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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U;j\FE^+>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W{c Z7$d  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, hr!'  
=*R6 O,  
_+X-D9j(l  
]GO=8$Z  
  class filler a`R_}nus*  
  { ^GlzKl   
public : *E]:VZl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D^gS.X^  
} ; ac\([F-  
o{hX?,4i  
F0~<p[9Nx  
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: ujzfy  
Z&79: 9=#>  
" :f]egq -  
7WwE] ^M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AVm+ 1  
G{I),Y~IF  
T];dFv-GT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L ^r & .N\  
YRo,wsj  
[Ky3WppR  
!JyY&D~`  
二. 战前分析 8NiR3*1  
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。 NSBcYObX  
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~ :gi@OVV  
OQ- Hn -H  
AL.psw-Il  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o+B)  
  /* --------------------------------------------- */ r fzNw  
vector < int *> vp( 10 ); |JP19KFx'B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6JDaZh"=K  
/* --------------------------------------------- */ 5 mC"8N1)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yIrJaS-  
/* --------------------------------------------- */ ]8}51y8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vbVOWX6  
  /* --------------------------------------------- */ \+l*ZNYM3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Pc_aEBq  
/* --------------------------------------------- */ 8;V9%h`P>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,zltNbu\.(  
pF4Z4?W  
7/ ?QZN  
7jgj;%  
看了之后,我们可以思考一些问题: %IX)+ Lp`  
1._1, _2是什么? G[A3H> >  
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。 ocFk#FW  
2._1 = 1是在做什么? aL( hWE  
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。 pK@=]K~l0  
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。 > .  
&CQO+Yr$l  
_ i}W1i  
三. 动工 TK fN`6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @kqxN\DE  
dPwyiV0  
I70c,4_G  
\3$!)z  
template < typename T > \&5V';  
class assignment njF$1? )sq  
  { ;^5k_\  
T value; <Gi%+I@szl  
public : A~2)ZdAN  
assignment( const T & v) : value(v) {} kFv*>>X`  
template < typename T2 > gvA}s/   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |QDoi[ *  
} ; 6 Rl[M+Q  
@kWL "yy,  
U X@%1W!8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P.'.KZJ:WD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RpQeQM=  
rD].=.?1  
iT>u&0B-  
1f`De`zXzr  
  class holder 7nek,8b  
  { jYHnJ}<  
public : d:@+dS  
template < typename T > An{>39{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %S`& R5  
  { tk&AZb,sP  
  return assignment < T > (t); +/~]fI  
} gQy%T]  
} ; 2n:<F9^"  
Ti%MOYNCv  
42NfD/"g+s  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: CS7b3p!I  
srVWN:uuH  
  static holder _1; g8<ODU0[g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^kKLi  
k=]e7~!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  b`jR("U  
而不用手动写一个函数对象。 )|~&(+Q?]  
EYT^*1,E*  
Kh]es,$D  
I-]G{  
四. 问题分析 .U!EA0B  
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。 'Z{`P0/^o`  
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。  JW D`}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d@ZDIy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gP% <<yl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2(eO5.FYF  
yKML{N1D  
五. 问题1:一致性 9xQ|Uad+%  
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?| D!`[fjs6A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 imM!Me 0TE  
#{6VdWZ  
struct holder 7X$CJ%6b  
  { Q9bnOvKe|  
  // | .jWz.c  
  template < typename T > Y=XDN:  
T &   operator ()( const T & r) const .x=abA$!9  
  { [G_ ;78  
  return (T & )r; OLG)D#m(4/  
} h4n~V:nNm  
} ; LQF;T7VKS)  
Es[3Ppz  
这样的话assignment也必须相应改动: (Yy#:r;U  
4 $k{,  
template < typename Left, typename Right > y;az&T  
class assignment 4-bM90&1t  
  { \;XJ$~>  
Left l; g3ukx$Q{>  
Right r; }0&Fu?sP  
public : L 0Ckw},,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u&*[   
template < typename T2 > T>'w]wi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %R5- 6  
} ; V dJ  
|21V OPBS  
同时,holder的operator=也需要改动: x}ZXeqt{ {  
>_Tyzl>z  
template < typename T > 56Lxr{+X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ",~ZO<P  
  { Lum=5zDo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [Vbd su9  
} tO&n$$  
c6jVx_tt.  
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。 +184|nJ<2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rX^uHq8  
/\e_B6pF<  
return l(rhs) = r; ea{zL  
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。 &am<_Tn*3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P:Q&lnC  
hc W>R  
template < typename Tp > wKJ|;o4;L  
class constant_t 6# bTlmcg  
  { # ,H!<X;SS  
  const Tp t; A pzC  
public : 0[H />%3O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W2`3PEa  
template < typename T > U `lp56  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gDJ} <^  
  { yd VDjE Y  
  return t; {.U:Ce  
} mCn:{G8+  
} ; |)d%3s\  
NVQ.;"2w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Fsl="RB7f  
下面就可以修改holder的operator=了 Pc?"H!Hkn  
IPn!iv)  
template < typename T > J3'q.Pc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y9-F\t=~  
  { 3 [#Rm>,Vu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (:]+IjnE  
} 8 mOGEx  
eU)QoVt  
同时也要修改assignment的operator() )Ft+eMYti[  
>Q_ '[!S  
template < typename T2 > [CI0N I6F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o[RwK  
现在代码看起来就很一致了。 2&pE  
)n<p_vz  
六. 问题2:链式操作 0s Jp,4Vv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e?7NW  
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。 g9;s3qXiG  
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。 T#6g5Jnsp  
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。 hwvitD!0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @@-TW`G7  
F+NX [  
template < typename T > QrFKjmD<  
struct result_1 ,cS_687o  
  { cL%"AVsj >  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; raSga'uT;  
} ; SmvMjZ+7Y  
O3T7O`H[  
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: \ntUxPox.  
+Q"~2_q5/;  
template < typename T > b>i5r$S8G  
struct   ref *"Iz)Xzc`  
  { av5a2r0W1  
typedef T & reference; V )UtU L  
} ; 9@IL547V  
template < typename T > A n`*![  
struct   ref < T &> <s\ZqL$ f  
  {  f9<"  
typedef T & reference; JKrS;J^97v  
} ; 1tI=Dw x  
'/X]96Ci7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z$~F9Es9  
.m\0<8C  
template < typename T > /NiD#s0t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l1O"hd'~s  
  { v0E6i!D/  
  return l(t) = r(t); DU]KD%kl  
} {Y Y,{H  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2E!~RjxSY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /}L2LMIm  
P#XV_2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |}UkVLc_^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v}V[sIs}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1TGRIe)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {)!>e  
最后的布局是: S5y.H  
                Add GbL1<P$V  
              /   \ 3+h3?  
            Divide   5 bDtb6hL  
            /   \ MsP6C)dz  
          _1     3 ]- `wXi"  
似乎一切都解决了?不。 {A:uy  
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。 9CeR^/i  
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。 )rG4Nga5}  
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: lNa+NtQu  
mOn_#2=KF  
template < typename Right > g""GQeR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const IY#:v%U  
Right & rt) const fTvm2+.nX  
  { f6`GU$H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uu,F5<y[  
} D5?8`U m=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :Q3pP"H,}  
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。 RK|*yt"f"  
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。 NBc^(F"  
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。 k<^M >` $  
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。 4.jRTL5-oj  
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? PKSfu++Z  
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: ~RuX2u-2&u  
f=R+]XPzz  
template < class Action > x2#JD|0  
class picker : public Action >{IPt]PCn  
  { 8a P/vToa  
public : ls]N&!/hq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ][MtG  
  // all the operator overloaded 1" cv5U  
} ; IL %]4,  
P)=.D u)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ([u|j  
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: Z,38eQpM  
:BF? r  
template < typename Right > y!77gx?-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const { :tO RF  
  { ^hC'\09=c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YZBh}l6t  
} ((k"*f2%  
LmF,en5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]yU"J:/  
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。 v~P,OP("c  
-1g :3'% P  
template < typename T >   struct picker_maker _95296  
  { 5~JT*Ny  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yLX $SR  
} ; Zh<;r;2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2d ! '9mA  
  { %t9C  
typedef picker < T > result; Z',!LK!  
} ; JbMTULA  
Dm>"c;2  
下面总的结构就有了: NI >%v  
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。 I &t~o  
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。 Sjpx G@k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >gk_klLh  
至此链式操作完美实现。 :S+K\  
200yN+ec  
X*8y"~X|vq  
七. 问题3 ff"wg\O4  
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。 |\5^ub,m  
SUncQJJ0S*  
template < typename T1, typename T2 > -4a9BE".  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }]?Si6_ZZ  
  { kN1MPd4Yh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +L(amq;S  
} [VCC+_  
`@]s[1?f  
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: *Gbhk8}V'  
J3K=z  
template < typename T1, typename T2 > U@lc 1#  
struct result_2 U=on}W3V 2  
  { R?2sbK4Cz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $`=p]  
} ; Wgq|Q*  
'=\}dav!  
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? OW:*qY c;:  
这个差事就留给了holder自己。 J~Xv R  
    $Gn.G_"v  
vh9* >[i  
template < int Order > ]Z JoC!u  
class holder; L"L3n,%F  
template <> G1"iu8 9d  
class holder < 1 > wucdXj{%  
  { CUA @CZ6{  
public : +8=$-E=  
template < typename T > <P9fNBGa  
  struct result_1 .p`4>XA  
  { s:`i~hjq  
  typedef T & result; ?HZp @ &  
} ; KWwtL"3  
template < typename T1, typename T2 > \>L,X_DL  
  struct result_2 A 5?"  
  { 6Z/`p~e  
  typedef T1 & result; >%JPgr/ 8  
} ; .J#'k+>  
template < typename T > 4DXbeQs:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #u<Qc T@  
  { #F*|@  
  return (T & )r; X@nBj;   
} GnV0~?  
template < typename T1, typename T2 > Er~17$b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fS]& ?$q  
  { ffCDO\i({  
  return (T1 & )r1; C2LPLquD+  
} ] !UYl  
} ; 8$Q`wRt(%  
E(qYCafC  
template <> wak26W>I3  
class holder < 2 > #kg`rrF r  
  {  urp|@WZ  
public : 91 jRIB  
template < typename T > wNONh`b  
  struct result_1 :,BAw ,  
  { 4Z)4WGp!  
  typedef T & result; dQut8>0&  
} ; *% -<Ldv  
template < typename T1, typename T2 > AZ:7_4jz  
  struct result_2 :\](m64z;  
  { wcHk]mLM  
  typedef T2 & result; /i+z#q5'  
} ; l![M,8  
template < typename T > P jQl(v&O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v|?@k^Ms  
  { <y 4(!z"  
  return (T & )r; #h!+b  
} J%|?[{rO{'  
template < typename T1, typename T2 > zcpL[@B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const whI{?NP  
  { cJKnB!iL5  
  return (T2 & )r2; wG3L+[,  
} w+$$uz  
} ; 6]4~]!  
glAS$<  
$`pf!b2Z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 SA, ~q&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /4{WT?j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^Z (cV g  
:J;U~emq  
return l(i, j) = r(i, j); %$BRQ-O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A#>wbHjWF  
h'ik3mLH  
  return ( int & )i; =fSTncq  
  return ( int & )j; B'/U#>/  
最后执行i = j; N=mvr&arP  
可见,参数被正确的选择了。 L3]J8oEmU  
'afW'w@  
N2h5@*1Y  
=lNW1J\SW  
Ff<cY%t  
八. 中期总结 %PW-E($o<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %<i sdvF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q/U-WQ<+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Kq7r+ A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,\`ruWWLb=  
DpHubqWz  
BKFO^  
}3 /io0"D  
G>~/  
74_?@Z(  
九. 简化 V7$ m.P#uM  
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。 fWP]{z`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -O} )Y>=}  
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: ;v8TT}R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |E13W  
  +-*/&|^等 ]W3u~T*  
2. 返回引用。 CI+)0=`<1B  
  =,各种复合赋值等 U" @5R[=F-  
3. 返回固定类型。 FC 8<D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f y|JE9Io_  
4. 原样返回。 erI&XI  
  operator, <v ub Q4  
5. 返回解引用的类型。 Ioe.[&o6B  
  operator*(单目) .p{lzI9  
6. 返回地址。 mR.j8pi  
  operator&(单目) 7Kym|Zg  
7. 下表访问返回类型。 _Q:ot'(~0-  
  operator[] 58?WO}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LBio$67F  
  operator<<和operator>> /5%'q~  
}51QUFhL0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %n]jsdE^|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +R?E @S  
Sh;`<Ggi~  
template < typename Left > ?23J(;)s  
struct value_return S|d /?}C|e  
  { r E1ouz!D  
template < typename T > /XG7M=A$o  
  struct result_1 *7*_QW%?A  
  { [1~3\-Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5hqXMs  
} ; vkLt#yj~  
C\rT'!Uk\Q  
template < typename T1, typename T2 > j %MY6"  
  struct result_2 };2Lrz9<  
  { +VIEDV+   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0"-H34M <D  
} ; Y&VypZ"G>  
} ; "= s dn  
zCq6k7u  
n n[idw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5 Bcmz'?!  
"6e3Mj\  
下面我们来剥离functor中的operator() KW0KXO06a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T5@t_D>8  
bq7()ocA  
return l(t) op r(t) YC{7;=P f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z(E .F,k  
return op l(t) fk#Ggp<  
return op l(t1, t2) ),<h6$  
return l(t) op 7Aw <:  
return l(t1, t2) op N}|1oQkjf  
return l(t)[r(t)] 4J[bh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G*v,-O  
qyIy xJ  
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: Yk4ah$}%-^  
单目: return f(l(t), r(t)); =0@o(#gM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^J?2[(   
双目: return f(l(t)); (ds*$]  
return f(l(t1, t2)); a.<!>o<t:  
下面就是f的实现,以operator/为例 i;)r|L `V?  
.b%mr:nEt7  
struct meta_divide :Ea ]baM"  
  { Z${@;lgP  
template < typename T1, typename T2 > t/"9LMKs?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4.&et()}  
  { Io;26F""  
  return t1 / t2; Z*5]qh2r8  
} el0W0T  
} ; a'@?c_y;$  
H~qY7t  
这个工作可以让宏来做: !I8( Y  
LZ9IE>sj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5.)/gK2$  
template < typename T1, typename T2 > \ 4gm(gY>[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `=foB-(zt  
以后可以直接用 #lm1"~`5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }Sb&ux  
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 T\HP5&  
(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。。。) t#J #DyY5  
Fx*IeIs(:~  
{Q~A;t  
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 !NOvKC!  
e.g$|C^$m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )@YrHS4  
class unary_op : public Rettype ? Kn~fs8  
  { *SZ*S %oS3  
    Left l; QPa&kl  
public : &"svt2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Uz!cVs?-  
cYTX)]^u  
template < typename T > ex2*oqAdX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m; LeaD}0  
      { iyhB;s5Rgw  
      return FuncType::execute(l(t)); M:(k7a+[^  
    } oM-@B'TK  
\bb,gRfP  
    template < typename T1, typename T2 > Wc_Ph40C<_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  /m*vY`  
      { A]vQ1*pnk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \9BIRY`  
    } }g _#.>D+  
} ; gGdZ}9  
;comL29l2`  
$y >J=  
同样还可以申明一个binary_op Oox5${#^  
BiHBu8<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }qXi;u))  
class binary_op : public Rettype =RUKN38  
  { I)O-i_}L&K  
    Left l; W#0pFofXw  
Right r; bd<zn*H Z*  
public : Xf9VW}`*8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ./ib{ @A.  
P*(lc:  
template < typename T > +]  |J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4(YKwY2_L  
      { ^ tm,gh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F{f "xM  
    } .'7o,)pJ<  
OH*[  
    template < typename T1, typename T2 > P67r+P,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZwF_hm=/[  
      { 2@ACmh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c6dL S  
    } kRE^G*?  
} ; UmQ 9_H7  
{?BxVDD07  
WRFzb0;01  
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 +l&ZN\@0X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,n ~H]66 n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )0RH"#, 2L  
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。 K}! VY`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -Vt*(L  
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。。。 T3)/?f?|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hMeE@Q0  
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) +lU:I  
下面是修改过的unary_op ~n|*-rca  
>,A:zbs&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zn>*^h0B  
class unary_op +`_%U7p(  
  { =R?NOWrDY  
Left l; *)U=ZO6S  
  tX&Dum$  
public : ix$?/GlL  
!2tZ@ p|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y*B}^!k6  
?fc({zb  
template < typename T > Yep(,J~'  
  struct result_1 O,]t.1V  
  { D*DCMMp=0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HpuHJ#l  
} ; GmPNzHDb  
a@lvn/b2  
template < typename T1, typename T2 > t!AHTtI  
  struct result_2 *pyi;  
  { UP 75}h9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6#K1LY5}  
} ; Y)g7 E"  
DL_2%&k/  
template < typename T1, typename T2 > Bk?3lwCT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =sPY+~<o  
  { TfDx> F$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uqnoE;57^  
} e$45OL  
Se%FqI  
template < typename T > x4pl#~Su  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H"tS33  
  { 3YR6@*!f/  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6,7Fl=<  
} 5^t68 WOl  
|g}! F-  
} ; KIps {_J[<  
& %ej=O  
Yc3r 3Jy  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .[? E1we  
好啦,现在才真正完美了。 o) `zb?  
现在在picker里面就可以这么添加了: KM*sLC#  
^VR1whCrx  
template < typename Right > DQDt*Uj,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T?I&n[Y|  
  {  (d |  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hV;Tm7I2  
} /ZlW9|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 E j@M\  
hun L V8z  
WW2VW-Hk  
2mP| hp?  
8XD9fB^  
十. bind j wlmWO6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^2[0cne  
先来分析一下一段例子 o^wj_#ai$  
sTU]ntoQqR  
 wa6DJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z`v6DfK}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O?L _9L*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `W e M  
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。 .Ej `!  
我们来写个简单的。 d}3<nz,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ne,7[k  
对于函数对象类的版本: )p4o4 aM  
c Bb!7?6(  
template < typename Func > 7qt<C LJ  
struct functor_trait =\e}fyuK  
  { UTc$zc7  
typedef typename Func::result_type result_type; us\@n"  
} ; FjRJSMwO,  
对于无参数函数的版本: $]:I1I  
=H.l/'/Z  
template < typename Ret > z{bMW^F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8kXbyKX[b  
  { s@OCj0'l  
typedef Ret result_type; HWT0oh]  
} ; 1GN>,Lb: o  
对于单参数函数的版本: 9E)*X  
(l{+ T#  
template < typename Ret, typename V1 > $"0 t1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J5)e 7  
  { vC E$)z'"  
typedef Ret result_type; ^_9 ^iL  
} ; Qh%/{6(u  
对于双参数函数的版本: 'Y(#Yxc  
Zq~2BeB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y A?>v'K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y;6<AIx>  
  { GK)3a 9;  
typedef Ret result_type; Bwjd/id q  
} ; nMx0+N1  
等等。。。 +L;[-]E8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4A^hP![c#]  
`IOp*8  
template < typename Func > Fkuq'C<|Y  
struct func_return "Ol;0>$  
  { y$r^UjJEO  
template < typename T > `]\4yTd  
  struct result_1 7U:,:=  
  { ><"5 VwR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GC66n1- X  
} ; kF3 EJ  
rtvuAFiH  
template < typename T1, typename T2 > $ ;>,  
  struct result_2 ,r{*o6  
  { VXQS~#dQj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B h@R9O<  
} ; 1@yXVD/  
} ; 6T< ~mn  
+1Si>I  
w4'(Y,(`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2]eh[fRQ  
~ i1w,;(  
template < typename Func, typename aPicker > j:"+/5rV8  
class binder_1 [A|W0  
  { Y((z9-`  
Func fn; B5#a 4G.  
aPicker pk; j_&/^-;e  
public : n]ar\f  
wz.Il-sm  
template < typename T > vMzR3@4e  
  struct result_1 *Zt)J8C  
  { V?Lf& X?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _M:)x0("  
} ; 9Lk.\.  
20^F -,z  
template < typename T1, typename T2 > \VHi   
  struct result_2 oVoTnGNM6  
  { @WhcY*R2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GPP~*+n  
} ; m f4@g05  
TnM}|~V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?U|~h1   
K_]LK  
template < typename T > XZd !c Ff  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F__DPEAc_  
  { Mu Z\<;W$  
  return fn(pk(t)); =:~~RqHl  
} &`@,mUi{Ac  
template < typename T1, typename T2 > ^Xa-)Pu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D-ug$ZRg  
  {  V}8J&(\  
  return fn(pk(t1, t2)); S`0@fieOf  
} bnD>/z]E  
} ; E'MMhl o  
WpTC,~-  
~JC``&6E=}  
一目了然不是么? =b`>ggw#  
最后实现bind sB7DF<91  
eWwSD#N#  
7t@jj%F  
template < typename Func, typename aPicker > ,{'~J @  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >IoOCQQ*  
  { ]t(g7lc}U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %A82{  
} =@3Qsd  
e#_xDR:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %#7M~RB[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 QZh8l-!#5  
5n(p 1OM2q  
十一. phoenix &2QN^)q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I9Z8]Q+2"  
dr9I+c7u  
for_each(v.begin(), v.end(), )}paQmy#  
( "}PmAr e  
do_ \9ap$  
[ hfEGkaV._3  
  cout << _1 <<   " , " ;K:.*sAa  
] s[xdID^3.  
.while_( -- _1), xss D2*l  
cout << var( " \n " ) ]t #,{%h  
) WBC'~h<@  
); .bpxSU%X  
V]vk9M2q[l  
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: [bGdg  
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 C #TS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~hM4({/QN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n'M}6XUw  
> ]6Eb`v  
Q >sq:R+'  
template < typename Cond, typename Actor > A>d*<#x  
class do_while j\Q_NevV  
  { nnr(\r~  
Cond cd; kyY tL_SD  
Actor act; N2~DxVJ5cT  
public : D$ `yxc  
template < typename T > E-! `6  
  struct result_1 d]a*)m&  
  { JsiJ=zo<  
  typedef int result_type; iLS' 47  
} ; eb+[=nmP  
5?2PUE,a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t@!oc"z}@  
Soop)e  
template < typename T > ]2Lwd@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NCl={O9<j  
  { lDAw0 C3  
  do 8|i&Gbw+  
    { GS)l{bS#[O  
  act(t); .\1XR  
  } #<!oA1MH4  
  while (cd(t)); mtJI#P  
  return   0 ; <K 4zH<y  
} b]*9![_  
} ; {mueP6Gz@J  
 8tPq5i  
#ljfcQm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kS+*@o  
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。 VN;Sz,1Z  
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。 {$Fg+~   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TQbhK^]  
下面就是产生这个functor的类: O2A Z|[*I  
1LcQ*d  
0y|}}92:  
template < typename Actor > SAXjB;VH6  
class do_while_actor xOD;pRZQ  
  { QbpRSdxy`$  
Actor act; nvpdu)q<  
public : v)J6}H}e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {f)",#  
oREZ^pE@  
template < typename Cond > !]5F2~"v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cdzMao  
} ; t~XwF(";  
vNi7=3  
ugucq},[  
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@"xEf1n[  
最后,是那个do_ (zye Ch  
\asF~P  
IN`05Q  
class do_while_invoker Alh%Z\  
  { ){R_o5  
public : `%F.]|Y0  
template < typename Actor > N$?mula  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const luLm:NWUM  
  { j:$2 ,?|5  
  return do_while_actor < Actor > (act); nN/v7^^  
} %=\h=\wt  
} do_; t`H^! b  
=F8uuYX%m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %^gT.DsX-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Og"50-  
最后来说说怎么处理break和continue B>#zrCD  
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。 u ldea)  
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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