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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k9 l^6#<?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bhn5Lz$z  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ZlrhC= 0  
s*f1x N<  
qT$ )Rb&  
Y5n>r@ )m  
  class filler J=@xAVBc  
  { |f<9miNu  
public : V7BsEw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  f -7S:,  
} ; S4)A6z$  
kAeNQRjR  
zMr&1*CDX  
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: [NL -!  
$5x]%1 R  
]9s\_A9  
[-Cu4mff  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O)`Gzx*ShU  
v[VC2D  
LaclC]yLU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %uua_&#)  
i$["aP~G  
zXjw nep  
AxEc^Cof  
二. 战前分析 >4~#%&  
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。 W1hX?!xp!  
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 -n-Z/5~ X  
" <Qm -  
s@PLS5d"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C;ptir1G;  
  /* --------------------------------------------- */ JDKLKHOMZ  
vector < int *> vp( 10 ); [EER4@_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7/ t:YBR  
/* --------------------------------------------- */ xdqK.Z%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7C?E z%a@  
/* --------------------------------------------- */ U:\p$hL9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BtzYA"  
  /* --------------------------------------------- */ Sj@15 W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jccOsG9;_  
/* --------------------------------------------- */ %7 /,m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :WO{xg  
W/=7jM   
*t]v}ZV*  
jI A#!4  
看了之后,我们可以思考一些问题: !UVk9  
1._1, _2是什么? \OT6L'l],  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bLco:-G1E1  
2._1 = 1是在做什么? G%$}WA]|  
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。 Bh,Q8%\6  
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。 vbaC+AiX  
[Teh*CV  
>e/ r2U  
三. 动工 `|,Bm|~:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {pC\\}  
zQ_z7FJCB  
3 1k  
"O``7HA}  
template < typename T > /S[?{QA  
class assignment F )7j@h^  
  { bOb Nc  
T value; !?b/-~o7S  
public : ki#bPgT  
assignment( const T & v) : value(v) {} WGPD8.  
template < typename T2 > J)KnE2dw5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F<gMUDB  
} ; /=@e &e  
=W<[Fe3  
Hnd+l)ng  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7gr^z)${J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UBIIo'u  
8jNOEM(0Y+  
)(]Envb?A0  
`,P >mp)uU  
  class holder N8QH*FX/F1  
  { x9D/s`!  
public : d#8e~  
template < typename T > jqtVpNwM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _JA:.V^3gm  
  { !=y Q)l2  
  return assignment < T > (t); bJ6p,]g  
} ol}`Wwy  
} ; .6Fsw    
e5 3,Rqi)@  
TRy^hr8~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WN\PX!K9  
6+e4<sy[E  
  static holder _1; {Zl4C;c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tgB=vIw?3  
+99Bi2H}o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QtlT&|$   
而不用手动写一个函数对象。 R>HY:-2  
Why"G1`  
f"P$f8$  
&`@lB (m  
四. 问题分析 U=DEV7E  
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。 LQ>$ >A(  
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。 6n,xH!7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Yv=g^tw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 * :S~C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `2e_ L  
L;lk.~V4T  
五. 问题1:一致性 32^#RlSu8  
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?| A_F0\ EN*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }*Zo6{B-  
- wWRm  
struct holder bw5T2wYZ  
  { U(Z!J6{c  
  // XWXr0>!,?  
  template < typename T > I=odMw7Hj  
T &   operator ()( const T & r) const $L\@da?  
  { AqqHD=Yp  
  return (T & )r; KSsWjF}d  
} w5(yCyNp~  
} ; ]5)"gL%H`  
`I#`:hj  
这样的话assignment也必须相应改动: lRH0)5`  
aaT5u14%  
template < typename Left, typename Right > /ao<A\KR  
class assignment AK;^9b-}q:  
  { AAo0M/U'  
Left l; &?r*p0MQC  
Right r; p&O8qAaO  
public : AIv<f9*.:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~j]dct7  
template < typename T2 > rKT)!o'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?Q?598MC  
} ; \HD-vINV;  
N%*9&FjrL  
同时,holder的operator=也需要改动: gmDR{loX  
h1c{?xH2r  
template < typename T > 5us^B8Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Kr]W o8dWy  
  { O{u[+g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !t% Q{`p  
} qK,V$l(4#  
/tzlbI]z  
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。 = hhvmo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QoWR@u6a  
Y$+QNi  
return l(rhs) = r; )ji@k(x27q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6Hl < ,(vn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o?y"]RCM  
XR+rT  
template < typename Tp > 9t0Cj/w}  
class constant_t ` yYvYc  
  { 3C#RjA-2[  
  const Tp t; zb?kpd}r  
public : ZMJ3NN]F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ydup)[n  
template < typename T > k:mlt:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]LVnt-q  
  { Z)5klg$c  
  return t; ]!J<,f7W  
} ki3 HcV  
} ; #// %&k  
Z'e\_C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5;(0 $4I  
下面就可以修改holder的operator=了 W }Zb~[,  
gw J}]Tf  
template < typename T > (V)9s\Le_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7IQqN&J  
  { 2m_H*1 HJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0mVuD\#=!  
} mt I MW9  
mYzcVhV  
同时也要修改assignment的operator() o6|"J%9GX  
ng 9NE8F  
template < typename T2 > qh H+m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c&b/Joi7@  
现在代码看起来就很一致了。 _0m}z%rI  
F^]aC98]1  
六. 问题2:链式操作 -F1P2 8<?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qsTq*G  
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。 "vsjen.K>  
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。 V(DjF=8  
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。 F^xaz^=`u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !]G jIT]Oh  
0JyqCb l  
template < typename T > F@EZ;[  
struct result_1 Kk`<f d  
  { RyE_|]I62u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,8~dz  
} ; ]`K[W&  
<ZV7|'^  
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: WSS(Bm|B  
ExQ--!AC=  
template < typename T > w~]} acP  
struct   ref aoK4Du{  
  { Txu>/1N,  
typedef T & reference; aX]y`  
} ; Lg b  
template < typename T > &*jixqzvn  
struct   ref < T &> FbuKZp+  
  { c[Yq5Bu{y  
typedef T & reference; ]a=l^Pc(xN  
} ; 9!cW  
.jCk#@+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e_^KI  
=@%MV(  
template < typename T > =^by0E2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Fos1WH?\  
  { 1&}G+y  
  return l(t) = r(t); v >NTh  
} kHZKj!!R  
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。 sY_fq.Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aC4m{F[  
pIL`WE1'  
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 ijg,'a~3E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w2' 3S#nZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /lru"R D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ypxC1E  
最后的布局是: S;BP`g<l=  
                Add IG>>j}  
              /   \ CO7CNN  
            Divide   5 )|Jr|8  
            /   \ ,I=O"z>9  
          _1     3 C>M6&=  
似乎一切都解决了?不。 6mX:=Q  
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。 8XgVY9]Qm  
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。  eMztjN  
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: =g1D;  
1/!nV  
template < typename Right > Qve`k<Cj"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K:C+/O  
Right & rt) const 7~:>WMv9  
  { =GLYDV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V.+DP  
} omr:C8T>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -B",&yTV  
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。 XPrY`,kN  
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。 Fv<]mu  
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。 *%;6P5n%  
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。 H#_}^cGPR=  
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? G6f %/m`  
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: S".owe$\  
YstXNN4  
template < class Action > 3huzz<n3  
class picker : public Action N <ja6Ac  
  { Z5 w`-#  
public : qEPf-O:lm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A5`#Ot*3  
  // all the operator overloaded l[:^TfB  
} ; k:@a[qnY  
1i ?gvzrq  
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。 i_'|:Uy*F  
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: N.kuE=X  
s#M? tyhj  
template < typename Right > uHTKo(NG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ikeJDKSG  
  { @?(nwj~ s`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K%o6hBlk_  
} T "ZQPLg  
@DRfNJ}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )WzGy~p8K  
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。 3XMBu*  
PL9zNCr-[  
template < typename T >   struct picker_maker `@W3sW/^  
  { }S1Z>ZA5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zS#f%{   
} ; Tq_1wX'\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 94S .9A  
  { $@XPL~4  
typedef picker < T > result; 5VCMpy  
} ; bf&.rJ0  
RI7qsm6RN  
下面总的结构就有了: ;F" kD  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }?\#_BCjx(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 fq)Ohb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mg/C Ux  
至此链式操作完美实现。 \k2C 5f  
Nn~tb2\vk  
`HMligT  
七. 问题3 g wZ+GA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 TPV6$a<  
11^ {W F  
template < typename T1, typename T2 > p7?CeyZ-V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T +|J19  
  { `Pz!SJ|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5p N08+  
} 'US8"83  
TZvBcNi   
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: &z{dr ~  
~)oWSo5ll  
template < typename T1, typename T2 > BVwRPt  
struct result_2 RBMMXJj  
  { 3}.mp}K 5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U~JG1#z6  
} ; %FXIlH5  
2 `q^Q  
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? 4okHAv8;  
这个差事就留给了holder自己。 n]kQtjJ  
    fS8XuT  
?(|TP^  
template < int Order > f D]An<  
class holder; ]DL> .<]d  
template <> + 3~Gc<OO  
class holder < 1 > `&"H* Ie  
  { *;V2_fWJ@  
public : -Ihn<<uE?  
template < typename T > ~Sn5;g8+\  
  struct result_1 Ynk><0g6  
  { =B ,_d0Id  
  typedef T & result; =]2RC1#}e  
} ; MfZ}xu  
template < typename T1, typename T2 > J"a2 @S&  
  struct result_2 8 H$@Xts  
  { .3g\[p   
  typedef T1 & result; GSUOMy[M-  
} ; .wt>.mUH  
template < typename T > 9phD5b~j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9>} (]T  
  { |{}d5Z"5;}  
  return (T & )r; ||"":K  
} {U+9,6.`  
template < typename T1, typename T2 > s`$_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z?IY3]v*z<  
  { :*w:eKk  
  return (T1 & )r1; `,8R~-GPD  
} T{v<  
} ; 9 up* g  
HCe-]nMd  
template <> o+6^|RP  
class holder < 2 > J T0,Z  
  { !@]h@MC$7  
public : K_w0+oY a  
template < typename T > *6\`A!C  
  struct result_1 3ec==.  
  { Nsy9 h}+A  
  typedef T & result; :BrnRW64  
} ; 9b=^"K  
template < typename T1, typename T2 > 2kmna/Qa6  
  struct result_2 n<"a+TTU  
  { ! A ydhe  
  typedef T2 & result; 5e~{7{  
} ; #/ gme  
template < typename T > )4o=t.O\K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,:Rq  
  { V }r_   
  return (T & )r; UU:QK{{E  
} 0I ND9h. %  
template < typename T1, typename T2 > Z:o' +oh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v'2OHb#  
  { Kw5+4R(5  
  return (T2 & )r2; bju,p"J1-E  
} +XaO?F[c  
} ; ]a Ma*fF  
~]t2?SqNm  
yI)RG OV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (/rIodHJO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (^@;`8Dy8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uBL~AC3>O  
xr7<(:d  
return l(i, j) = r(i, j); :O @,Z_"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X:} 5L> '  
*MyS7<  
  return ( int & )i; vng8{Mx90*  
  return ( int & )j; >=q!!'$:  
最后执行i = j; 6[Pr<4J  
可见,参数被正确的选择了。 ?RjKP3P  
%~v76;H<  
bMK'J  
MdTd$ 4J3  
!?>p]0*<  
八. 中期总结 OmUw.VH  
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: Zn=JmZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `a1R "A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q'8@0FT0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rQQPs\o  
^ {]sD}Q"  
3E2.v5*  
fB ,!|u  
Tk@g9\6O9  
h/y}  
九. 简化 -r2qIt  
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。 BKlc{=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :@4>}k*  
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: 2W-NCE%K)T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y7L4jO9h  
  +-*/&|^等 >A@D;vx  
2. 返回引用。 >~bj7M6t  
  =,各种复合赋值等 bJMcI8`  
3. 返回固定类型。 ST [1'T+L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  #,9TJ:~N  
4. 原样返回。 o4 OEA)k)=  
  operator, Y Z2VP  
5. 返回解引用的类型。 x[uXD  
  operator*(单目) kk7: A0._  
6. 返回地址。 ~X(xa  
  operator&(单目) !{ )AV/\D  
7. 下表访问返回类型。 k^%ec3l  
  operator[]  ,8 NEnB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W2LblZE!  
  operator<<和operator>> kx#L<   
OU3+SYM  
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。 {zN_l!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U&\{/l  
qA\kx#v]P  
template < typename Left > q>oH(A  
struct value_return \iE9&3Ie  
  { tS\NO@E_Jh  
template < typename T > xr-`i  
  struct result_1 \ rWgA  
  { 9PfU'm|h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1kw4'#J8  
} ; %IXW|mi  
%L|bF"K5;  
template < typename T1, typename T2 > $U.'K!B  
  struct result_2 *t*&Q /W  
  { zMqEMx9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DczF0Ow  
} ; tNf" X !  
} ; A =#-u&l  
?{P6AF-xcf  
KcF+!;:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q3{&'|}^2  
!l~aRj-WZ  
下面我们来剥离functor中的operator() /{)cI^9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o-Fle, qf  
TFA  
return l(t) op r(t) H 1X]tw.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9F1stT0G%  
return op l(t) |VEAzY|[#  
return op l(t1, t2) 2/q=l?  
return l(t) op +7OT`e %q  
return l(t1, t2) op exKmK!FT  
return l(t)[r(t)] 4'b]2Mn3   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cW^) $>A  
i1 Sc/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: O7*i;$!R  
单目: return f(l(t), r(t)); 3s$.l }  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MF sy`aiS  
双目: return f(l(t)); A+E@OOw*~  
return f(l(t1, t2));  Hu2g (!  
下面就是f的实现,以operator/为例 :R\v# )C  
:Rx"WY  
struct meta_divide la7QN QW  
  { ]lYEJ`  
template < typename T1, typename T2 > t? J a q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %Z0S"B 3  
  { ov>L-  
  return t1 / t2; BtApl)q#  
} eE_XwLE  
} ; 7f,W zvV  
L umD.3<  
这个工作可以让宏来做: ?Gw89r  
<&Xq`i/(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R*C+Yk)Tkt  
template < typename T1, typename T2 > \ DA@hf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; / {~h?P}  
以后可以直接用 lc#zS_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  P;/wb /  
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 %-|q3 ^s  
(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。。。) DN0b.*[`3  
wcT6d?*5  
0J</`/gH  
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 B;_3IHMO  
$zi\ /Yw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SnU{ZGR>sP  
class unary_op : public Rettype 0 d]G  
  { ^ w1R"qE"m  
    Left l; 2` qXD fD`  
public : 0Ch._~Q+20  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n9-[z2n  
`:O.g9  
template < typename T > @!O{>`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z"T(8>c;g  
      { .LHe*JC  
      return FuncType::execute(l(t)); 7E)7sd  
    } a[l5k  
1e} 3L2rC  
    template < typename T1, typename T2 > dq(L1y870  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e1Hx"7ew_  
      { K a|\gl;V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @1Lc`;Wd  
    } >f8,YisH  
} ; !2Iwur u  
?\r3 _  
z59J=?|  
同样还可以申明一个binary_op ~-i?=  
*4y r7~S5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tpK4 gjf  
class binary_op : public Rettype #ySx$WT;  
  { !,"G/}'^;  
    Left l; axOy~%%c  
Right r; ir#^5e @  
public : vn0*KIrX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zy;w07-)  
u;}B4Rx  
template < typename T > S}O\<6&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u)pBFs<dn  
      { czRh.kz,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AFED YRX  
    } .x%SbG<k{  
T,>e\  
    template < typename T1, typename T2 > 4*W7{MPY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4iW 2hV@m  
      { fh<G& E8 p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bnQO}G  
    } .5xg;Qg\Y  
} ; *JXJ 2  
$0t %}DE  
k 3XtKPO  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 g2q=&eI"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =p6xc}N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VRt*!v<")  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c qp#1oM4M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  ]plC  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 RoZV6U~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8{u 01\0}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) M czWg  
下面是修改过的unary_op A?zW!'  
dz 2d`=`3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FoQk  
class unary_op rg~CF<  
  { Xv:IbM> Qc  
Left l; wBET.l'd  
  i|mA/ e3b  
public : nj$K4_  
d]]qy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H"l'E9k.&p  
a{W-+t   
template < typename T > qT4s* kqr  
  struct result_1 4{KsCd)  
  { p%-9T>og  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?da3Azp  
} ; p'*UM%@SIY  
9iE66N>z  
template < typename T1, typename T2 > :83" t-O8[  
  struct result_2 7F4]EA ^  
  { E.9F~&DPJ<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8^lXM-G-  
} ; X c^~|%+  
8h97~$7)  
template < typename T1, typename T2 > 4Q5v8k=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G w[&P%  
  { U9w*x/S wb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Cn<x  
} ?x97 q3I+]  
[6|vx},N  
template < typename T > NL 37Y{b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `upNP/,  
  { k s}o9[D3  
  return OpClass::execute(lt(t)); \bfHGo=  
} 5hAg*zJb5o  
PR+!CFi&  
} ; )-@EUN0E>5  
*)<tyIHd  
]O."M"B  
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 kokkZd7!  
好啦,现在才真正完美了。 Ou^dI  
现在在picker里面就可以这么添加了: U VT8TN-T  
! bp"pa9  
template < typename Right > qJ@?[|2R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $H^6I8>  
  { sq_:U_tJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pP @#|T  
} d\v _!7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |}; ~YMH  
5h1j.t!  
w9%gaK;  
WxFjpJt  
'SmdU1]4BD  
十. bind ~#@EjQCq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Lj H];=R  
先来分析一下一段例子 N+\*:$>zt6  
abND#t  
`4CRpz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <T wq{kt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s@$AYZm_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >BX_Bou  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 m"*:XfOL  
我们来写个简单的。 RY'y%6Z]ZO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oZ}e w!V  
对于函数对象类的版本: jhLh~. 8  
D&shrKFx  
template < typename Func > m{*l6`dF  
struct functor_trait VxCH}&!  
  { ?,j:Y0l.L  
typedef typename Func::result_type result_type; B:4u 2/!5  
} ; [Z 0 e$  
对于无参数函数的版本: .\VjS^o&Z&  
v!,O7XGH~  
template < typename Ret > _KFKx3<m!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yS*PS='P  
  { <LJ$GiU  
typedef Ret result_type; A-W7!0  
} ; `Ao: }  
对于单参数函数的版本: >HFJm&lQ  
3{ci]h`:y8  
template < typename Ret, typename V1 > G 1$l%B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1pV"< ,t  
  { R/#*~tPi8  
typedef Ret result_type; MWl@smRh  
} ; tT7$2 9  
对于双参数函数的版本: iB?@(10}ES  
x\jHk}Buj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [V2l&ZUni  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H)S3/%.|  
  { gDsZbmR  
typedef Ret result_type; L,WK L.  
} ; h2q]!01XP  
等等。。。 rLwc=(|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ; H3kb +  
#'T|,xIr-Q  
template < typename Func > /$n${M5!  
struct func_return 1Jahu!c?  
  { 8.,PgS  
template < typename T > @:[/uqL  
  struct result_1 nXN0~,+  
  { eYagI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I$Z"o9"  
} ; +|.#<]GA  
{b?)|@)is  
template < typename T1, typename T2 > /EC m  
  struct result_2 -l\@50, D  
  { zm e:U![  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0h7\zoZ5  
} ; 1)r1/0  
} ; ,y0kzwPR1  
Cxh9rUe.  
V><P`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y?rsfIth`  
+LUL-d  
template < typename Func, typename aPicker > 6?_Uow}  
class binder_1 0`x<sjG\q  
  { g9gyWz  
Func fn; b,c vQD  
aPicker pk; L$b9|j7  
public : 78X;ZMY  
&EQov9P7  
template < typename T > _uBf.Qfs  
  struct result_1 !yxb<  
  { a%AU9?/q#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C{c (K!  
} ;  *) wp  
b#P8Je`;9  
template < typename T1, typename T2 > &L/ C:<.  
  struct result_2 [p <L*3<  
  { GL/\uq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +`[$w<I  
} ; ?XHJCp;f  
PC9:nee  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $Ec;w~e  
dWp4|r  
template < typename T > :g,rl\S7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,^+3AT  
  { P`"dj@1'  
  return fn(pk(t)); 9@h>_1RJz  
} x[vX|oE!A  
template < typename T1, typename T2 > mU3UQ j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )QX9T  
  { 'C[gcp  
  return fn(pk(t1, t2)); >uQ!B/C!  
} 9u:MF0:W  
} ; {_ #   
N+r~\[N\9  
9oaq%Sf  
一目了然不是么? P$!Ht  
最后实现bind Tv(s?T6f  
@p!["v&  
}x%"Oq|2]x  
template < typename Func, typename aPicker > r2Q"NVw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -<|E bh d3  
  { eQ*gnV}rE%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /aK },+  
} 4TLh'?Xu9  
i}q6^;uTF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,@P3!|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .$q]<MK8  
`dj/Uk  
十一. phoenix XL +kEZ|3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M5<5 (l  
9 Iw+g]`y*  
for_each(v.begin(), v.end(), m, *f6g  
( 0[PP -]JS  
do_ :cOwTW?Fj  
[ ~zuMX ;[  
  cout << _1 <<   " , " &Zf@vD  
] K46mE   
.while_( -- _1), 5B(|!Xq;I  
cout << var( " \n " ) NoPM!.RU{  
) ^c=@2#^\  
); p>MX}^6  
!D  
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: wo?C 7,-x  
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 w PV`j:?'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \+5L. Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MxCs0::w  
yX8F^iv[  
YN\ QwV  
template < typename Cond, typename Actor > E P<U:F  
class do_while :\.v\.wm  
  { `_f3o,5  
Cond cd; MM^tk{2?.  
Actor act; C#gQJ=!B  
public : Wve ^2lkoK  
template < typename T > wv1?v_4  
  struct result_1 /1O6;'8He  
  { ~ 9'64  
  typedef int result_type; UH[ YH;3O  
} ; <q_H 3|  
 s cn!,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^6Xio6W  
`RjcJ?r  
template < typename T > xvgIYc{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N'^ 0:zK:  
  { [V1gj9t=,  
  do YrB-;R 1+  
    { f(9w FT  
  act(t); h>\}-|Ek  
  } !FO92 P16  
  while (cd(t)); ysL8w"t  
  return   0 ; hzPpw.  
} hR. EZ|.  
} ; `5>IvrzXrK  
JhuK W>7  
"+| >nA=7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E6n;_{Se/S  
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。 <@Ew-JU  
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。 ?lbX.+  
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。 Gk!v-h9cq  
下面就是产生这个functor的类: *aTM3k)Zs  
~>{<r{H"S  
60hf)er  
template < typename Actor > Phx/9Kk  
class do_while_actor a8dR.  
  { 3?fya8W<  
Actor act; 5|AZ/!rb  
public : Ju:=-5r"'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dAga(<K  
^ 41 p+  
template < typename Cond > I]T-}pG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2wu 5`Z[E  
} ; m@jOIt!<  
+L_.XToq-  
H4%wq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CNP?i(Rk  
最后,是那个do_ q.MM|;_u`  
FmnA+fA  
S>**hM U%  
class do_while_invoker $'e.bh  
  { QO|ODW+D  
public : <01MXT-  
template < typename Actor > a z`5{hK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 15SIZ:Q  
  { w$2-t  
  return do_while_actor < Actor > (act); \2~.r/`1  
} 's*UU:R  
} do_; DNL TJrN  
_&yQW&vH#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QAu^]1;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k"AY7vq@!P  
最后来说说怎么处理break和continue HLk/C[`u,  
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。 O  89BN6p  
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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