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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V;mKJ.d${  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p{xO+Nx1a  
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, lidzs<W-fW  
xekW-=#a7-  
YFOSv]w  
iJIPH>UMX  
  class filler !/ TeTmo  
  { n?_!gqK  
public : hL~@Ah5&t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nzE4P3 C+  
} ; v' .:?9  
x+l.04a@  
>w+WG0Z K  
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: ]S<eO6z  
wQWokpP;T7  
4_3Jpz*  
v>YdPQky  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^%-$8sV  
DhV($&*M  
} *|_P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )Y}t~ Zfx  
Gp'rN}i^  
$r*7)/  
st P~/}  
二. 战前分析 qEPvV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /1ooOq]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >'wl)j$  
eWS[|' dl  
8<t6_* f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pe8W Br;`  
  /* --------------------------------------------- */ z kQV$n{  
vector < int *> vp( 10 ); R}c,ahd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^_#0\f  
/* --------------------------------------------- */ \k/ N/&;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `4__X;  
/* --------------------------------------------- */ P66{l^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !ccKbw)J#  
  /* --------------------------------------------- */ Re-~C[zwT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F&.iY0Pt  
/* --------------------------------------------- */ I=6\z^:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $cEl6(66iX  
,@jRe&6  
Kl GPu GL  
j9u/R01d  
看了之后,我们可以思考一些问题: rlk0t159  
1._1, _2是什么? no`c[XY  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ty[bIaQi  
2._1 = 1是在做什么? asb-syqU  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *,5V;7OR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <uDEDb1|l  
w'z ?1M(*  
@G[P|^B  
三. 动工 0b+OB pqN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r/'9@oM  
cP%mkh_ri  
0'*whhH  
!c[(#g  
template < typename T > L&ySXc=  
class assignment a_XM2dc%  
  { "-Gjw B  
T value; exrsYo!%  
public : - FV$Sne  
assignment( const T & v) : value(v) {} L ?g|:  
template < typename T2 > *`OgwMr)M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $ r)+7i  
} ; azR<Y_tw  
u[9i>7}9  
MEMD8:['  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IXNcn@tN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l4?o0;:)  
@-nCK Yj  
 98eiYh  
4zs1BiMG  
  class holder 8Kt_irD  
  { &54fFyJF  
public : gQ4Q h;  
template < typename T > U<{8nMB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QLrFAV  
  { {$z)7s  
  return assignment < T > (t); < .&t'W  
} jjbBv~vs  
} ; 2-5AKm@K  
P/snzm|@  
. [DCL  
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: s'' ?: +  
$~vy,^  
  static holder _1; g\;AU2?p7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~6m-2-14q  
{WUW.(^]G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P5/K?I~/So  
而不用手动写一个函数对象。 ?#?[6t  
&}wr N(?w  
S6CM/  
E6a$c`H@?  
四. 问题分析 )w];eF0c  
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。 5Nc~cD%0tK  
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。 #R$d6N[H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'WK}T)o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _h>S7-X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {|?OKCG{  
6OR5zXpk  
五. 问题1:一致性 i0DYdUj  
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?| RK?b/9y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *n mr4Q'v{  
hNBv|&D#  
struct holder .|Y2'TWQ  
  { #PUvrA2Zl  
  // amq]&.M  
  template < typename T > =!7k/n';  
T &   operator ()( const T & r) const jv7-i'I@  
  { 4DI.R K9  
  return (T & )r; 7[5g_D t  
} 9,|{N(N<!  
} ; -y]\;pbZ0  
m qgA  
这样的话assignment也必须相应改动: L6`(YX.:  
T|^rFaA  
template < typename Left, typename Right > jn vJ`7zFP  
class assignment tiG=KHK%o  
  { wY|&qX,  
Left l; kbzzage6L  
Right r; z =1 J{]  
public : 5=%:CN!/@p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?B ; +,  
template < typename T2 > N*z_rZE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GJz d4kj  
} ; e! V`cg0  
[1Pw2MC<  
同时,holder的operator=也需要改动: i5wXT  
V`xZ4 i%L  
template < typename T > \GYh"5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >qh8em  
  { =au7'i|6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 's]I:06A  
} x'Pp!  
WE\@ArY>  
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。 ,] HH%/h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =4`#OQ&g  
tDj~+lmdN  
return l(rhs) = r;  fp!Ba  
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。 mU.(aL HW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l`c&nf6  
dw{L,u`68  
template < typename Tp > O=E"n*U  
class constant_t .OFwGOL%  
  { $1<V'b[E  
  const Tp t; %oVoE2T{@  
public : .ko8`J%%M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} } LuPYCzpu  
template < typename T > } :U'aa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0<f\bY02  
  { H9'Y` -r  
  return t; vg@kPuOiO  
} *m2{6N_  
} ; DyeV uB  
<P&~k\BuF{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 / J 3   
下面就可以修改holder的operator=了 !Ld0c4  
hE.NW  
template < typename T > L ;5R*)t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u&MlWKCi  
  { `I*W}5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bvdAOvxChW  
} & h)G>Sqc  
.xJW=G{/  
同时也要修改assignment的operator() 951"0S`Lo  
cRYnQ{$'  
template < typename T2 > CBaU$`5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \hGo D  
现在代码看起来就很一致了。 ^rF{%1DT  
cp@(y$  
六. 问题2:链式操作  L~F"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A gKG>%0  
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。 JMp>)*YS  
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。 ["4sCB@Tr  
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。 5 9$B z'LY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TI '(  
;-SFK+)R"  
template < typename T > vrVb/hhG  
struct result_1 U~{fbS3,  
  { ut26sg{s(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Gao8!OaQ  
} ; piq1cV  
a/ d'(]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: kMD:~ V  
QLNQE6-  
template < typename T > Pl|e?Np  
struct   ref -$Y@]uf^  
  { + 3+^J?N  
typedef T & reference; fq*. 4s #  
} ; z"4UObVs  
template < typename T > ^kg[n908Nw  
struct   ref < T &> 0*?/s\>PS;  
  { EW;R^?Z  
typedef T & reference; a.P7O!2Lp  
} ; }T<[JXh=J  
)b<-=VR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z [xi  
MQD%m ;[s  
template < typename T >  Fa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $nR1AOm}.B  
  { qmzg68  
  return l(t) = r(t); jKFypIZ4  
} r!/=Iy@  
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。 py9zDWk~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R@lmX%Z1  
qJq49}2  
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 UhQsT^b_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {(mT,}`4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AvW2)+6G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G2#={g{  
最后的布局是: /_Z--s> j  
                Add HsA4NRF'7  
              /   \ #qL?;Zh0S  
            Divide   5 H|a9};pO\  
            /   \ 5|l&` fv`  
          _1     3 g\sW2qXEw  
似乎一切都解决了?不。 |&JCf =  
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。 88fH !6b  
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。 Az +}[t  
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: INca  
;6op|O  
template < typename Right > 7^Y"K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W/*2I3a  
Right & rt) const ,TrrqCw>  
  { dP8b\H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w eMC 9T)B  
} ~*-(_<FH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c^^[~YW 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。 :W'Yt9v)  
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。 J23Tst#s  
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。 >;@ _TAF  
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。 sGx"j a +  
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? xyGk\= S  
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: 6nxX~k  
F,2)Udim  
template < class Action > C'bW3la  
class picker : public Action 5GD6%{\O  
  { w2B If[~t  
public : d-%!.,F#W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0fgt2gA33  
  // all the operator overloaded [%U(l<  
} ; 21Z}Zj  
Ap}^6_YXd  
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。 fbF *C V  
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: \A gPkW  
R~40,$e{  
template < typename Right > an+`>}]F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lq2P10j@  
  { b!W!Vvf^x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #]nH$Kq  
} sFNBrL  
}Dk*Hs^E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \!HG kmd  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  /[f9Z:>V  
F?b5!<5  
template < typename T >   struct picker_maker 56i9V9{2  
  { s7RAui  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H38ODWO3  
} ; ]^HlI4 z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NABwtx>.  
  { YJZVi ic  
typedef picker < T > result; IY$H M3t7  
} ; "b&[W$e  
G(7!3a+  
下面总的结构就有了: 5a moK7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 yp%7zrU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 lp`raN No  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3ZNm,{  
至此链式操作完美实现。 ZJev_mj  
P;R`22\3  
_8$arjx=  
七. 问题3 Sp+ zP-3  
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。 ;q:.&dak1  
c`]_Q1'30w  
template < typename T1, typename T2 > {Lj]++`fB]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JGH;&UYP  
  { Wi3:;`>G<p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KCR6@{@  
} (8C ,"Dc[0  
%<@."uWF*  
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: I_ "1.  
w4YuijhW  
template < typename T1, typename T2 > 9Xw(|22  
struct result_2 "F/%{0d  
  { 7~@q#]U[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w}="}Cb  
} ; uW*)B_c  
/Jz?~H{%n  
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? ~(4;P%L:  
这个差事就留给了holder自己。 N%Gb  
    RJ/4T#b"+  
(UW V#AR  
template < int Order > u~Zx9>f  
class holder; U~krv> I  
template <> Kj| l]'  
class holder < 1 > g9 .b6}w!  
  { ?[#nh@mI  
public : X-$~j+YC  
template < typename T > Q/EHvb]  
  struct result_1 Y<lJj"G  
  { _U%a`%tU.  
  typedef T & result; G }B)bM2  
} ; aw z(W >  
template < typename T1, typename T2 > (=n{LMa  
  struct result_2 C*A!`Q?1Y  
  { "M.\Z9BCt  
  typedef T1 & result; 'l,ym~R  
} ; d{?X:*F  
template < typename T > L F\4>(C2g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F91'5D,u0  
  { }Gmwm|`*  
  return (T & )r; |E/r64T  
} 9VyY [&  
template < typename T1, typename T2 > L;d(|7BVv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5;{Q >n  
  { p^u;]~J O  
  return (T1 & )r1; &rY73qfP'  
} K.k%Tg[ ~  
} ; 9r,)Bw!RP  
r(g:b ^S  
template <> %fY\vd 2  
class holder < 2 > Y.9s-g  
  { 7` 113`1  
public : R-Y07A  
template < typename T > oWg"f*  
  struct result_1 {C6,h#|pg  
  { E1)7gio  
  typedef T & result; ygiZ~v4P/  
} ; O,m0Xb2s]~  
template < typename T1, typename T2 > i,5mH$a&u:  
  struct result_2 hS<lUG!9UJ  
  { Gw 4~  
  typedef T2 & result; d\% |!ix  
} ; <Co\?h/<  
template < typename T > )$[.XKoT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *&7F(  
  { H_H3Gp  
  return (T & )r; O}Y& @V%4k  
} `_`\jd@  
template < typename T1, typename T2 > {G _ :#cep  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m0*bz5  
  { wjLtLtK?  
  return (T2 & )r2; Tw^b!74gq  
} ?];?3X~|  
} ; /G}TPXA  
3i KBVN  
v(5zSo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^! ?wh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ma__LWKM,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QtM9G@%  
WX@ a2c.'  
return l(i, j) = r(i, j); N@Fof(T&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OAGI|`E$/-  
C !a#M{:  
  return ( int & )i; -+9,RtHR7  
  return ( int & )j; tWD5Yh>.?$  
最后执行i = j; 9fLxp$`(T  
可见,参数被正确的选择了。 {<f |h)r  
Yz6+ x]  
*qM)[XO  
m-%.LDqM  
IrIF 853g  
八. 中期总结 ,OGXH2!h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U]!~C 1cmw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,E YB E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FVi7gg.?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {,kA'Px)  
=8Bq2.nlR  
t@hE}R  
B4 XN  
Cp[{| U-?G  
xA?(n!{P  
九. 简化 /j}"4_. 8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >ZX&2 {  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2h:*lV^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 'fIBJ3s[o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |2ttdc.  
  +-*/&|^等 j>D[iHrH  
2. 返回引用。 ()Cw;N{E  
  =,各种复合赋值等 v'fX'/  
3. 返回固定类型。 Dht,!LVb;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `dp]N0nz  
4. 原样返回。 YwYCXFQ|  
  operator, 8v|?g8e3  
5. 返回解引用的类型。 2m! T .$  
  operator*(单目) B<et&r;  
6. 返回地址。 $7\!  
  operator&(单目) g#??Mz   
7. 下表访问返回类型。 .=I:cniw\r  
  operator[] }{3XbvC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 BRSOE U\=  
  operator<<和operator>> g`NJ `  
Ms * `w5n  
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。 !:zWhu,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i'6>_,\(  
GxFmw:  
template < typename Left > r]6X  
struct value_return Ug2^cgL  
  { ?G|*=-8  
template < typename T > v;=| -y  
  struct result_1 PPj_NV  
  { 295U<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u)NmjW  
} ; :h(r2?=7  
 xRTr@  
template < typename T1, typename T2 > Y1=.46Ezf  
  struct result_2 j B.ZF7q  
  { n#\ t_/\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N51g<K  
} ; xoT|fgb  
} ; e7# B?  
.UdoB`@!v=  
1I^uq>r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bOvMXj/HV=  
@U)k~z2Hk  
下面我们来剥离functor中的operator() jE.yT(+lW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q>n0'`q   
EKr#i}(x<  
return l(t) op r(t) :<"b"{X"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *'BA# /@  
return op l(t) \H6[6*JuB  
return op l(t1, t2) CLn}BxgD  
return l(t) op K0YUN^St  
return l(t1, t2) op px7<;(I  
return l(t)[r(t)] 4fuK pLA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7UVhyrl  
#<4/ *< 5  
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: GM{J3O=  
单目: return f(l(t), r(t)); FxK2 1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S8S<>W  
双目: return f(l(t));  ,xhB  
return f(l(t1, t2)); zfexaf!  
下面就是f的实现,以operator/为例 AhNy+p{  
C=y[WsT  
struct meta_divide 'K8emt$d+  
  { C{5^UCJkg  
template < typename T1, typename T2 > |1rKGDc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q%rfKHMA50  
  { K]bw1K K  
  return t1 / t2; S2!$  
} 0r|mg::'  
} ; Da@H^  
)"]Nf6  
这个工作可以让宏来做: p,cw- lN  
Wwf],Ya  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q r n^T  
template < typename T1, typename T2 > \ hU]Gv)B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <dd(i  
以后可以直接用 @y+Hb@ >.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qh]ILE87(  
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 uFXu9f+  
(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@-RLo  
a YC[15?'  
`g~T #U\>d  
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 vT&xM  
s/" l ?d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L FncY(b  
class unary_op : public Rettype q|r/%[[!o  
  { \i}:Vb(^  
    Left l; +hW^wqk/.  
public : j/h>G,>T=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z4UJo!{S  
'u)zQAaw.  
template < typename T > jQ 'r};;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E7c!KJ2  
      { SFaG`T=  
      return FuncType::execute(l(t)); i_KAD U&mP  
    } ~Wox"h}(  
.w@o%AO_  
    template < typename T1, typename T2 > dh; L!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B0&W wa:  
      { |Qa[N(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <q dM  
    } {dk%j~w8  
} ; I8%2tLVY  
bt2`elH|  
L)!9+!PKD  
同样还可以申明一个binary_op p^yuz (  
"j<l=l!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ahnQq9  
class binary_op : public Rettype \A ?B{*  
  { O:hCUr  
    Left l; RqenPM k  
Right r; /3>5ex>PN  
public : ]'%Z&1 w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iFi6,V*PRt  
2X@| H  
template < typename T > Q^_*&},V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QUSyVp{$  
      { o;#9$j7QP!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4,yS7l  
    } lls-Nir%  
,Zs"r}G^  
    template < typename T1, typename T2 > H`XE5Hk)P%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^kElb;d  
      { YgFmJ.1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Go8?8*  
    }  IeZgF>  
} ; MeSF,*lP  
%xH2jf  
=HGC<#  
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 js~?y|e8k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7H~J?_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ap7ZT7KW  
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。 a'U}.w}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T/b%,!N)  
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。。。 Z%t"~r0PS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jh)x_&R&Q  
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) e=yQFzQT)  
下面是修改过的unary_op ?f{--|V  
, '_y@9?I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p}r1@L s  
class unary_op R}S@u@mOE  
  { M zWVsV  
Left l; lebwGW,!  
  !i`HjV0wS  
public : @'Y^A  
s_j ?L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m,TN%*U!  
$}*bZ~  
template < typename T > @Ft\~ +}  
  struct result_1 Ac'0  
  { e{*-_j "I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #KOr-Yg|U  
} ; LZ ?z5U:  
"; PW#VHC  
template < typename T1, typename T2 > .*3.47O  
  struct result_2 lO=Nw+'$S  
  { `ecIy_O3P&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2D"n#O`y  
} ; a fOix"  
tE~OWjL  
template < typename T1, typename T2 > ?$>#FKrt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >3v j<v}m  
  { pel{ ;r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >Fzs%]M  
} I &jiH)  
q3CcXYY  
template < typename T > ecZT|X4u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HoTg7/iK  
  { ? _>L<Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); |v'_Co0ki  
} VN5UJ!$?J  
Ep.Q&(D >  
} ; ^E)*i#."4  
Bc^%1  
,/XeG`vk  
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 s\CZ os&  
好啦,现在才真正完美了。 A$H;2T5N  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5\?\ |*WT  
h}T+M BA%  
template < typename Right > ;AjY-w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q|gRBu  
  { O>h,u[0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tz).]E D  
} 8c6dTT4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 qir/Sa' [  
4IT`8n~  
'#;%=+=;  
;$\?o  
GmONhh(k  
十. bind #DqVh!t"  
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。 +J`HI1  
先来分析一下一段例子 0|D^_1W`R  
tJ_6dH8Y  
<hS %I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +bGj(T%+'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R?/!7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vZ rE9C }  
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。 X q"_^  
我们来写个简单的。 kzK4i!}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c6;326aD q  
对于函数对象类的版本: 3p%B  
qId-v =L  
template < typename Func > -Tzp;o  
struct functor_trait m,u5S=3A{!  
  { S m%\,/3  
typedef typename Func::result_type result_type; +p:?blG  
} ; (D?%(f  
对于无参数函数的版本: #TXN\YNP  
BeNH"Y:E  
template < typename Ret > Gl4(-e'b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ek^=Z`  
  { <8JV`dTywC  
typedef Ret result_type; :FUefW m  
} ; }Sxuc/%:  
对于单参数函数的版本: 0G`FXj}L  
sp/l-a  
template < typename Ret, typename V1 > FRSz3^Aw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w`N|e0G@  
  { mr4W2Z@L  
typedef Ret result_type; lJ'. 1Z&  
} ; N`G* h^YQ  
对于双参数函数的版本: }%&hxhR^t3  
5yh:P3 /  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zE~{}\J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \BoRYb9h  
  { M<AjtDF%  
typedef Ret result_type; ;T9u$4 <  
} ; tR! !Q  
等等。。。 uA'S8b%C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :Z}d#Rbl  
]d}h`!:  
template < typename Func > $s*nh>@7  
struct func_return $,/;QP}  
  { X J+y5at  
template < typename T > pBd_Ba N  
  struct result_1 d>RoH]K4  
  { ^-*q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l@h|os  
} ; MM+xm{4l  
gJ; *?Uq(  
template < typename T1, typename T2 > @y|ZXPC#  
  struct result_2 S,=#b 4\#%  
  { pd3=^ Zi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h.QsI`@f  
} ; 3 N5un`K7  
} ; !mM`+XH  
H/rJ:3  
aB=&XGV9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n]15 ~GO.  
n!Ic.T3PA  
template < typename Func, typename aPicker > Q)n6.%V/e  
class binder_1 P0Q]Ds|  
  { gB&8TE~Y  
Func fn; t#fbagTON  
aPicker pk; 17\5 NgB  
public : xrXfLujn%  
I 3ZlKI  
template < typename T > %![%wI?  
  struct result_1 N=JZtf/i  
  { \!+#9sq0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $$,/F  
} ; z'W8t|m}Pb  
C1x"q9| \`  
template < typename T1, typename T2 > "vH>xBR[%  
  struct result_2 tK|jh  
  { pX\Y:hCug  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *_qW;l7  
} ; E#0_y4  
>Q`\|m}x)Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )jS9p~FS  
hk +@ngh%  
template < typename T > Q^B !^_M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SY[7<BUZ  
  { ;$VQRXq  
  return fn(pk(t)); SZ;Is,VgU4  
} I}Fv4wlZG  
template < typename T1, typename T2 > VssD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hxXl0egI  
  { fMRv:kNAt  
  return fn(pk(t1, t2)); C:?mOM#_  
} dR^7d _!  
} ; }.L\O]~{  
pPa3byWf  
ib-)T7V`  
一目了然不是么? !"G|y4O  
最后实现bind VbwB<nQl  
&&Uc%vIN  
*(?tf{  
template < typename Func, typename aPicker > T> !Y-e.q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /qKO9M5A  
  { y5p)z"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "8NhrUX  
} ~"Q24I  
zL%ruWNG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0bcbH9) 1q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <%SG <|t  
`veq/!  
十一. phoenix n/&}|998?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Cuk!I$  
kT=KxS{  
for_each(v.begin(), v.end(), 1 luRTI8^  
( }Qqi013E L  
do_ &>YdX$8x  
[ ;PA^.RB  
  cout << _1 <<   " , " [yEH!7  
] C{5bG=Sg~  
.while_( -- _1), R9!GDKts%  
cout << var( " \n " ) ~vL`[JiK  
) 3SeM:OYq]s  
); dw"Tv ~  
TTfU(w%&P  
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: Yu`KHvur  
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 Hy*_4r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FEF $4)ROv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T1([P!g*  
/Cl=;^)  
Gy3t   
template < typename Cond, typename Actor > -Y{=bZS u  
class do_while pSPVY2qKX  
  { (H_YYZ3ZX  
Cond cd; B=R9K3f  
Actor act; 0wA?.~ L  
public : l_1y#B-k5  
template < typename T > ]E:P-xTwaI  
  struct result_1 ;;Y>7Kn!u  
  { 5LF#w_x  
  typedef int result_type; [%1 87dz:D  
} ; mDG=h6y"V  
hb,G'IU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ({5`C dVi  
`El)uTnuZ[  
template < typename T > T+q3]&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^p2_p9  
  { i:@n6GW+iw  
  do "h84D&V  
    { G(*7hs  
  act(t); S+LS!b  
  } O^_$cq  
  while (cd(t)); fPj*qi  
  return   0 ; 9?6]Z ag  
} (9A`[TRwi  
} ; jW!x!8=  
< 9 vS  
u~-,kF@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B S^P&TR!  
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。 WS7a]~3'  
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。 %z_L}L  
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。 R oY"Haa  
下面就是产生这个functor的类: XSv)=]{  
M#5*gWfq9  
>~vZ+YO  
template < typename Actor > mD]^a;U[X  
class do_while_actor 8euh]+  
  { O\5q_>]  
Actor act; ?04$1n:  
public : EYaX@|)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o(|fapK.  
$&@etsW0/  
template < typename Cond > Bt?.8H6Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JKMcdD?'  
} ; `SN?4;N0  
yJMHm8OB7  
q]}1/JZS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;V:Cf/@@R  
最后,是那个do_ <8?jn*$;\  
2\'5LL3  
UomO^P  
class do_while_invoker #R#o/@|  
  { c9<&+  
public : l0sBXs`3b  
template < typename Actor > ~=#jr0IZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qk_Mx"  
  { |Ox !tvyr  
  return do_while_actor < Actor > (act); "KhVS  
} c8=@ s#  
} do_; =I6u*$9<  
ywl7bU-f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g0&Rl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n@e[5f9?x  
最后来说说怎么处理break和continue oKlOcws}  
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。 z!0 }Kj  
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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