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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GTW5f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gP=@u.  
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, G:;(,  
FD^s5>"Y+  
mg *kB:p  
#.<(/D+  
  class filler "0{t~?ol  
  { T0BM:ofx  
public : W4=<hB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7;NvR4P%  
} ; (L"G,l  
k5)e7Lb(  
tSq`_[@  
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: I< Rai"  
bdr !|WZ  
rY(^6[!  
\E,Fe:/g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yQ+C}8r5  
lR3JyYY{X  
nNcmL/(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 / Hexv#3  
u )KtvC!  
|79n 1;+\?  
lISu[{b?  
二. 战前分析 3EX41)u  
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。 \"mL LnK?  
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=\+P}s  
)-d &XN7  
B#(2,j7M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mYqRN1%  
  /* --------------------------------------------- */ 8}Su7v1  
vector < int *> vp( 10 ); }P"JP[#E\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); df!n.&\y!  
/* --------------------------------------------- */ G1:2MPH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Qrt> vOUE7  
/* --------------------------------------------- */ wvNddu>@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ceGo:Aa<)  
  /* --------------------------------------------- */ O$ ;:5zT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +vCW${U  
/* --------------------------------------------- */ [&p^h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %-~T;_.  
} T1~fa  
$,B@yiie  
[<7Vv_\Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6"U)d7^  
1._1, _2是什么? [)83X\CO  
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。 7eekTh, ?  
2._1 = 1是在做什么? U^{'"x+  
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。 I4^}C;p0?  
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。 $NhKqA`0  
;&G8e* bM2  
Kly`V]XE  
三. 动工 &d^u$Y5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m8njP-CZ  
W]DZ'  
fF} NPl  
aqAWaO  
template < typename T > 8k`rj;  
class assignment N>4uqFo  
  { vd'd@T  
T value; f.&Y_G3a<  
public : OA3* "d*  
assignment( const T & v) : value(v) {} &GH ,is  
template < typename T2 > #v`J]I)$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~#jD/  
} ; B?)=d,E  
eb>YvC  
v(2|n}qY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 = A;B-_c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ghd*EXrF H  
1f^4J~{  
\;Ywr3  
53cW`F  
  class holder jPf*qe>U  
  { fUg I*V  
public : 4#BoS9d2I<  
template < typename T > )R`w{V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l ,T*b  
  { YaDr.?  
  return assignment < T > (t); $!_]mz6*  
} , 1{)B  
} ;  uM9[  
'9MtIcNb  
,pz^8NJAI  
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: <H)I06];  
x\Det$3Kx  
  static holder _1; r{gJ[%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4(f4 4' ^  
S@a#,,\[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5B'};AQ  
而不用手动写一个函数对象。 Zom7yI  
O8N\  
Xbb('MoI63  
1>SCY _C v  
四. 问题分析 ~"+Fp&[9f  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9\]%N;;Lo  
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。 -  zQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t<6`?\Gk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {IW pI *  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nsJN)Pt  
gB\KD{E  
五. 问题1:一致性 yjbqby7  
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?| 4S]`S\w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {{?[b^  
@,63%  
struct holder b1}P3W  
  { 4#z@B1Jx  
  // ,afh]#  
  template < typename T > uYPdmrPB?l  
T &   operator ()( const T & r) const 8h#/b1\  
  { qxsK-8KT<  
  return (T & )r; z6K"}C%  
} qdB@P  
} ; ':fq  
&Oq& ikw  
这样的话assignment也必须相应改动: MU^7(s="  
 U'nz3  
template < typename Left, typename Right > KbY5 qou  
class assignment K>TdN+Z}=  
  { UpgY}pf}  
Left l; rZDlPp>BPZ  
Right r; %/:{x()G  
public : Z%Nl<i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L!7*U.+  
template < typename T2 > qF{u+Ms  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8}0W_CU,  
} ; ! Q`GA<ikv  
J>P{8Aw  
同时,holder的operator=也需要改动: n:GK0wu.s  
vnXa4\Vdy  
template < typename T > PX3rHKK {  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K YFumR  
  { *sqq]uD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Nkt(1?:-'  
} Eg?6$[U`8<  
cPxA R]'U  
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。 $up.< qzj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ldo7}<s  
Nw}y_Qf{  
return l(rhs) = r; i6zfr|`@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 e`#c[lbAAM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y?2I /  
M`ETH8Su=  
template < typename Tp > nBGFa  
class constant_t )DsC:cP  
  { H'E >QT  
  const Tp t; AlNiqnZ  
public : }!\ZJoa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8 YAUy\  
template < typename T > 0+0+%#?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e g#.f`  
  { u0^: XwZ!  
  return t; E0^~i:M k  
} *r)/.rK_  
} ; E8WOXoP(  
LoLmT7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8oG0tX3i  
下面就可以修改holder的operator=了 0l6z!@GhT  
-DrR6kGjR  
template < typename T > x-k}RI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?5nF` [rx  
  { e%&2tf4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }u&.n pc  
} ewqfs/  
^0 R.U+?+  
同时也要修改assignment的operator() d_*'5Eia6  
mvI[=e*  
template < typename T2 > -cCujDM#T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } | eIN<RY5  
现在代码看起来就很一致了。 R74kt36M  
1@C0c%  
六. 问题2:链式操作 I|JMkP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zg&<HJO  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _|xO4{X  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "P=OpFV  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 + ?n81|7`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1vBR\!d?7  
{[PoLOCI  
template < typename T > a&~d,vC  
struct result_1 T9\wkb.  
  { \X5{>nNh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bort2k  
} ; jQzq(oDQw  
rl9YB %P  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: DPJ#Y -0  
~AxA ,  
template < typename T > gvO}u2.:  
struct   ref :3$WY<  
  { [!4p5;  
typedef T & reference; rIg1]q  
} ; rG1l:Z)  
template < typename T > 1`N q K  
struct   ref < T &> dJM)~Ay-  
  { wp`a:QZ8N  
typedef T & reference; ["4h%{.  
} ; 3(G}IWPq<  
Y"~I(,nx!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ./LD  
>tnQuFKg]  
template < typename T > zRdL-u%(#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3'6%P_S  
  { &Vfdq6Y]  
  return l(t) = r(t); 4[|^78  
} *SQ hXTn  
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。 ~h 6aw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,F(nkbt  
mL`,v WL/`  
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 |GtTz&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @FKNB.>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +M!f}=H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pi:%Bd&F  
最后的布局是: -`gqA%#+  
                Add Ub*Gv(Pg  
              /   \ zE5%l`@|o  
            Divide   5 9(DS"fgC  
            /   \ $-m@cObw!.  
          _1     3 \];0S4SBy  
似乎一切都解决了?不。 V #W,}+_Sz  
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。 l=U@j T  
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。 Enn7p9&  
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: #N_C| v/  
= ;#?CAa:  
template < typename Right > @6 uB78U4O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k'{'6JR  
Right & rt) const xtYX}u  
  { fEE[h uG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DcA{E8Y  
} *,X;4?:,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -hw^3Af  
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。 }YWLXxb;  
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。 ?Z= %I$i  
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。 7J,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。 7{=/rbZT?  
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? FjqoO.  
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: SYRr|Lg  
Ql^I$5&  
template < class Action > ra=U,  
class picker : public Action |uI d:^ {  
  { r$}M,! J  
public : $L_-U~^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1@sy:{ d`  
  // all the operator overloaded T%Xl(.Ft  
} ; _0ki19rs  
Z .VIb|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p/L|;c  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?U.+SQ  
G#-t&gO3  
template < typename Right > }Tf~)x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A@xa$!4}  
  { ;`',M6g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =B@+[b0Z  
} reJw&t}Q  
Z8*E-y0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Aon 3G  
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。 P*Va<'{:{  
Lg Xc}3  
template < typename T >   struct picker_maker TeaP\a  
  { Q.X)QCp#r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b{JcV  
} ;  |`[0U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,Bax0p  
  { tIfA]pE  
typedef picker < T > result; 3*x_S"h  
} ; 8&<C.n KP  
/ r6^]grg  
下面总的结构就有了: #&<>|m  
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。 <y[LdB/a  
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。 4\ R2\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -l)vl<}  
至此链式操作完美实现。 [Ak L6  
V .+ mK|)  
4H'\nsM  
七. 问题3 x9Um4!/t  
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。 l#u$w&  
xa#;<8 iV  
template < typename T1, typename T2 > EYWRTh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y,'M3GGl  
  { `L# pN5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KBJ%$OQV  
} ScOiOz:Ha  
v,bCj6  
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: 6HocF/Ye  
"IQ' (^-P  
template < typename T1, typename T2 > -{[5P!  
struct result_2 .kKU MyW(  
  { r Q)?Bhf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZLm?8g6-  
} ; nk=+6r6  
2$ m#)*\  
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? VRden>vKN  
这个差事就留给了holder自己。 %L(;}sJ.  
    SR)jJ=R3  
mQ(6ahD U  
template < int Order > S&(MR%".  
class holder; $>^DkrOd  
template <> %S*<2F9  
class holder < 1 > #o`y<1rN  
  { i2.g}pM.A  
public : u~b;m  
template < typename T > oA/[>\y  
  struct result_1 LFvO[&  
  { v'3.`aZ!  
  typedef T & result; N8*6sK.  
} ; RE)!b  
template < typename T1, typename T2 > 9O(vh(C  
  struct result_2 0Va+l)F  
  { ZAATV+Z  
  typedef T1 & result; DzZEn]+zt  
} ; 3 s%Kw,z  
template < typename T > =Q+i(UGHi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yf1&"WW4  
  { aE aU_f /  
  return (T & )r; M9[52D!{  
} _{Z!$q6,  
template < typename T1, typename T2 > `Xs3^FJt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lL8pIcQW  
  { /Z3 Mlm{  
  return (T1 & )r1; ky4 ;7RK  
} `G/%U~  
} ; )ZZjuFQJ)  
wPr9N}rf  
template <> Q)]C~Q  
class holder < 2 > #3VOC#.  
  { @ FNaCmBX  
public : 4Fu:ov ]M  
template < typename T > h D5NX  
  struct result_1 +"mS<  
  { l<3X:)  
  typedef T & result; )NF5,eD  
} ; ov3FKMG?  
template < typename T1, typename T2 > PI G3kJ  
  struct result_2 nm#ISueh  
  { y  J|/^qs  
  typedef T2 & result; 1R-1#<a>&  
} ; IvZ,|R?  
template < typename T > 7{z\^R^O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ow" e3]}Mt  
  { }>93X0%r  
  return (T & )r; 4 H<.  
} 5S9i>B  
template < typename T1, typename T2 > kh4., \'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e:9s%|]T  
  { ^uiQZ%;  
  return (T2 & )r2; P^3`znq{  
} $Wy(Wtrx|  
} ; %3%bRP  
o:wI{?%-3  
6 4,('+  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 oMNt676  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?8U#,qq#`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: APgjT' ;P^  
NZb}n`:  
return l(i, j) = r(i, j); "1P[D'HV4|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AONEUSxJ  
Tv[| ^G9x  
  return ( int & )i; Tv[h2_+E  
  return ( int & )j; a Fh9B\n  
最后执行i = j; y:HH@aa)  
可见,参数被正确的选择了。 Sj'Iz #  
d6+$[4w  
2RbK##`vC  
WrHY'  
L*6R5i>  
八. 中期总结 "M;aNi^B  
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: fEo5j`}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m{gw:69h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8P?p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BQ:hUF3  
!qu/m B  
eae`#>XP  
$xU)t&Df  
En9>onJ  
`VrQ? s  
九. 简化 %O|+` "  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0SV<Pl^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eF"k"Ckt'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Yi?v |H<a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZX8 AB  
  +-*/&|^等 "Cz0r"N  
2. 返回引用。 Jn&^5,J]F8  
  =,各种复合赋值等 n \i ~H  
3. 返回固定类型。 pi|=3W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^`S.Mw.  
4. 原样返回。 f6,?Yex8B  
  operator, 29HyeLB@  
5. 返回解引用的类型。  ;?G..,  
  operator*(单目) vbh 5  
6. 返回地址。 L9$`zc  
  operator&(单目) [xdi.6 %  
7. 下表访问返回类型。 |}o6N5)  
  operator[] cx ~XG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8B`w!@hf  
  operator<<和operator>> .3'U(U  
#|"M  
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。 (zX75QSKV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *!.anbo@?z  
gX|We}H  
template < typename Left > N mA6L+  
struct value_return Z8ds`KZM  
  { L.s$|%  
template < typename T > /:d6I].  
  struct result_1 `aDVN_h{6  
  { Q*N{3G!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R $@$  
} ; "-Yj~  
yNhRh>l  
template < typename T1, typename T2 > e-Z ul.m  
  struct result_2 mb>8=hMg  
  { f+lPQIB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iN9G`qF3!Q  
} ; gtnu/ Q  
} ; (DkfLadB  
hkB|rhJgm  
`^HK-t4q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]1 jhy2j  
\4KV9wm  
下面我们来剥离functor中的operator() mndKUI}d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CB0p2WS_  
8shx7"  
return l(t) op r(t) sDB,+1"Y$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UP7?9\  
return op l(t) |=:<[FU  
return op l(t1, t2) 9&bJ]  
return l(t) op C~IE_E&Q`  
return l(t1, t2) op NM"5.   
return l(t)[r(t)] s6QD^[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q?qH7={,eu  
Qb5@e#  
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: "vX\Q rL  
单目: return f(l(t), r(t)); ^ X-6j[".  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P  Ij  
双目: return f(l(t)); ?vfZ>7Q  
return f(l(t1, t2)); Am|)\/K+Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 <1#hX(Q  
81H9d6hqcD  
struct meta_divide S%j W} v';  
  { X"sJiFS  
template < typename T1, typename T2 > H*P[tyz$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L_tjclk0J  
  { @)C.IQ~  
  return t1 / t2; `pjB^--w  
} p<<dj%  
} ; #;= sJ[m4  
Tol"D2cyf  
这个工作可以让宏来做: X/_89<&  
cua( w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n1x"B>3  
template < typename T1, typename T2 > \ WXY-]ir.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M.HMn N#  
以后可以直接用 S0tkqA4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0g;)je2_2?  
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 Z]w?RL  
(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。。。) qLPuKIF  
V%B~ q`4  
-Iis/Xw:  
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 y\ })C-&  
gT(8.<h8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Wo!NG:V5  
class unary_op : public Rettype cbYQ';{  
  { <kk!nsI  
    Left l; ,pY:kQ  
public : H>Ucmd;ay  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dUUg}/  
' &3,qT  
template < typename T > wD:2sri  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3~{0X-  
      { DJ9x?SL@KD  
      return FuncType::execute(l(t)); Bg] %  
    } "lrQC`?  
=ym<yI<  
    template < typename T1, typename T2 > fv@<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fwiP3*j+Nn  
      { T2n3g|4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1:r#m- \  
    } &F:.OVzX  
} ; :[CEHRc7x  
mlPvF%Ba  
! >V)x  
同样还可以申明一个binary_op , 6Jw   
'tDUPm38  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _''un3eCY  
class binary_op : public Rettype /\;m/cwrl"  
  { MMUlA$*t  
    Left l; l|{[vZpT  
Right r; nW} s  
public : xQ2: tY#?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a6Joa&`dv  
)\j dF-s  
template < typename T > !!ma]pB,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *H i}FI  
      {  Bnk '  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >t<\zC|~w  
    } r6R@"1/  
m;A[ 2 6X  
    template < typename T1, typename T2 > Ni%@bU $  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ##} 7cFX  
      { 7xQ:[P!G+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hu1ZckIw?  
    } rL&Mq}7QK  
} ; jE wt1S V  
c&x1aF "B  
:5.F  
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 V#5$J Xp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ky-nP8L}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9e c},~(  
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。 =R~zD4{"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2gZ nrU  
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。。。 Mi{ns $B%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?3 k_YN"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) znPh7{|<  
下面是修改过的unary_op 0~K&P#iR  
[3I|MZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JT!9LNh;R`  
class unary_op .c:h!-D;  
  { ( Zd(?">i  
Left l; PEm2w#X%L  
  u1Slu%^e  
public : R&BWCC{  
d =n{Wn{C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b$%Kv(  
M0~%[nX  
template < typename T > !_QT{H  
  struct result_1 7 7y+ik  
  { N_S~&(I|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RGs7Hc  
} ; ? dHl'  
D/~1?p  
template < typename T1, typename T2 > vy7/  
  struct result_2 P tLWFO  
  { EFljUT?&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K5|~iW'  
} ; >Q!}tbg~9  
HZZZ [km  
template < typename T1, typename T2 > P.5l9N s(O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L<0_e^8  
  { # =tw ,S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;>f\fhi'  
} 3l45(%g+  
(XW'1@b  
template < typename T > E5@=LS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y`j=(|DV  
  { vq^';<Wh.  
  return OpClass::execute(lt(t)); *i^$xjOa  
} ]K*R[  
gwQMy$  
} ; 5h`LWA B  
)\ceanS  
7=9>yba)^  
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 d1/9 A-{  
好啦,现在才真正完美了。 @ci..::5  
现在在picker里面就可以这么添加了: "C\yM{JZ  
FRZ]E)9Z]b  
template < typename Right > {_\cd.AuT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #IZh}*$  
  { r A(A$VR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GT)7VFrL  
} <<CWN(hQWO  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `G/g/>y  
[M,4qe8,}  
`D |/g;  
77yYdil^W+  
Ao$k[#px  
十. bind nEd "~  
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。 R"V90bCf  
先来分析一下一段例子 *bf 5A9  
 <{Y3}Q  
~{tO8 ]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |xcC'1WU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sdg2^]|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #gO[di0WhC  
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。 c/A?-9  
我们来写个简单的。 H.4ISmXU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?L7DVwVa,I  
对于函数对象类的版本: 2=n`z) R  
3PZ(Kn<  
template < typename Func > 1h?ve,$  
struct functor_trait 1x;@BV  
  { | U"fhG=g  
typedef typename Func::result_type result_type; P.@dB.Ny  
} ; BJWlx*U]  
对于无参数函数的版本: 9!Q ZuZY  
qe{;EH*  
template < typename Ret > 8I RKCuV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n|&=6hiI  
  { X5[vQ3^  
typedef Ret result_type; anbw\yh8  
} ; \f? K74  
对于单参数函数的版本: ].kj-,5>f  
O5-GrR^yt  
template < typename Ret, typename V1 > U(y8nI]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W j^@Zq#  
  { /~w*)e)  
typedef Ret result_type; r^}0 qO,XM  
} ; B os`+Y  
对于双参数函数的版本: .Iqqjk  
xm1di@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pXO09L/nv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /X.zt `  
  { Lk,q~  
typedef Ret result_type; 4tLdqs  
} ; go AV+V7  
等等。。。 4~h 0/H"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6384$mT,S  
F+(S-Qk1  
template < typename Func > [BD`h  
struct func_return ZAn @NA=  
  { jDb\4QyC  
template < typename T > 7WS$fUBi  
  struct result_1 v{t pRL0  
  { hZ*vk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wrgB =o  
} ; 2} pZyS  
BYEZ[cM  
template < typename T1, typename T2 > 1bQO:n):~  
  struct result_2 c.Sd~k:3  
  { |YROxY"ML  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >P~*@>e  
} ; *{#C;"  
} ; 0H>gMXWE]  
zu{K"7Bx  
p4f9v:b[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4x[_lsj   
rIcgf1v70  
template < typename Func, typename aPicker > yjL+1_"B  
class binder_1 ?SFQx \/  
  { R)JH D7 1  
Func fn; ub~ t}  
aPicker pk; ^.8~}TT-U  
public : A1+:y,wXs  
GWuKDq  
template < typename T > G)I` M4}*n  
  struct result_1 }6-olVg  
  { m8{8r>6*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N s0,Z#Z+  
} ; "ymR8 y'  
5s3QN{h8  
template < typename T1, typename T2 > 4%~*}  
  struct result_2 >4luZnWMI  
  { XN Uw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i,<'AL )  
} ; -fFtHw:kHh  
=h vPq@C%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9n\>Yieu  
2sIt~ Gn  
template < typename T > fub04x)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W.[!Q`  
  { <A Hzs  
  return fn(pk(t)); zw15r" R  
} Dch\k<Te  
template < typename T1, typename T2 > H%Gz"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . KLEx]f.  
  { %p  
  return fn(pk(t1, t2)); (J5} 1Q<K  
} <<?32r~  
} ; !hq*WtIk  
)TiM>{  
0}e?hbF%U  
一目了然不是么? d"Zu10  
最后实现bind Up?RN%gq  
gyAJ#N|  
nX3?7"v  
template < typename Func, typename aPicker > Jg=!GU/::  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ny7*MZ-  
  { 3A`]Rk   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); LJ <pE;`d  
} RN-gZ{AW  
wX}p6yyN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Wj,s/Yr:  
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。 .kU^)H" l  
yR|2><A  
十一. phoenix 8_4!Ar>2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >R]M:Wx  
ZAfuW^r  
for_each(v.begin(), v.end(), WlQCPC  
( HJ]v-  
do_ BM?!?  
[ `$JvWN,kB  
  cout << _1 <<   " , " R&(OWF;~,  
] yC1OeO8{  
.while_( -- _1), Vxap+<m  
cout << var( " \n " ) xk~gGT&  
) bT 42G [x  
); VB*c1i  
fB9,# F  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: gNP1UH4m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (n7xYGfYS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BH {z]a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |OCiq|#  
<rgK}&q  
b 3Q6-  
template < typename Cond, typename Actor > =5Db^  
class do_while G3TS?u8Q  
  { ^AU-hVj  
Cond cd; W8^A{l4  
Actor act; >xo<i8<Miv  
public : qX\85dPn@}  
template < typename T > 0'*{BAWx  
  struct result_1 5r 4~vK  
  { A)9]^@,  
  typedef int result_type; ]pe7I P  
} ; K Ha,6X  
Yf9E0po  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R4;1LZ8XzS  
wp1O*)/q  
template < typename T > qc,EazmU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xwsl$Rj  
  { agwbjkU/  
  do 7WmLC  
    { _Kaqx"D  
  act(t); BN]o!Y  
  } j7&#R+f  
  while (cd(t)); M**Sus87Q  
  return   0 ; gD)M7`4  
} s3A(`heoq  
} ; 9U<WR*H  
>mA]2gV<a  
Y<W9LF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bv~^keuj3t  
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。 Jm CHwyUK?  
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。 ? 0X$ox  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @Un/,-ck  
下面就是产生这个functor的类: UeCi{ W  
JzN "o'  
WDxcV%  
template < typename Actor > vT{(7m!Ra  
class do_while_actor p9i7<X2&  
  { no-";{c  
Actor act; 6 DQOar>d  
public : c$[2tZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5: gpynE|  
2&S^\kf  
template < typename Cond > ~`e!$=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ' u<IS/w  
} ;  LkYcFD  
aOg9Dqtg)f  
YvG$2F|_)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &J/!D#  
最后,是那个do_ +arh/pd_I  
3"Oipt+  
8 t=H  
class do_while_invoker _"Y7}A\9  
  { wE1GyN  
public : 2*`kkS  
template < typename Actor > P51cEhf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FYik}wH]  
  { >yn?@ve@  
  return do_while_actor < Actor > (act); D#'CRJh;7  
} $9\8?gS  
} do_; HHw&BNQG  
gLt6u|0q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hO> q|+mC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~ a 2A"#f  
最后来说说怎么处理break和continue ]v:,<=S  
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。 A ,0}bFK  
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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