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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ws'e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gwoe1:F:J  
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, y2jv84 M  
.\R9tt}  
mWT+15\5r(  
o5o myMN  
  class filler P%aqY~yF3  
  { xsZG(Tz  
public : x77L"5g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2/&=:,"t,B  
} ; pl`4&y%Me  
&n6{wtBP  
Z<nNk.G  
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:  J=` 8  
tO M$'0u  
; llPM`)  
J3eud}w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8;@y\0  
FEjO}lTK  
*7xcwj eP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oy^-?+   
$hhXsu=  
0cS$S Mn{  
U>2KjZB  
二. 战前分析 9 C[~*,qx  
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。 Nk7y2[  
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 I%5vI}  
t*IePz]/  
Q,KNZxT,q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6!\V|  
  /* --------------------------------------------- */ ywwA,9~  
vector < int *> vp( 10 ); |Ea%nghl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \l GD8@,x  
/* --------------------------------------------- */ ^Arv6kD,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `MI\/oM@  
/* --------------------------------------------- */ tbS hSbj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Cn~VJ,l g  
  /* --------------------------------------------- */ J@5iD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YSP\+ZZ  
/* --------------------------------------------- */ ]Dq6XR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !85bpQ.  
b Hr^_ogN  
IuXgxR%  
c]4X`3]  
看了之后,我们可以思考一些问题: #X-C~*|>j  
1._1, _2是什么? dn 6]qW5  
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。 g *Js4  
2._1 = 1是在做什么? Cbff:IP  
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。 oco,sxT  
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。 z!g$#hmL>  
mw"FQ?bJ  
iB)\* )  
三. 动工 ]? y~;-^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #[ prG  
I$; `^z  
l U/Xi  
IC cr  
template < typename T > cGV%=N^BE<  
class assignment KQf WpHwfj  
  { )> ZT{eF  
T value; n41#  
public : d5'Q 1"{  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]o] VS  
template < typename T2 > Lz 1.+:Ag  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w/#7G\U  
} ; b/S:&%E  
spa :5]B  
,JwX*L<:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?|5M'o|9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &#PPXwmR  
P]Fb0X  
rH7Cv/Y  
~5P9^`KNH  
  class holder }097[-g7  
  { v2;E Wp  
public : 'zUV(K?2]  
template < typename T > |m's)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BM!ZdoKrKt  
  { Y<T0yl?  
  return assignment < T > (t); </25J((  
} :E")Zw&sW3  
} ; vkG#G]Qs";  
E)*ht;u  
&wQ;J)13  
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: edL2ax  
Ze0qRLuH!  
  static holder _1; v2x+_K}J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }b1G21Dc!  
!>9s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pT,8E(*l2  
而不用手动写一个函数对象。 9nAP%MA`  
NJBSVC b  
irlFB#..  
n-9xfn0U~#  
四. 问题分析 XM\\Imw  
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。 >w.;A%|N  
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。 (G|!{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ](JrEg$K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6_`Bo%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y(|#!m?@  
3q%z  
五. 问题1:一致性 =`+D/ W\[Y  
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?| yr%[IX]R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .)/ ."V  
m7k }k)  
struct holder dXTD8 )&  
  { )c11_1;  
  // lAnq2j|  
  template < typename T > V*n$$-5 1-  
T &   operator ()( const T & r) const wNmpUO ?  
  { ]gBnzh.  
  return (T & )r; Ek<Qz5)  
} v]SxZLa  
} ; )WoH>D  
Z#.d7B"  
这样的话assignment也必须相应改动: *EuX7LEu_  
l,o'J%<%  
template < typename Left, typename Right > 1m5l((d  
class assignment c'Z=uL<Rm  
  { O>DS%6/G  
Left l; %_|KiW  
Right r; Hhtl~2t!0  
public : 4. R(`#f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  bUcp8  
template < typename T2 > `}ak]Z_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;a?<7LIx  
} ; uB)q1QQsqp  
`t/j6 e]  
同时,holder的operator=也需要改动: _*H Hdd5I  
r|l?2 eO~  
template < typename T > \ ITd\)F%N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ec ;  
  { zTc;-,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l>;hQh  
} 4$iS@o|  
(xG%H:6,  
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。 "mQp#d/'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a]p9 [Nk  
o-bH3Jkb]&  
return l(rhs) = r; 6>]  
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。 g**!'T4&o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H~yHSm 3  
?pZ"7kkD  
template < typename Tp > _#V&rY&@  
class constant_t e:HORc~U  
  { i+14!LlI  
  const Tp t; t"B3?<?]  
public : Ue \A ,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JtO}i{A  
template < typename T > },d^y:m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K~d'*J-  
  { XYvj3+  
  return t; anSZWQ  
} __b4dv  
} ; $1ovT8  
E n7~wKF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?EC\ .{  
下面就可以修改holder的operator=了 ;~0q23{+;U  
(9`dLw5  
template < typename T > deAV:c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }W^@mi  
  { C`r:jA<LC,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kSV(T'#x  
}  _".h(  
g?80>-!bF  
同时也要修改assignment的operator() {#kCqjWG  
I3 "6"  
template < typename T2 > z]9t 5I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <( OHX3~  
现在代码看起来就很一致了。 `qJJ{<1&U  
)5( jx  
六. 问题2:链式操作 \lG)J0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !-)!UQ~|8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 U@q5`4-!8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9}QIqH\p  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 z6)N![ X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OH06{I>;  
Lk|`\I T  
template < typename T > f+9WGNpw  
struct result_1 E"'u2jEG^  
  { -Kg.w*\H7/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aB6/-T+ u  
} ; f_)#  
s=:)!M.i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6hj[/O)E  
Y-bTKSn  
template < typename T > +ZbNSN=  
struct   ref VLV]e_D6s  
  { y7/4u-_c  
typedef T & reference; JOG- i  
} ; [;{xiW4V]  
template < typename T > w)|9iL8  
struct   ref < T &> VWzQXo  
  { ^.:&ZsqV  
typedef T & reference; >>$L vQ  
} ; &jY| :Fe  
%T$>E7]!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3Iqvc v  
?5CE<[  
template < typename T > hqln6m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Qw5-/p=t  
  { h[u@UGK%  
  return l(t) = r(t); WyOav6/*K^  
} 1n<4yfJ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8o+:|V~X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |$ ^3 5F  
AS]8rH  
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 ;`/a. /bc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U%pB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s7n7u7$j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $VQ;y|K+[  
最后的布局是: i#4+l$q  
                Add C$0u-Nx8  
              /   \ AmC9qk8Q  
            Divide   5 g^H,EaPl  
            /   \ ujnT B*Cqc  
          _1     3 I(AlRh  
似乎一切都解决了?不。 ZxSnqbyA*  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 QDW,e]A  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 TgjjwcO Y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: D} B?~Lls  
~ Rk.x +  
template < typename Right > |=ph&9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @p~scE.#\  
Right & rt) const x%`YV):*  
  { Wu* 4r0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); va_u4  
} /ojx$Um  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qCI7)L`  
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。 \]4EAKJE  
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。 qpFxl  
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。 =8#.=J[/  
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。 ,mx\ -lWFy  
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? ;Q,t65+Am  
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: 0?oL zw&  
1K#[Ef4  
template < class Action > !&Q?ASJH  
class picker : public Action s<"|'~<n  
  { X+sKG5nS  
public : p?#T^{Quz~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .'A1Eoo0d  
  // all the operator overloaded %\,9S`0  
} ; n%29WF6Zf  
uWKmINjv'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "`cN k26JZ  
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: #<==7X#  
~b*]jZwT  
template < typename Right > .xwskzJ3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const sQA_6]`  
  { , @UOj=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @*<0:Q|m  
} Q<u?BA/  
Y!oLNGY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B(1-u!pz  
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。 O!nS3%De  
!@ ]IJ"\  
template < typename T >   struct picker_maker "P#1=  
  { z]rr Q=dAA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Lfi6b%/z  
} ; NjZ~b/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hsY?og_H  
  { Z6${nUX  
typedef picker < T > result; 2Q%7J3I  
} ; FfM^2`xP  
.,z6a  
下面总的结构就有了: u#EcR}=]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1N(1h D  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8u~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :p}8#rb  
至此链式操作完美实现。 /a^ R$RHl'  
nyi!D   
tXtNK2-1  
七. 问题3 8O]`3oa>  
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。 z mip  
4zS0kk;+  
template < typename T1, typename T2 > ,\v'%,:C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;x\oY6:  
  { 2lsUCQI;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Gu~*ZKyJ  
} sq`Xz 8u  
V($V8P/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: KWY_eY_|  
"."(<c/3  
template < typename T1, typename T2 > 0)Ephsw  
struct result_2 !Nx1I  
  { SC~k4&xy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?v M9 !  
} ; ecs 0iW-,  
.+u b\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GqRXNs!  
这个差事就留给了holder自己。 FiiDmhu  
    I)'bf/6?  
o:Kw<z,$H  
template < int Order > -&Xv,:'?  
class holder; IyHbl_ P ^  
template <> m4@NW*G{  
class holder < 1 > -:ucp2  
  { Oh$:qu7o0&  
public : D`WRy}o  
template < typename T > P!|Z%H  
  struct result_1 PX|@D_%Y=  
  { @p*)^D6E\  
  typedef T & result; u5A?; a  
} ; ;9k>; g3m  
template < typename T1, typename T2 > 9(TGkz(NA  
  struct result_2 XJe=+_K9  
  { ffmtTJFC5  
  typedef T1 & result;  eo9/  
} ; ~I5hV}ZT  
template < typename T > W#<1504ip  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'M>m$cCMZ  
  { aq$ hE-{28  
  return (T & )r; :/|"db&`  
} "wOfs$w%s  
template < typename T1, typename T2 > 4`#Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bOj)Wu  
  { *[]E 5U  
  return (T1 & )r1; X-HE9PT.  
} GVXdyi  
} ; G@H!D[wd  
"9s_[e  
template <> V_SH90@)+  
class holder < 2 > z/{X{+Z  
  {  JaY"Wfc  
public : geR+v+B,  
template < typename T > Y}c/wF7o  
  struct result_1 hU#e\L 7  
  { N;|^C{uz  
  typedef T & result; sWYnoRxu  
} ; TsTc3  
template < typename T1, typename T2 > b4_0XmL  
  struct result_2 !CYC7HeF  
  { 0MHiW=  
  typedef T2 & result; Ax=HDW}  
} ; >lRZvf-i  
template < typename T > !B3TLe h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R(~wSL*R>  
  { H\S)a FY[  
  return (T & )r; .ImaM  
} cFL~< [>_  
template < typename T1, typename T2 > ZkbE&7Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8v;^jo>ug  
  { yQ2=d5'V`  
  return (T2 & )r2; f,HUr% @  
} sApix=Lr  
} ; , Z"<-%3  
C27:ty V  
{]^Ixm-,f  
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> >。 ?mg@zq8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0\%g@j-aD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +& r!%j7  
OjUPvR2 0  
return l(i, j) = r(i, j);  `t U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z4VFfGCTL  
\~5|~|9<  
  return ( int & )i; q\6(_U#Tl  
  return ( int & )j; D`LBv,n  
最后执行i = j; B3#G  
可见,参数被正确的选择了。 !K>iSF<  
KMRPleF  
=5+*TL`  
sasurR|;  
5BhR4+1J  
八. 中期总结 *|A QV:  
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: ;/K2h_=3z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zU?O)w1'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )dT@0Ys%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Vx_33";S\  
_M^.4H2  
5WQl?yMP  
kTvM,<  
dVQ[@u1,  
X06Lr!-%  
九. 简化 I_J&>}V'  
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。 [*',pG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Wgwd?@uK  
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: C%XO|sP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /v R>.'  
  +-*/&|^等 ZL!u$)(V  
2. 返回引用。 c$g@3gL  
  =,各种复合赋值等 1-_r\sb  
3. 返回固定类型。 \fA{sehdL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5f-b>=02  
4. 原样返回。 ^dQ{vL@9b9  
  operator, REUxXaN>Z  
5. 返回解引用的类型。 L)sgW(@2  
  operator*(单目) [qYr~:`-[  
6. 返回地址。 5>x_G#W  
  operator&(单目) <g[z jV9p  
7. 下表访问返回类型。 XIW0Z C   
  operator[] {D +mr[ %  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oh9 ;_~  
  operator<<和operator>> jm^.E\_  
|YJ83nSO~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tEhg',2t(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,EB}IG ]  
z5>I9R^q;  
template < typename Left > H71sxek3  
struct value_return Wc3z7xK1@  
  { qlO}=b/  
template < typename T > Ke$_l]}  
  struct result_1 v 4ot08 C  
  { L|=5jn9 :  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jJ ,_-ui  
} ; 1+x" 5<(W  
QU).q65p  
template < typename T1, typename T2 > qkb'@f=  
  struct result_2 NX @FUct;  
  { PMzPj,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yayhL DL  
} ; OK [J h  
} ; {K,In)4  
AJPvwu}D  
;P@]7vkff  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b9.M'P\  
5~*)3z^V  
下面我们来剥离functor中的operator() xnP!P2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^jdU4  
'YL[s  
return l(t) op r(t) FwCb$yE#M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,lyW'<~gA  
return op l(t) xA] L0h]  
return op l(t1, t2) ]?Ef0?44  
return l(t) op &gXh:.  
return l(t1, t2) op 4QL>LK  
return l(t)[r(t)] '%NglC[J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OZ[YB  
Yd^@Ei9  
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: G=zWhqieh  
单目: return f(l(t), r(t)); =&HLz 7|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +&EXTZ@o  
双目: return f(l(t)); FfoOJzf~o  
return f(l(t1, t2)); gAqK)@8-  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?e7]U*jEU  
a)qan  
struct meta_divide o5 L^  
  { F@w; .e!  
template < typename T1, typename T2 > 0 'QWa{dS\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P15 H[<:Fz  
  { CD|[PkjW  
  return t1 / t2; _fGTTw(  
} cnv>&6a)  
} ; ZO0 Ee1/  
:GHv3hn5  
这个工作可以让宏来做: m>>.N?  
JAPr[O&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _VtQMg|u  
template < typename T1, typename T2 > \ k+3qX'fd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8%?y)K^ D  
以后可以直接用 K1B9t{T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i|YS>Pw~j  
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 mgs(n5V5  
(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。。。) jc} G+|`  
TJ|Jv8j<s  
I2cz:U7  
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 ZL MH~cc  
?pDr"XH~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @f!X%)\;x  
class unary_op : public Rettype 1>!LK_  
  { gq?:n.;TY  
    Left l; +6m.f,14q  
public : Qzi?%&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Szus*YL7  
/7Q|D sa  
template < typename T > %u -x9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QrZ#<{,J5  
      { eL!41_QI  
      return FuncType::execute(l(t)); sV^:u^  
    } ']]d-~:  
~/ %Xm<  
    template < typename T1, typename T2 > 39pG-otJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L * n K> +  
      { =bVPHrKNQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  >@ t  
    } C@rGa7  
} ; R%E7 |NAG  
t^t% >9o  
taQE r 2Zy  
同样还可以申明一个binary_op YIU3}sJ!  
d_RgKdR )k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >tD=t8  
class binary_op : public Rettype aQk&#OQy  
  { IgT`on3Y  
    Left l; &4#Zi.]  
Right r; [,%=\%5  
public : l6viP}R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8xpplo8  
xNP_>Qa~  
template < typename T > 8~sP{V%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YFKE>+  
      { G)3I+uxn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }x8!{Y#cF  
    } 1+o]+Jz|  
3>,}N9P-v  
    template < typename T1, typename T2 > !<bwg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !_S>ER  
      { V5|ANt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [U\?+@E*  
    } |s|}u`(@9  
} ; 98m|&7  
=;}W)V|X)S  
Zed Fhm  
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 nK&]8"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~j0rORy]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'J|2c;M\x  
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。 B.z$0=b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8v:{BHX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?RRO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8~=*\ @^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) y(A' *G9  
下面是修改过的unary_op O&`.R|v  
@=J|%NO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?J[3_!"t  
class unary_op "fFSZ@,r  
  { yDWIflP0;  
Left l; ]B8 A  
  0.aXg"  
public : ]rcF/uQJ<n  
'\Xkvi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  EM ,C  
MB plhVK8  
template < typename T > Tt;F-  
  struct result_1 Zg;$vIhn  
  { f60w%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b@:OlZ~ %  
} ; `-NK:;^  
9I/b$$?D  
template < typename T1, typename T2 > 4aayMS !#  
  struct result_2 Hl*vS  
  { Cu"Cpt[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ebg8qDE  
} ; J3 $>~?^1  
tDByOml8Ix  
template < typename T1, typename T2 > -[>de! T3$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M  .#}  
  { W{p}N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 37AVk`a  
} 5>532X(0  
9+.wj/75  
template < typename T > nhI+xqfn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P<<$o-a"  
  { #h5:b`fDF  
  return OpClass::execute(lt(t)); p|UL<M9{a]  
} 6r7>nU&d  
8tvmqe_G  
} ; ZsGvv]P  
Hxu5Dx5![  
> A#5` $i  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &$"#hGg  
好啦,现在才真正完美了。 Lp`.fn8Ln  
现在在picker里面就可以这么添加了: x`CjFaE~F  
#A63?kDE&&  
template < typename Right > 8-$t7bV5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?W/.'_  
  { sJHVnMA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4WT[(  
}  ZR.k'  
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。 !\4x{Wa]  
"hkcN+=  
g` rr3jP  
=]5tYIU  
 T:}Q3  
十. bind ~o}:!y  
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。 'g v0;L  
先来分析一下一段例子 \ovs[&  
f}otIf  
a[{$4JpK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m*0YMS>Y |  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7vRtTP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bzN[*X|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5#Er& 6s  
我们来写个简单的。 }~FX!F#oU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &OR(]Wt0  
对于函数对象类的版本: 43=v2P0=Tj  
!pU$'1D  
template < typename Func > fI.|QD*$b  
struct functor_trait qpQ;,8X-"  
  { iOL$|Z(  
typedef typename Func::result_type result_type; x6ghO-s  
} ; j#HXuV6  
对于无参数函数的版本: }1a}pm2p  
["Zvwes#7  
template < typename Ret > G|i0n   
struct functor_trait < Ret ( * )() > \S}/2]* 1  
  { R >xd*A  
typedef Ret result_type; Y;'<u\^M"  
} ; l u=a e<M  
对于单参数函数的版本: mxNd  
x#{!hL 5G  
template < typename Ret, typename V1 > LI,wSTVjC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g_>&R58  
  { y^2#;0W  
typedef Ret result_type; qHt/,w='Q  
} ; VKa+[  
对于双参数函数的版本: mV0,T*}e  
yC' y>f`H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2>z YJqG|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }YwaN'3p!  
  { 1 ?@HOu  
typedef Ret result_type; /9vi  
} ; AXyXK??  
等等。。。 'g#%>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )~2\4t4|g  
\J LGw1F  
template < typename Func > >ohCz@~  
struct func_return 41 F;X{Br  
  { N8A)lYT]_u  
template < typename T > x&B&lFmo 8  
  struct result_1 }#z1>y!#  
  { ?v^NimcZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M/S~"iD  
} ; 4o>y9  
Vl.,e1)6  
template < typename T1, typename T2 > :Cq73:1\B  
  struct result_2 NuZ2,<~9  
  { Dfs^W{YA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I}f`iBG  
} ; Gxr\a2Z&r%  
} ; 0`/G(ukO  
WJ{Iv] }9  
7_~ A*LM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 reu[rZ&  
%;`Kd}CO  
template < typename Func, typename aPicker > j~v`q5X  
class binder_1 <J509j  
  { Ak[X`e T  
Func fn; ;|Cd q  
aPicker pk; s5~k]"{j  
public : c 4z&HQd  
%H{pU:[5*  
template < typename T > ]r`;89:s>  
  struct result_1 -K{R7  
  { "vGh/sXW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H cmW  
} ; 1>(EvY}Y\  
R"ON5,E  
template < typename T1, typename T2 > G,C`+1$*  
  struct result_2 *6I$N>1  
  { d4o ^+\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (MGg r  
} ; J[lC$X[  
Hq.rG-,p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eV7;#w<]  
Vr2A7kq  
template < typename T > gP_N|LuF"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aoy Be|H~=  
  { vQrxx  
  return fn(pk(t)); FJ_JaIby  
} V?XQjH1X  
template < typename T1, typename T2 > St5;X&Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wFMH\a  
  { ERPg TZT  
  return fn(pk(t1, t2)); #]h X ."b2  
} APu$t$dmm  
} ; Jg#0g eU  
i(~DhXz*T  
#j2kT  
一目了然不是么? k>&cHCS`*  
最后实现bind ~  QRjl  
o z*;q]  
RV~t%Sw^  
template < typename Func, typename aPicker > m6R/,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?/|Xie  
  { E/cV59  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^E}?YgNp  
}  h,/Aq  
)kep:-wm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =lAjQt  
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。 IfmQP s+f  
=g+}4P  
十一. phoenix LR=Ji7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $RDlM  
 IuY9Q8  
for_each(v.begin(), v.end(), etX@z'H  
( /8; m.J>bf  
do_ /&Q{B f  
[ TcZ.5Oe6h#  
  cout << _1 <<   " , " >pu4G+M  
] /3s&??{tv  
.while_( -- _1), T0 K!Msz  
cout << var( " \n " ) xPZ>vCg  
) {aAd (~YZ  
); 1ksFxpE  
UZ<K'H,q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: I>?oVY6M@u  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <7P[)X_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \'~ E%=Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q7 PCMe  
^N7H~CT"  
GDSV:]hL  
template < typename Cond, typename Actor > }=X: F1S  
class do_while o`f^m   
  { ZLjAhd)  
Cond cd; ?NwrdcQ  
Actor act; 3\W/VBJJ  
public : [9 MH"\  
template < typename T > <vcU5 .K.  
  struct result_1 xn*$Ty+  
  { `D;*.zrA  
  typedef int result_type; oU|G74e6  
} ; V'9.l6l   
4Y(@ KUb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iC3z5_g*@  
_(-jk4 L  
template < typename T > TuQGF$n@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =~ Uhr6Q  
  { I|rb"bG  
  do SIp)&  
    { #*bmwb*i  
  act(t); y#'hOSR2  
  } )$]lf }  
  while (cd(t)); 4r(0+SO  
  return   0 ; o 2 ng  
} vM/*S 6[  
} ; Z3]I^i FI  
9gg{i6  
m!7%5=Fc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1<ag=D`F_"  
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。 ^+x?@$rq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^fsMfB  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 * zp tbZ  
下面就是产生这个functor的类: d-b04Q7DQ  
K/W=r  
uHU@j(&c  
template < typename Actor > s|p I`  
class do_while_actor sZrVANyqb  
  { gGM fy]]R  
Actor act; m,)s8_a  
public : [v~,|N>w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} coAXYn  
5{'hsC  
template < typename Cond > HoPpUq5,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f3O6&1D  
} ; FJeh=\  
@jn&Wf?  
nL 5tHz:e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BAQ-1kSz  
最后,是那个do_ M!,H0( @G  
D|q~n)TW5  
_)45G"M  
class do_while_invoker O|H:  
  { &vrQ *jX  
public : s70Z&3A  
template < typename Actor > wsmgkg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HAn{^8"@  
  { -+"#G?g  
  return do_while_actor < Actor > (act); B[Lm}B[  
} ]LB_ @#  
} do_; Z8E<^<|  
~A>fB2.pM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yz68g?"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j4IVIj@$ `  
最后来说说怎么处理break和continue =e6p v#  
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。 -$8ew+  
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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