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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YY!6/5*/]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +0q>fp_K(+  
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, uVDa^+=  
Pgus42f%  
O1*NzY0Y%-  
BWuqo  
  class filler /_Z652@  
  { r*_ZJ*h[  
public : ux3<l+jv^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wG< (F}VX  
} ; a|=x5`h04~  
`poE6\  
LLXVNO@e+  
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: (RZD'U/B  
,gOOiB }  
sWblFvHqrU  
@kU@N?5e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bk^TFE1l  
J6G(_(d  
+d!v}aJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %\r!7@Q  
ez!C?  
8o 0%@5M  
' n$ %Ls}S  
二. 战前分析 ql?=(b;D  
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。 e=;AfK  
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 % v7[[U{T  
y K2^Y]Ku?  
'@CR\5 @  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7C2&NyWJ  
  /* --------------------------------------------- */ CL}{mEr}  
vector < int *> vp( 10 ); @wC5 g 4E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i'wAE:Xe  
/* --------------------------------------------- */ g9WGkH F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YH_7=0EJ  
/* --------------------------------------------- */ -!L"')  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X'% ;B  
  /* --------------------------------------------- */ Bk\Gj`"7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z,:a8LB#[  
/* --------------------------------------------- */ 9>rPe1iv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ku a) K!  
0}xFD6{X  
k`p74MWu  
]t*[%4  
看了之后,我们可以思考一些问题: $aPfGZ<i  
1._1, _2是什么? -x4X O`b  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0,Y5KE{  
2._1 = 1是在做什么? AT)a :i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {$^DMANDx  
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。 gzD@cx?V  
0 Ir<y  
Gkxj?)`  
三. 动工 ld7v3:M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R &4Z*?S  
+@K09ge  
A4?+T+#d  
IMl!,(6;  
template < typename T > t 6^l`6:p  
class assignment [j:[  
  { F0UVo  
T value; [wB9s{CX  
public : ]UG*r%9  
assignment( const T & v) : value(v) {} (%:>T Q(  
template < typename T2 > JHJ~X v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q\,o :ZU_  
} ; t"YNgC ^  
k` (jkbEZ  
gOK\%&S]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [e4]"v`N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `\6?WXk3T  
rJInj>|{=  
eBO@7F$  
*d',Vuv&[  
  class holder d'Axum@  
  { 5rV( (  
public : UD y(v]  
template < typename T > fQ=MJ7l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KyO8A2'U  
  { $VQtwuYt  
  return assignment < T > (t); z5X~3s\dP  
} q;wLa#4)J  
} ; "A)( "  
*I0-O*Xr  
rUjdq/I:Z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: oejfU;+$  
}O4se"xK  
  static holder _1; Ep4Hqx $  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FHPXu59u  
eV cANP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AisN@  
而不用手动写一个函数对象。 [J0 v&{)?  
=60~UM  
q(5+xSg"gK  
|J~eLh[d  
四. 问题分析 CCGV~e+  
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。 ACK1@eF  
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。 ow'lRHZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ez9k4IO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rqlc2m,<-p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 irZFV  
Kw`VrcwjT  
五. 问题1:一致性 eb8w~   
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?| TV}}dw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h`}3h< 8  
<_./SC  
struct holder 9ElCg"  
  { uGl| pJ\y=  
  // U`x bPQ  
  template < typename T > Q\3 Z|%  
T &   operator ()( const T & r) const 1Fi86  
  { {+g[l5CR[  
  return (T & )r; =)OC|?9 C\  
} 9Of FM9(:  
} ; =[<m[.)i  
g+C!kaC)  
这样的话assignment也必须相应改动: S? 0)1O  
NS,5/t  
template < typename Left, typename Right > Z2bcCIq4  
class assignment "XLe3n  
  { ]fI/(e_U  
Left l; Pu>N_^  C  
Right r; ^ 2u/n  
public : d'9:$!oz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9><mp]E4  
template < typename T2 > r CRgzC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xDO7A5  
} ; gX?n4Csy'  
VZIR4J[\.  
同时,holder的operator=也需要改动: SgE/!+{  
BXUF^Hj%  
template < typename T > mEuHl>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s2v(=  
  { yO>V/5`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); WnAd5#G  
} 7> Pgc  
K$REZe  
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。 )DUL)S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y/@iT8$rp  
 !=*.$4  
return l(rhs) = r; ~-F?Mc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6b Z[Kt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t^tCA -  
|@o6NZ<9N  
template < typename Tp > xkA2g[  
class constant_t .]}N55M  
  { DjW$?>  
  const Tp t; W%!@QY;E(  
public : K.SeK3(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wX'}4Z=C~  
template < typename T > $rG<uO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B">yKB:D}t  
  { czBi Dk4  
  return t; xUYow  
} oaDsk<(j;R  
} ; [D'Gr*5~{  
ZcryAm:I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $~'Tf>e  
下面就可以修改holder的operator=了 QlW=_Ymv{  
<kD#SV%"  
template < typename T > b5e@oIK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uiBTnG"  
  { M'1HA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :nQp.N*p  
} 8 HoP( +?  
qvLDfN  
同时也要修改assignment的operator() C 7n Kk/r  
'0+$ m=   
template < typename T2 > \-. Tg!Q6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J^I7BsZ  
现在代码看起来就很一致了。 amB@N6*  
\}inT_{g  
六. 问题2:链式操作 +|C[-W7Sw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :J(sXKr[C  
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。 {&nV4c$v  
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。 \/Ij7nD`l%  
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。 MMD<I6Iyv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zd`=Ih2Wx  
~/`X*n&  
template < typename T > WSI Xj5R  
struct result_1 (Imp $  
  { IM-`<~(I#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =wA5P@  
} ; Rk<%r k  
L=7rDW)aa  
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: 9)yG.9d1  
Ob(leL>ow  
template < typename T > =[(1my7  
struct   ref mTEVFm  
  { c d%hW  
typedef T & reference; d~[UXQC  
} ; x9}++r  
template < typename T > bc}dYK3$q  
struct   ref < T &> X7e/:._SAH  
  { J#7(]!;F  
typedef T & reference; R[ yL _>  
} ; z Z%/W)t  
Uh+jt,RB`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zeTszT)  
v"k 4ATWP  
template < typename T > AA7#c7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aii'}c  
  { Y(GW0\<  
  return l(t) = r(t); j+1KNH  
} YkbO&~.  
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。 DM2Q1Dh3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YZ[%uArm  
9U10d&M(  
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 )Z:m)k>r;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~.Q4c*_b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h3h8lt_ |  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l @A"U)A(  
最后的布局是: nO@+s F  
                Add kukaim>K  
              /   \ @9_)On9hZ  
            Divide   5 J<_1z':W)  
            /   \ &PWf:y{R`  
          _1     3 x<Se>+  
似乎一切都解决了?不。 NS 5 49S  
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。 H^v{Vo  
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。 n^6TP'r  
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: 0Uaem  
J3\)Jy  
template < typename Right > /'+4vXc@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0=,'{Vz}A  
Right & rt) const Q2$/e+   
  { <NL+9lR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0|Q.U  
} .jum "va%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 drX4$Kdf]  
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。 &z0iLa4q)  
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。 r!M#7FDs(  
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。 !pS~'E&q  
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。 v|To+ P6b  
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?  . X0t"  
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: K-<n`zg3  
XbXgU#%  
template < class Action > *cy.*@d  
class picker : public Action .9I_N G  
  { WFpl1O73  
public : 6)+9G_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &"O_wd[+:  
  // all the operator overloaded eHROBxH&  
} ; WnO DDr  
+cw{aI`a8  
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。 U;>B7X;`E4  
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: > ";%2 u1  
"DzG Bu\  
template < typename Right > YRu%j4Tx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^~*8 @v""  
  { H>Sf[8w)%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6DO0zNTY  
} Z#LUez;&t#  
o5V`'[c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g` kZ T} h  
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。 gx#J%k,f  
(mY(\mu}  
template < typename T >   struct picker_maker 7ozYq_ $  
  { TwwIt5_fN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _jk|}IB;X  
} ; ]t7ClT)n!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w=gQ3j#s  
  { 1y(iE C  
typedef picker < T > result; ,^M]yr*~  
} ; NB3/A"}"02  
`lvh\[3^  
下面总的结构就有了: yvS^2+jW  
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。 &(WE]ziuO  
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。 uq]iMz>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qY# m*R  
至此链式操作完美实现。 e8 v; D  
<xC: Ant  
Fv;u1Atiw  
七. 问题3 vFR 1UPF  
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。 4g S[D  
7!mJhgGc  
template < typename T1, typename T2 > a'm!M:w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Age-AJ  
  { - =yTAx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DwTi_8m;  
} \v.HG] /u  
Sq.9-h%5  
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: *j/ uihY  
M44_us  
template < typename T1, typename T2 > s%FP6u7[i  
struct result_2 E]1\iV  
  { 57'q;I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :Q8g?TZ  
} ; x ru(Le}E  
b,z R5R^D;  
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? ;;D% l^m+  
这个差事就留给了holder自己。 |c]> Q  
    +|)zwe  
Z<w,UvJa  
template < int Order > T27:"LVw  
class holder; K@y-)I2]  
template <> d 4[poi ~  
class holder < 1 > 2f s9JP{^0  
  { `x5ll;"J  
public : $Gr4sh!cE  
template < typename T > (di)`D5Q  
  struct result_1 OE5X8DqQe  
  { sTJJE3TBI  
  typedef T & result; `>dIF.  
} ; Y#GT*V  
template < typename T1, typename T2 > R %Rv  
  struct result_2 N=hSqw[  
  { @+[Y0_  
  typedef T1 & result; 3AX?B~s  
} ; N+ak[axN  
template < typename T > =mDy@%yx!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IJ+O),'  
  { kOo>Iy  
  return (T & )r; -t;?P2  
} ?S+/QyjcfJ  
template < typename T1, typename T2 > p{+tFQy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i.B$?cr~  
  { :zRB)hd  
  return (T1 & )r1; ^[k6]1h  
} K'>P!R:El  
} ; l!xgtP K  
IEKMa   
template <> C!CaGf=  
class holder < 2 > h[vAU 9f)  
  { ke{DFq h  
public : $Vd?K@W[h  
template < typename T > qb#V)  
  struct result_1 _SU,f>  
  { lr)G:I#|  
  typedef T & result; h#$ _<U  
} ; M80}3mgP~  
template < typename T1, typename T2 > _Y}^%eFw  
  struct result_2 ?z*W8b]'  
  { j 8~Gv=(h  
  typedef T2 & result; Y}eZPG.h  
} ; O~7p^i}  
template < typename T > D N2hv2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @ J?-a m>  
  { wWp?HDl"M  
  return (T & )r; RlG'|xaT  
} |:`?A3^m#  
template < typename T1, typename T2 > bcGn8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #c8"  
  { C?_t8G./_  
  return (T2 & )r2; &utS\-;G  
} @]}Qh;a~  
} ; 3hp tP  
P}w^9=;S  
$Qx(aWE0  
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> >。 M%nZu{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [346w <  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Th I  
$D0)j(v  
return l(i, j) = r(i, j); 0B#rqTEKu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  mP`,I"u  
#t5JUi%in*  
  return ( int & )i; _dH[STT  
  return ( int & )j; |\yDgs%EGy  
最后执行i = j; [kU[}FT  
可见,参数被正确的选择了。 gwkZk-f\p  
S1 R #]  
?w|\ 7T.?  
URj% J/jD  
?CL z@u~  
八. 中期总结 _&8KB1~  
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:  )^QG-IM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F ~11 _  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DU*Hnii  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor exa}dh/uC  
j[Hg]  
DVeF(Y3&  
@Reh?]# v  
P^o"PKA  
-v/?>  
九. 简化 AmrJ_YP/t~  
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。 3oNt]2w/'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {/,+_E/  
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: wE.@0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 noD7G2o  
  +-*/&|^等 Tk2&{S"  
2. 返回引用。 *1;L,*J"|  
  =,各种复合赋值等 NR@SDW  
3. 返回固定类型。 Xj(k(>7V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LT y@6*  
4. 原样返回。 [jG uO%  
  operator, 's%ct}y\J  
5. 返回解引用的类型。 ir1RAmt%  
  operator*(单目) Jq=>H@il  
6. 返回地址。 eQ4B5B%j/x  
  operator&(单目) ~"hAb2  
7. 下表访问返回类型。 OHXeqjhy  
  operator[] `04Y ;@w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $4fjSSB~  
  operator<<和operator>> $;g%S0:3)  
L2Qp6A6S  
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。 tL 9e~>,`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kdZ-<O7@  
Y7IlqC`i  
template < typename Left > ]'z ^Kt5S  
struct value_return fjzr8vU}C  
  { zv3<i (  
template < typename T > 4<!}4   
  struct result_1 yO69p  
  { Zzzi\5&gU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iJ~iJ'vf  
} ; |cBF-KNZ  
w{UKoU  
template < typename T1, typename T2 > 'e8d["N  
  struct result_2 @a{v>)  
  { S@rsQ@PA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IcNIuv  
} ; l.LFlwt  
} ; !&:.Uh  
+[go7A$5  
j^R~ Lt4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W(3~F2  
e?'k[ES^  
下面我们来剥离functor中的operator() V3Rnr8  
首先operator里面的代码全是下面的形式:   ]q\=  
'$&(+>)z `  
return l(t) op r(t) h;h,dx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3  %{'Uh,  
return op l(t) %nK 15(  
return op l(t1, t2) S7~l%G>]b  
return l(t) op 0yEyt7 ~@  
return l(t1, t2) op )SZ,J-H08w  
return l(t)[r(t)] 5=;I|l,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `J;/=tf09  
d%|#m)  
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]6Cq  
单目: return f(l(t), r(t)); d3q/mg5a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4pHPf<6  
双目: return f(l(t)); nV6g]#~ @  
return f(l(t1, t2)); g960;waz3  
下面就是f的实现,以operator/为例 ri_6 wbPp  
`oI/;&  
struct meta_divide x'PjP1  
  { \|4MU"ri  
template < typename T1, typename T2 > J}`$WL:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )^a#Xn3z  
  { [/`Hz]R  
  return t1 / t2; _TeRsA  
} iPi'5g(a   
} ; "r(pK@h  
DT~y^h  
这个工作可以让宏来做: 9kiy^0 7G  
[(ib9_`A'1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hw-oh?=  
template < typename T1, typename T2 > \ Z.#glmw^=R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G"R>aw  
以后可以直接用 `x^,k% :4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6xQe!d3>s3  
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 fP4IOlHkE  
(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。。。) a5g{.:NfO  
$@!&ML  
?^A:~"~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,lGwW8$R  
?;kc%Rz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %>}7 $Y%  
class unary_op : public Rettype Z["nY&.sI  
  { ~5?n&pF  
    Left l; D&lXi~Z%.  
public : -D':7!@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9fLP&v  
h 7P?n.K  
template < typename T > [~%;E[ky$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V$%Fs{  
      { D,R2wNF  
      return FuncType::execute(l(t)); Hu!>RSg,,2  
    } 7)X&fV6<8  
Q`fA)6U  
    template < typename T1, typename T2 > /hy!8c7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dD2e"OIX  
      { dK`O,[}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?26[%%  
    } 3cQmxp2*  
} ; G U/k^ Qy  
w%u[~T7OI  
]=$ ay0HC  
同样还可以申明一个binary_op CU M~*  
DY27'`n6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .VV!$; FB  
class binary_op : public Rettype g5HqU2  
  { 43]&SXprH  
    Left l; oU6g5  
Right r; ~Q\uP(!D  
public : { J%$.D(/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DcM+K@1E4^  
`SbX`a0p2  
template < typename T > aQuy*\$$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ss/="jC  
      { mq} #{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <p8y'KAlc  
    } K\r=MkA.>  
?Qp_4<(5  
    template < typename T1, typename T2 > im\Ws./  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s'w 0pZqj  
      { 7oSuLo=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?2/M W27w  
    } gVWLY;c 3}  
} ; QVhBHAw  
c>k6i?u:X7  
L(rjjkH  
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 spDRQ_qq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !ry+ r!"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PQ|x?98  
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。 :G)x+0u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4s2ex{$+MA  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 hkc_>F]Hx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Nd)o1 {I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?*dx=UI  
下面是修改过的unary_op ps J 1J  
>b${rgCvQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NP/2gjp  
class unary_op 51usiOq  
  { :S2MS{>Mo  
Left l; L zy|<:K+$  
  MM7gMAA.mz  
public : o8"xoXK5xf  
)&-+:u0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3xY]Lqwv  
t`{Fnf  
template < typename T > hidweg*7  
  struct result_1 t0(hc7`  
  { ,5WDYk-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <:o><f+  
} ; wAPdu y[  
s2kynQ#a  
template < typename T1, typename T2 > MeS$+9jV(  
  struct result_2 zvg&o)/[  
  { {S~$\4vC!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 34+}u,=  
} ; ak&v/%N  
hR{Zh>  
template < typename T1, typename T2 > EpMEA1=&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~;` #{$/C&  
  { 6.=b^6MV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1j(,VW  
} =jh:0Q<43+  
upKrr  
template < typename T > #nz$RJsX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Q4b~  
  { RT9@&5>il  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^)I:82"|?  
} g?sFmD  
p^!p7B`qe.  
} ; fba3aId[  
omu&:) g  
o~ed0>D-LS  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "f+2_8%s+  
好啦,现在才真正完美了。 \x}UjHYIc&  
现在在picker里面就可以这么添加了: :4d7%q  
6;DPGx  
template < typename Right > &n wg$z{Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m+ YgfR  
  { ]y e &#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J>Ha$1}u/  
} $%'z/'o!  
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。 r G6/h'!|  
03T.Owd  
$Tza<nA  
sjGZ ,?%  
L&%iY7sC`  
十. bind biD7(AK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 f ;JSP  
先来分析一下一段例子 @So"(^  
0XNb@ogo  
&2J|v#$F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :W"ITY(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2)YLs5>W%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5**xU+&  
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。 > %,tyJ~  
我们来写个简单的。 W#Z]mt B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tK*f8X+q  
对于函数对象类的版本: ^=j$~*(LmX  
*yx:nwmo  
template < typename Func > FqfeH_-U  
struct functor_trait l(W3|W#P  
  { G 2##M8:U0  
typedef typename Func::result_type result_type; ;d4_l:9p  
} ; ;f\0GsA#  
对于无参数函数的版本: Nx__zC^r  
5ZLH=8L  
template < typename Ret > '(}BfDP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VTU-'q  
  { "fdG5|NJe  
typedef Ret result_type; =v8q  
} ; t!tBN  
对于单参数函数的版本: ;uy/Vc5,Y  
t$J-6dW  
template < typename Ret, typename V1 > <G={V fr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  ar yr  
  { ak zb<aT  
typedef Ret result_type; ]3G2mY;`"%  
} ; t@\0$V \X  
对于双参数函数的版本: `/O_6PQ}  
Nbda P{{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p|%)uA3'/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JT+P>\\];'  
  { /+iaw~={"  
typedef Ret result_type; 5ym =2U  
} ; UT-=5  
等等。。。 ?QgWW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %Vq@WF  
:BS`Q/<w  
template < typename Func > 7@\iBmr6  
struct func_return ,aeFEsi  
  { XcXd7e  
template < typename T > 5o?bF3  
  struct result_1 R= l/EK  
  { .gB*Y!c7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9ccEF6o0=  
} ; VCIG+Gz  
3HD=)k  
template < typename T1, typename T2 > s$Mj4_p3l  
  struct result_2 YAO0>T<F  
  { 97lwPjq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :3k(=^%G!  
} ; Kxq~,g=t  
} ; d;z`xy(C  
/CP1mn6H  
:\ S3[(FV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iH2|w  
{pqm&PB04  
template < typename Func, typename aPicker > u}$?r\H'(  
class binder_1 C..O_Zn{g  
  { yR&E6o.$z  
Func fn; "2)T=vHi#  
aPicker pk; 6gv.n  
public : (Q@+W |~  
U;_ ;_  
template < typename T > g)zy^ aDf  
  struct result_1 I$YF55uB  
  { rei<{woX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,,?t>|3  
} ; a}yJ$6xi  
{x+jFj.  
template < typename T1, typename T2 > _+GCd8d  
  struct result_2 d(tq;2-  
  { /<@oUv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?D#Vha  
} ; G2mv6xK'  
a 3H S!/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XG0,@Ly  
'vXrA  
template < typename T > 7w9) ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >q`G?9d2  
  { `H\^#Zu  
  return fn(pk(t)); {W0@lMrD  
} P/27+5(|  
template < typename T1, typename T2 > B!,})F$x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9%4rO\q  
  { "B.l j)  
  return fn(pk(t1, t2)); 46*?hA7@r(  
} "kMpa]<c-6  
} ; bH&[O`vf  
Ls9G:>'rR  
do G&qXw  
一目了然不是么? ) yjHABGJ  
最后实现bind @+\OoOK<L  
$v+g3+7  
X/?3ifP6I  
template < typename Func, typename aPicker > L./UgeZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &cZD{Z  
  { ]R0^ }sI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f F?=W  
} 7[Y<5T]  
K2&pTA~OR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C6GYhG]  
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。 SwQb"  
TK'(\[E  
十一. phoenix t&ngOF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: srUpG&Bcx  
K{ N#^L!  
for_each(v.begin(), v.end(), mI}'8 .  
( WO]dWO6Mm  
do_ m~# O ~)  
[ <MY_{o8d  
  cout << _1 <<   " , " x }-rAr  
] gCd9"n-e  
.while_( -- _1), "}EydG"=  
cout << var( " \n " ) t0/fF'GZD  
) sURHj&:t|  
); TzVNZDQ`Jl  
Z[|(}9v?~  
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: !IP[C?(nB  
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 k)'c$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JI(8{ f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /+%1Kq.hP  
~W!sxM5(*  
LTrn$k3}  
template < typename Cond, typename Actor > O0wD"V^W  
class do_while --y .q~d  
  { I(pU_7mw  
Cond cd; P*G&pitT  
Actor act; hb`(d_=7F  
public : $BCqz! 4K  
template < typename T > Si!W@Jm  
  struct result_1 w+ bMDp  
  { \3x,)~m  
  typedef int result_type; QO0T<V  
} ; BH\qm (X  
aiea& aJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z?X ^7<  
!DD|dVA{  
template < typename T > B\9ymhx;g%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?mnwD]u  
  { $KKrl  
  do \#  
    { ?$9C[Kw`  
  act(t); co#%~KqMu  
  } Z{ &PKS  
  while (cd(t)); ^BW V6  
  return   0 ; s\_ ,aI  
} @r'8<6hVO  
} ; qd"*Td  
P5kkaLzG  
db4Ol=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B$aboL2  
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。  !1;DRF  
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。 UEt #;e  
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。 8&B{bS  
下面就是产生这个functor的类: HX?5O$<<N  
EPW Iu)A  
b>?X8)f2e  
template < typename Actor > WnU"&XZ  
class do_while_actor 76(&O  
  { > PfYHO  
Actor act; OP{ d(~+  
public : -&y{8<bu4H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  ]Ocf %(  
a'rN&*P  
template < typename Cond > ^!!@O91T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yD(0:g#  
} ; &$|k<{j[<f  
ZI-)'  
Ju Kj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r)q6^|~47  
最后,是那个do_ e=QnGT*b5  
/\(0@To  
{C[<7r uF  
class do_while_invoker tNoo3&  
  { OANn!nZ.  
public : P.=&:ay7?  
template < typename Actor > R@u6mMX{N,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  jI[:`  
  { @?f3(G h,  
  return do_while_actor < Actor > (act); [?yOJU%`  
} gs7H9%j{U  
} do_; x=gZ7$?A  
A7 E*w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P10`X&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !zVuO*+  
最后来说说怎么处理break和continue Ay22-/C|@  
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。 V.>'\b/#  
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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