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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N|z-s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `9s5 *;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, >6=yxCJ  
KKa"Ba$g  
WY?(C@>s  
p{t2pfb  
  class filler Sq UoXNw  
  { K`j#'`/KC  
public : jbn{5af  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ngu+V  
} ; engql;  
QSAz:Yvf|  
EHcqj;@m  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: X;v/$=-mz  
%K;,qS'N_  
G|'DAj%  
'-4);:(^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N3MMxm_u  
^;<s"TJ(m)  
ZBdZr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $9+}$lpPd  
vy[*xT]  
^EjZ.#2l;  
TW Qf2  
二. 战前分析 EW0H"YIC  
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。 _w Cp.[3?t  
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 ub{<m^|)  
gr4Hh/V  
D+LeZBJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yps7MM-r  
  /* --------------------------------------------- */ ,@khV  
vector < int *> vp( 10 ); ]3NH[&+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `U#*O+S-^  
/* --------------------------------------------- */ PGP9-M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2!-ZNd:(+  
/* --------------------------------------------- */ |5Mhrb4.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3:Y ZC9  
  /* --------------------------------------------- */ R6h(mPYA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8PDt 7 \  
/* --------------------------------------------- */ 9&g//JlD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p` B48TW  
'vhgR2/  
 |UZ#2  
]B:g<}5$4  
看了之后,我们可以思考一些问题: xQ* U9Wt;T  
1._1, _2是什么? )T(xQ2&r4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Jv1.Yz  
2._1 = 1是在做什么? x!{5.#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 iPa!pg4m  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8 %Lq~ lk  
Gz+Bk5#{  
z(:0@5  
三. 动工 zn_InxR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %njX'7^u  
uPsn~>(4  
WT;=K0W6&  
u!k\W{  
template < typename T > S3MMyS8  
class assignment LU?X|{z  
  {  KY!  
T value; ]V6<h Psi  
public : Ib*l{cxN  
assignment( const T & v) : value(v) {} s!9.o_k  
template < typename T2 > 5MQD:K2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !\}Dxt  
} ; U!XC-RA3 _  
SWz+.W{KQ"  
a^~T-;_V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UkG|5P`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bVQLj}%   
q+19EJ(  
[~W"$sT  
#@;RJJZg  
  class holder {<\nl#}5S  
  { R^1sbmwk  
public : [0lCb"  
template < typename T > Z WL/AC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -=&r}/&  
  { 2wlrei  
  return assignment < T > (t); G':mc{{  
} f#ID:Ap3  
} ; IU{~{(p"  
T@U_;v|rf  
E=Ah_zKU  
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: J*-m!0 5  
38L8AJqD  
  static holder _1; o*_[3{FU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^ W eE%"  
W|NzdxCY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9jDV]!N4  
而不用手动写一个函数对象。 glH&v8  
6^H64jM  
-w1U /o.  
0F8y8s  
四. 问题分析 }W#Gf.$6C  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kUUN2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *Y?rls`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~= lm91W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^+F@KXn L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <K=:_  
8Focs p2  
五. 问题1:一致性 X-|`|>3E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )TP 1i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >to NGGU=~  
?_%*{]mt(  
struct holder EFW'D=&h8  
  { M9.jJf  
  // V k5}d[[l  
  template < typename T > f$Nz).(  
T &   operator ()( const T & r) const  "9!ln  
  { WogJ~N,d53  
  return (T & )r; VE+Q Y9(  
} :XxsDD  
} ; u> XCE|D*  
+7U$qEG  
这样的话assignment也必须相应改动: G%Hr c  
%{!*)V\  
template < typename Left, typename Right > ^GQ+,0Yy  
class assignment BD&JbH!(  
  { |>5NH'agV  
Left l; )'?3%$EM  
Right r; G#t!{Q}8  
public : &#;vR 0O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oTS*k: C'  
template < typename T2 > 0j %s H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -|\V'  
} ; ;+'x_'a  
c~3OK_k  
同时,holder的operator=也需要改动: V2Q2(yvdJ  
sWX iY  
template < typename T > OCnQSkj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a x4V(  
  {  F"FGPk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OBqaf )W  
} wb~#=6Y  
l ~CYxO  
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。 yw `w6Z3K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X`/8fag  
[G>8N5@*  
return l(rhs) = r; wwE`YY  
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。 ~ OD}`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V|e9G,z~A  
VI: !#  
template < typename Tp > }enm#0Ha  
class constant_t PN:/lIO  
  { H:Y?("k  
  const Tp t; )D\!#<#h  
public : X31[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rV*9=  
template < typename T > 8fRk8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rJH u~/_Dq  
  { u&z5)iU  
  return t; 3B8\r}L  
} ]&w8"q  
} ; Vr@I9W;D#  
\B/ +.\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VRQ'sn@  
下面就可以修改holder的operator=了 [0<N[KZ)  
T}d% XMXq  
template < typename T > %$}aWzQxll  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A:Pp;9wl  
  { ;*>Y8^K&Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); EVZuwbO)|  
} &o%IKB@  
2L Kpwz?  
同时也要修改assignment的operator() L}Nc kL  
P>n}\"z4  
template < typename T2 > .`*h2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wg?GEY  
现在代码看起来就很一致了。 j ;}!Yn  
-X BD WV  
六. 问题2:链式操作 i,|2F9YH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `d]D=DtH  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;}"!|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vncLB&@7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 DdDwMq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CzDJbvv ]  
-7{qTe {  
template < typename T > 9>?3FMKdY  
struct result_1 )RV.N}NU  
  { <*k]Aa3y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uU_lC5A|  
} ; ;%wQnhg  
6+`+$s0  
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: _=l8e-6r  
3"afrA  
template < typename T > d h5%  
struct   ref /`$9H|  
  { q$IgkL  
typedef T & reference; Jd#g"a>zZ  
} ; zv/owK  
template < typename T > Y,0D+sO4  
struct   ref < T &> K@d,8[  
  { DvL/xlN  
typedef T & reference; xg*)o*?  
} ; S 2vjjS  
*O6q=yg;K:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $;~  
%49 ^S&  
template < typename T > l@C39VP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K`%{(^}.  
  { C.su<B?  
  return l(t) = r(t); ,Hq*zc c  
} cvSr><(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 O$SQzLZx&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CjeAO 2  
`wrN$&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +2X q+P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wP-BaB$_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8/4i7oOC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i_<Uk8  
最后的布局是: R/5@*mv{  
                Add P:Nj;Cxh  
              /   \ Y9^;TQ+#  
            Divide   5 xn1=@0 a  
            /   \ .]gY{_|x  
          _1     3 En&`m  
似乎一切都解决了?不。 |,ws3  
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。 yex4A)n9"'  
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。 R8"qDj  
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: gxa@da  
2o5Pbdel  
template < typename Right > iLhxcM2K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ftr?@^  
Right & rt) const BBkYc:B=SA  
  { o]gS=iLp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +,wCV2>\3  
} [*i6?5}-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (>.+tq}  
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。 C{g Y*+  
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。 pXL@&]U+  
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。 b Ag>;e(  
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。 j=>:{`*c  
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? ;~nz%L J  
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: svT1b'=\$I  
`-,yJ  
template < class Action > <OR f{  
class picker : public Action O C qI  
  { -XcX1_  
public : bi =IIVlH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ??MF8 uv  
  // all the operator overloaded F@C^nX9  
} ; TOUP.,f/!  
i7 *cpNPO  
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。 +0&SXhy%y  
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: 3d_PY,=1  
k2 axGq  
template < typename Right > dF (m!P/R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Lc0yLm  
  { <Oyxzs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :f9O3QA  
} c+_F}2)  
0qdgt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > heF<UMI  
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。 QAI!/bB  
vbn'CY]QU  
template < typename T >   struct picker_maker Gd= l{~  
  { (txr%Z0E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9gS.G2  
} ; B^{87YR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +0)zB;~7  
  { F~qiNV  
typedef picker < T > result; R3`Rrj Z  
} ; `%a+LU2  
utJz e  
下面总的结构就有了: gJn_Z7MgJ  
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。 'J0Erk8(  
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。 ,:G3Y )  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kJy bA  
至此链式操作完美实现。 ab5uZ0@  
_jhdqON6E  
Vv]81y15Q;  
七. 问题3 q%^vx%aL\  
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。 MZ/PXY  
`U~Y{f_!H  
template < typename T1, typename T2 > tWo MUp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "q'9-lk  
  {  `LWZ!Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |ULwUi-r  
} ^mNPP:%iN  
1!;}#m7v  
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: #"Wh$x%  
GNv5yWQ@  
template < typename T1, typename T2 > $1(FN+ M b  
struct result_2 wd=xs7Dz<p  
  { Q<e`0cu|p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /nX+*L}d/  
} ; |>Xw"]b;  
TYs#v/)I  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .x^`y2'U  
这个差事就留给了holder自己。 %5zztReI  
    cv'Fc  
VB+sl2V<h  
template < int Order > Xc^7  
class holder; /G>reG,G  
template <> j5cc"s  
class holder < 1 > _`Abz2s  
  { ^edg@fp  
public : BhMHT :m  
template < typename T >  W1@Q)i  
  struct result_1 gw1| ?C  
  { YBX7WZCR  
  typedef T & result; i"rrM1/r  
} ; !`VO#_TJ  
template < typename T1, typename T2 > &M,"%w!  
  struct result_2 BBg&ZIYEh  
  { F[ Itq  
  typedef T1 & result; P'nbyF  
} ; 9t$%Tc#Z  
template < typename T > =&- hU|ur  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [SW@"C!  
  { ,u,]ab  
  return (T & )r; LX %8a^?;  
}  xYMNyj~  
template < typename T1, typename T2 > JMMsOA_]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J{Z-4y  
  { zn |=Q$81  
  return (T1 & )r1; C+WHg-l  
} ; md{T'  
} ; 9u'hCi(  
3,K*r"=  
template <> F7(~v2|  
class holder < 2 > lRn6Zh  
  { v!;E1  
public : (VPT% l6  
template < typename T > Yg;g!~   
  struct result_1 q5$z:'zE  
  { mX8A XWIa  
  typedef T & result; vWJhSpC[  
} ; 5T[9|zJs  
template < typename T1, typename T2 > 328(W  
  struct result_2 ':7%@2Zo  
  { Q7y6</4f  
  typedef T2 & result; -S=Zsr\  
} ; HA{-XPAWZ  
template < typename T > _ +,2b:D:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `9Qr kkG+  
  { FjUp+5  
  return (T & )r; 3I_"vk  
} J3sO%4sYR  
template < typename T1, typename T2 > k3m|I*_\L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p6V`b'*>  
  { f77uqv(Y  
  return (T2 & )r2;  *it(o  
} ];P^q`n=.  
} ; Ih}I`wY-  
K/~+bq# +  
Zq|oj^  
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> >。 yaf&SR@7k{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XR^VRn6O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A a2*f[  
r +] J {k  
return l(i, j) = r(i, j); @o+T<}kWX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4/{Io &|  
~'WvIA (  
  return ( int & )i; ufdC'2cp8  
  return ( int & )j; tR5zlm(}  
最后执行i = j; TJ9,c2d+  
可见,参数被正确的选择了。 _%s_w)  
B{ NKDkDH  
FhB^E$r%  
Vgs( feGs  
o'Q)V  
八. 中期总结 ^zGgvFf>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  "7!K'i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |}*k|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %E7+W{?*1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor US)wr  
h<*l=`#  
xZ@H{):  
b?oT|@  
q[]!V0Ek10  
@A6\v+ih  
九. 简化 :~^ec|tp  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。   [E(DGt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -p>KFHj6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ewgcpV|spn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )J_!ZpMC  
  +-*/&|^等 rsf A.o  
2. 返回引用。 K0]'v>AWr  
  =,各种复合赋值等 w\;=3C`  
3. 返回固定类型。 ?ZSG4La\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &a8#qv"l  
4. 原样返回。 2 c'=^0:  
  operator, @yaBtZUp3  
5. 返回解引用的类型。 +[r%y,k  
  operator*(单目) tGzYO/Zp  
6. 返回地址。 d{0 w4_x  
  operator&(单目) F|V_i C+  
7. 下表访问返回类型。 +D4Nu+~BSN  
  operator[] w\_NrsO!x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AEi@t0By  
  operator<<和operator>> 3WJ> T1we  
N|Ua|^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Pp GNA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q y y.3-(  
P58U8MEG  
template < typename Left > rK~362|mo  
struct value_return K 3&MR=#^  
  {  b6S86>  
template < typename T > KLq u[{y.'  
  struct result_1 ;sNyN#  
  { _dsd{&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @V] Wm1g  
} ; +M@G 8l  
m[oe$yH  
template < typename T1, typename T2 > HtEjM|zj  
  struct result_2 8Mg4y1)RU  
  { ;lX:EU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D{.%Dr?  
} ; @D"#B@j  
} ; X >%2\S  
{L$b$u$7:  
X@9_ukdpu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2k"a%#H8  
/~7H<^}  
下面我们来剥离functor中的operator() :c)<B@NqNo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 30>TxL=&  
tb/u@}")  
return l(t) op r(t) *&UVr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y%TR2CvT  
return op l(t) Jkm\{;  
return op l(t1, t2)  2WE   
return l(t) op I6y&6g  
return l(t1, t2) op RO wbzA)]r  
return l(t)[r(t)] "XC6 l4Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H gNUr5p  
h#]}J}si  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <mY`<(bc  
单目: return f(l(t), r(t)); <?qmB }Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J-?\,N1R7  
双目: return f(l(t)); N>ct`a)BD/  
return f(l(t1, t2)); z8Dn<h  
下面就是f的实现,以operator/为例 !kASEjFz|f  
.&@|)u  
struct meta_divide >w j7Y`  
  { jI;bVG  
template < typename T1, typename T2 > O|y-nAZgU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tO[+O=d  
  { GetUCb%1  
  return t1 / t2; nZ\,ZqV  
} aE#ZTc=  
} ;  h *%T2  
7U.g4x|<  
这个工作可以让宏来做: d'[aOH4}  
0E\R\KO$>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D<++6HN&#  
template < typename T1, typename T2 > \ Mh+'f 93  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >j`*-(`2fa  
以后可以直接用 i;)g0}x`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :WA o{|&  
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 {tR=D_5  
(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。。。) @%\ANM$S  
+o'. !sRH  
_hh|/4(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xo@N~  
%m+MEh"b5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m\Tq0cT$  
class unary_op : public Rettype E 3I'3  
  { iU%Gvf^?'5  
    Left l; m]"YR_  
public : huKz["]z[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p*npY"}v  
YSa:"A  
template < typename T > "BFW&<1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '|XP}V0I  
      { X2@o"xU  
      return FuncType::execute(l(t)); $}KYpSV  
    } @{CpC  
^ _+ks/  
    template < typename T1, typename T2 > U1q$B32  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `=KrV#/758  
      { zi-+@9T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TS[Z<m  
    } ~!&[;EM<bm  
} ; A+F-r_]}db  
.9^;? Ts  
(B$FX<K3  
同样还可以申明一个binary_op q!ZmF1sU  
]#:xl}'LS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w x,;  
class binary_op : public Rettype q yJpm{  
  { FBY~Z$o0.  
    Left l; l&|{uk  
Right r; NXmj<azED  
public : teB {GR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =u'/\nxCF  
@H_LPn  
template < typename T > ZDDwh&h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,@!d%rL:4]  
      { WX=+\`NyJ(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P)\f\yb  
    } 3\WES!  
RsOK5XnQn  
    template < typename T1, typename T2 > " LxJPt\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H~~(v52wD  
      { yv:NH|,/y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >u/yp[Ky  
    } >b$<lo  
} ; ;< ][upn  
)?xt=9Lh  
F"F(s!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /Z@.;M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CTP%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cq=R  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2 sOc]L:9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4dok/ +Ec  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4[-9$ r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )Z_i[1V  
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) =|#-Rm^YB  
下面是修改过的unary_op PA=BNKlH  
XM 7zA^-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N-Z 9  
class unary_op p{,fWk  
  { }I10hy~W  
Left l; gU%GM  
  2?ednMoE  
public : >lj3MNSH  
v6n(<0:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T*ic?!  
c"$_V[m  
template < typename T > s6]f#s5o  
  struct result_1 ~k%\ LZ3s  
  { )~n}ieS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0IdD   
} ;  {Eb6.  
Iymz2  
template < typename T1, typename T2 > evR=Z\ _  
  struct result_2 <f*0 XJ#  
  { qXF"1f_+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ' #mC4\<W8  
} ; FV9RrI2  
}*t~&l0  
template < typename T1, typename T2 > W9D)QIqbvW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lm\u(3_ $  
  { K%k,-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4<Y?#bm'  
} {h=Ai[|l4Q  
?7+ 2i\L  
template < typename T > p[eRK .$!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "<(~  
  { {HU48v"W  
  return OpClass::execute(lt(t)); Cnr48ukq  
} q ^gEA5  
|eqDT,4  
} ; r=`>'3 } x  
8B+uNN~%]  
 ?.s*)n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !:8!\gE ^P  
好啦,现在才真正完美了。 vKC>t95  
现在在picker里面就可以这么添加了: x'qgpG}?]  
)'g vaT  
template < typename Right > GND[f}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g;h&Xkp  
  { 9T1G/0k-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6>Cubb>  
} t|m3b~Oyv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 r:cUAe7#  
Bz{ g4!ku  
/b|sv$BN  
5-*]PAC  
e'Pa@]VaC  
十. bind Cw}\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。 +=_Pl7?  
先来分析一下一段例子 7`}z7nk  
P33E\O  
q|l|gY1g)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^bG!k]U!2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (G VGoh&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )3AT=b  
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。 Z7^}G=*  
我们来写个简单的。 #O WSy'Qnt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X`b5h}c  
对于函数对象类的版本: [oj"Tn(  
UU;:x"4  
template < typename Func > z#4g,)ZX  
struct functor_trait E'G>'cW;x  
  { =-qsz^^a-  
typedef typename Func::result_type result_type; v`&Z.9!Tz^  
} ; x _K%  
对于无参数函数的版本: ~ #CCRUhM  
) YFs  
template < typename Ret > 1%,Z&@^j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =+ p+_}C  
  { y6/X!+3+  
typedef Ret result_type; J.nq[/Q=  
} ; q~n2VU4L*  
对于单参数函数的版本: Q\76jD`m\  
?la_ +;m  
template < typename Ret, typename V1 > f#5JAR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8=~>B@'  
  { w%;'uN_  
typedef Ret result_type; 5[_8N{QC;  
} ; l 5FQ!>IM  
对于双参数函数的版本: umzYJ>2t  
SOmn2 }   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [/G;XHL;?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7,TWCVap  
  { ~|rkt`8p  
typedef Ret result_type; jGn^<T\  
} ; nlW&(cH  
等等。。。 0,/x#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3U)8P6Fz  
"tM/`:Qp  
template < typename Func > !U_L7  
struct func_return l i-YkaP  
  { Pc'?p  
template < typename T > N+5 ^h(~  
  struct result_1 `qTY  
  { >9`ep7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  iC]lO  
} ; w>u Z$/  
OX4D'  
template < typename T1, typename T2 > )*ckJK  
  struct result_2 B! V{.p  
  { Ef.4.iDJrR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fXe-U='  
} ; ak `)>  
} ; "N]o5d   
wVDB?gy%#  
lIg2iun[n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;L2bC3  
Q=E@i9c9  
template < typename Func, typename aPicker > AvZ) 1(  
class binder_1 c'";3 6y  
  { dH|^\IQ  
Func fn; e-9unnk  
aPicker pk; =joXP$n^  
public : j_@3a)[NY  
v\,%)Z/  
template < typename T > yipD5,TC  
  struct result_1 .5;LL,S-  
  { Jr)`shJ"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q/)ok$A&  
} ; f)Q]{cb6  
rz{'X d  
template < typename T1, typename T2 > ]0 RXo3  
  struct result_2 493i*j5r)l  
  { + f!,K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F|TMpH/  
} ; "R@N|Qx'  
MdZgS#`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dM{~Ubb  
DA`sm  
template < typename T > #G` ,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #J724`  
  { ^G&D4uZ  
  return fn(pk(t)); ?K {1S  
} -WvgK"k  
template < typename T1, typename T2 > W'h0Zg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S.|kg2  
  { Ir"Q%>K0f  
  return fn(pk(t1, t2)); m\M+pjz  
} s}9tK(4v  
} ; dqA[|bV  
~h0BT(p/  
++DQS9b{  
一目了然不是么? f~nt!$  
最后实现bind ]^jdO##M  
,Bw)n,  
9+ l3 $  
template < typename Func, typename aPicker > e~.?:7t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k_>Fw>Y  
  { <3=qLm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NLZZMr  
} Du:p!nO  
YQV?S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W^.-C  
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。 ^7 bf8 ^`  
)nHE$gVM s  
十一. phoenix Wk#h,p3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E8_Le  
R{uJczu  
for_each(v.begin(), v.end(), s^YTI\L \  
( q%k(M[  
do_ a`b zFu{  
[ dIpW!Pj^  
  cout << _1 <<   " , " 8+ F}`lLA  
] D`:d'ow~KQ  
.while_( -- _1), uO@3vY',n  
cout << var( " \n " ) D&l ,SD  
) UlNfI}#X  
); 7k=F6k0)  
B$TChc3B  
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: @ Rx6 >52>  
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 |4S?>e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !Nl.Vb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'nWs0iH.  
9/ 1+BQ  
)HX:U0  
template < typename Cond, typename Actor > T<+ht8&M8  
class do_while I+"?,Ej$K  
  { Th^(f@.w  
Cond cd; N^ s!!Sbpq  
Actor act; p&sK\   
public : dG-or  
template < typename T > XQ 3*  
  struct result_1 4Kn9*V  
  { mvq7G  
  typedef int result_type; PB(  
} ; /ggkb8<3  
Bug}^t{M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YYE8/\+B.  
 S2&9# 6  
template < typename T > %8bzs?QI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +an^e'  
  { ^{*f3m/  
  do 2Za ,4'  
    { w;c#drY7S  
  act(t); E {KS a  
  } z_Wm HB  
  while (cd(t)); Yn4)Zhkk  
  return   0 ; ,<$YVXe/  
} n{^<&GWox  
} ; ~llMrl7  
q11QAx4p  
uKbHFF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~mK-8U4>K,  
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。 +~ 3w5.8  
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。 NSS4v tA  
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。 Du^x=;  
下面就是产生这个functor的类: h41$|lonU%  
cZe'!CQS  
7Aio`&^  
template < typename Actor > 6h2x~@  
class do_while_actor t{Hh&HX  
  { 9^PRX  
Actor act; 22GnbA7O  
public : =! N _^cb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <AMb!?Obh  
\5Vp6^  
template < typename Cond > %6A-OF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [A"H/Qztk  
} ; 'h^-t^:<>b  
#9$V 08  
+ze}0lrEL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0R@g(  
最后,是那个do_ #vj#! 1  
$ZI~8rI~  
$5lW)q A  
class do_while_invoker =[P%_v``  
  { ~V2ajM1Z&O  
public : @PQrmn6w  
template < typename Actor > 5S%C~iB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D3S+LV  
  { -9OMn}w/*  
  return do_while_actor < Actor > (act); (Qk&g"I  
} EO#gUv  
} do_; Fn86E dFM  
d7"U WY^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bQwdgc),s{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {sC@N![  
最后来说说怎么处理break和continue T-9k<,>?  
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。 |N:MZ#};  
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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