ow5aOlQ&  
    } T=- $ok`G  
:TTZ@ q  
    template < typename T1, typename T2 > \5ZDP3I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?A\[EI^  
      { p>#QFd"m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /P}Wp[)u  
    } wFHz<i!jr&  
} ; ML= :&M!ao  
{B d 0  
/CT g3Q"KQ  
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 l A1l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @4ECz>Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E#I^D/0  
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。 _1sjsGp>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %Q2<bj]  
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。。。 _+?v'#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q,->E<8  
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) d0"Xlle ld  
下面是修改过的unary_op FJYc*l  
`dpm{s n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hiM nU  
class unary_op +_E\Omcw  
  { %I 3D/!%  
Left l; A@I( &Z  
  \as^z!<  
public : ^vQ,t*Uj=  
WdvXVF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G$HXc$OY  
hDsSOpj  
template < typename T > N)tqjq  
  struct result_1 ]= EYju@  
  { sBuOKT/j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {;T7Kg.C  
} ; k9|8@3(h  
=Co[pt  
template < typename T1, typename T2 >  q(C <w  
  struct result_2  `[=3_  
  { :Q@qR((&o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j4fv-{=$  
} ; G7yR&x^  
8:=EA3  
template < typename T1, typename T2 > /`b(} m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &0='z  
  { (X?'}Ur  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [IgB78_$  
} sPod)w?e  
MMYV8;c  
template < typename T > Y>l92=G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F}C.F  
  { )PNeJf|@  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0kp#+&)+  
} ;:/<XfZ  
y_F{C 9KE  
} ; @-ms_Z  
y`n'>F11  
IB sQaxt.  
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 XC D&Im  
好啦,现在才真正完美了。 a0]n>C`~  
现在在picker里面就可以这么添加了: OK6c"*<z  
l1utk8'-  
template < typename Right > sr*3uI-)L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +F9)+wT~;q  
  {  LG/6_t}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Cqy)+x_OQ,  
} !&ly :v!  
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。 9\aR{e,1  
j%V95M% $  
f.~-31  
DAPbFY9  
J!5>8I(_wX  
十. bind Pl>S1  
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。 b/I_iJ8t  
先来分析一下一段例子 Y@+e)p{  
>H*?ktcW  
7E-1 #4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k!^Au8Up?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _2wU(XYH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +-VkRr#  
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。 is2OJ,  
我们来写个简单的。 +] .Zs<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !5/jDvh  
对于函数对象类的版本: qNH= W?T8.  
^D{!!)O  
template < typename Func > sI7<rI.t){  
struct functor_trait 7<ZP(I5X  
  { 905%5\Y  
typedef typename Func::result_type result_type; iEtnwSt  
} ; ?(up!3S'x  
对于无参数函数的版本: (}E ] g  
m~LB0u$ac  
template < typename Ret > AWY#t&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W[dK{?RB  
  { /MErS< 6  
typedef Ret result_type; 7({"dW  
} ; 7u9]BhcFv?  
对于单参数函数的版本: bpQ5B'9  
E*uz|w3S)Y  
template < typename Ret, typename V1 > E%?X-$a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fO;#;p.  
  { D9cpw0{nc  
typedef Ret result_type; ': }  
} ; zNu>25/)(  
对于双参数函数的版本: 4H<@da}  
0""t`y&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lji&]^1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GE2^v_  
  { LSR{N|h+)  
typedef Ret result_type; x*Lm{c5+  
} ; _I"T(2Au  
等等。。。 }.nHT0l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eQiK\iDS  
r+4<Lon~  
template < typename Func > 0gR!W3dh  
struct func_return zdL"PF  
  { s/;iZiWK  
template < typename T > *Zj2*e{Z9U  
  struct result_1 dB{VY+!  
  {  rq[+p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &YSjwRr  
} ; VZ#@7t  
"sM 3NY  
template < typename T1, typename T2 > aBBTcN%'  
  struct result_2 >uu ]K  
  { j4!g&F _y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _(qU%B  
} ; lg9`Z>?  
} ; mbij& 0  
ODggGB`H`  
wM]j#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *dTI4k  
1<Z~Gw4  
template < typename Func, typename aPicker > &Z.zem?n  
class binder_1 P?.j wI  
  { #QWG5  
Func fn; uxxS."~  
aPicker pk; Id<3'ky<N  
public : ?qdZ]M4e  
|#87|XIJ&~  
template < typename T > SR+<v=i  
  struct result_1 0e9W>J9  
  { |/C>xunzz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0[TZ$<v"  
} ; GrjL9+|x  
|;ycEB1  
template < typename T1, typename T2 > } WY7!Y  
  struct result_2 k1i*1Tc  
  { HS.3PE0^C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6tB-  
} ; qCOv4b`  
N_Cu%HP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YOwo\'|=  
) Yz` 6  
template < typename T > zI8Q "b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'W usEME  
  { yZ)GP!cM4c  
  return fn(pk(t)); U0t/(Jyg  
} ,.uu/qV}w  
template < typename T1, typename T2 > > n Y<J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %@3AA<  
  { =_I2ek  
  return fn(pk(t1, t2)); _JOrGVmD  
} 5_ -YF~  
} ; <iunDL0  
G$ XvxJ  
o $oW-U  
一目了然不是么? >Jt,TMMlt  
最后实现bind &0SX*KyI  
q]YPDdR#  
8<t6_* f  
template < typename Func, typename aPicker > ^qs=fF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7)!(0.&  
  { ^;@q^b)ZP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =i  }  
} ~4y&]:I  
)n}Wb+2I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uFOxb}a9v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 o0^..f  
K@Q_q/(%;  
十一. phoenix v Ic 0V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '; ,DgR;'  
<uDEDb1|l  
for_each(v.begin(), v.end(), U*`7   
( eyf\j,xP&  
do_ cP%mkh_ri  
[ 9%WUh-|'p  
  cout << _1 <<   " , " ,S E5W2a]  
] >B/ jTn5=  
.while_( -- _1), A|1 TE$  
cout << var( " \n " ) |>@Gbgw^M  
) 0H,1"~,w]  
); )QEvV:\  
i71 ,  
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: 4V9DPBh  
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 #3vq+mcn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l|z 'Lwwm5  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  98eiYh  
B?9K!c  
8Kt_irD  
template < typename Cond, typename Actor > 0KO_bF#EB=  
class do_while w|:UTJ>@  
  { 5!u.w  
Cond cd; *t J+!1  
Actor act; BTjfzfO"  
public : \PU3{_G]  
template < typename T > /Y@^B,6 \  
  struct result_1 RFd.L@-]  
  { gXN#<g,:^  
  typedef int result_type; 5('_7l  
} ; :=vB|Ch:~  
qYv/" 1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uqwB`<>KJ  
.4Ob?ZS(  
template < typename T > ^(y=DJ7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D|m6gP;P  
  { S o; ;  
  do | n5F_RL  
    { 3"=% [  
  act(t); meunAEe  
  } 08AC 9  
  while (cd(t)); _h>S7-X  
  return   0 ; }rf_:  
} @/h_v#W  
} ; U">J$M@  
RN\4y{@  
fTiqY72h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7NC"}JB&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 'U ',9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 WmU4~.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @w&VI6  
下面就是产生这个functor的类: w"d~R   
e^kccz2f  
)1ia;6}  
template < typename Actor > wy6>^_z  
class do_while_actor ,9<}V;(  
  { S|!)_RL  
Actor act; UwOZBF<  
public : `:cnu;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~qQSt%  
Jj+|>(P  
template < typename Cond > z`UL)W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <>/0 ;J1<  
} ; J'^H@L/E  
~_ss[\N  
taOD,}c|$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (t'hWS  
最后,是那个do_ }~pT saw  
;okFm  
O="# yE)  
class do_while_invoker I>ks H  
  { #4S">u  
public : i zJa`K  
template < typename Actor > bM7y}P5`1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =au7'i|6  
  { 4mR{\ d  
  return do_while_actor < Actor > (act); gwE#,OY*  
} S <~"\<ED  
} do_; SrGX4  
l>K z5re^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P 1`X<A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sYnf #'  
最后来说说怎么处理break和continue l`c&nf6  
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。 EIZSV>  
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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