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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TEd 5&Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BO G.[?yx  
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, ".(vR7u'  
D_czUM  
\WE&5 9G  
M.- {->  
  class filler ?dCwo;~  
  { 4dPTrBQ?  
public : d9;&Y?fp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &|#[.ti1  
} ; 2(@2 z[eKr  
xwof[BnEZ  
6{1=3.CL  
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: {>msE }L  
; /K6U  
9|Jv>Ur=)2  
&TQ~!ZMOR"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i l@>b  
Z6i~Dy3  
PD.$a-t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R2sG'<0B0  
\j62"  
5 k3m"*  
/u4RZ|&as  
二. 战前分析 In96H`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;6[6~L%K}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8$\j| mN  
wPjq B{!Q  
ZxwrlaA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %N<5ST>(  
  /* --------------------------------------------- */ A%W]XEa<  
vector < int *> vp( 10 ); )PP yJ@M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8e*skL  
/* --------------------------------------------- */ 2RX]~}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b^ h_`  
/* --------------------------------------------- */ a- rR`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ya8p 4N{_  
  /* --------------------------------------------- */ Mp|Jt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cE 'LE1DK  
/* --------------------------------------------- */ [_(J8~ va  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @NRN#~S,_]  
$5JeN{B  
N knS:r&2  
B=a+cT  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6Lq`zU^  
1._1, _2是什么? Gd%i?(U,R  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 CE`]X;#y  
2._1 = 1是在做什么? P>X[}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 F8?2+w@P  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 '@.6Rd 8  
/x ?@M n>  
fe/;U=te  
三. 动工 .b3h?R*&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,X^3.ILz  
8O'bCBhv  
jL\j$'KC  
OA&'T*)-A6  
template < typename T > E.Xp\Dm71  
class assignment M0fN[!*z  
  { $kTm"I  
T value; x:MwM?  
public : V&nB*U&s"  
assignment( const T & v) : value(v) {} SZ9Oz-?  
template < typename T2 > >^jBE''  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N<:c*X  
} ; ]|CcQ1#|H  
z!3=.D  
mufGv%U2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &S{r;N5u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,XEIg  
3)EJws!  
s`bGW1#io  
6~%><C  
  class holder ? ;CIS$$r  
  { TUnAsE/J&  
public : 'cpm 4mT  
template < typename T > &>Ve4!i q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I2$DlEke  
  { \ T#|<=  
  return assignment < T > (t); K`K v.4  
} W:RjWn@<  
} ; 2~$S @c  
),p0V  
j J{F0o  
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: LRu,_2"  
rH`\UZ{cc  
  static holder _1; prj(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0Gs\x  
DH?n~qKpC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nz2 VaZ  
而不用手动写一个函数对象。 w/*G!o- <  
(2# Xa,pb  
#s~;ss ,  
#]jl{K\f#X  
四. 问题分析 $\NqD:fgb  
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。 e' l9  
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。 ruGJZAhIA^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yk8b>.Y\A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ljm`KE\Q;t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `#ruZM066  
Pb'(Y  
五. 问题1:一致性 x;7l>uR  
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?| Qf( A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T5u71C_wmt  
1- s(v)cxh  
struct holder 66pjWS {X  
  { Pjs=n7  
  // "KP]3EyPc  
  template < typename T > >;MJm  
T &   operator ()( const T & r) const Q<V(#)*  
  { 61H_o7XXk  
  return (T & )r; l%EvXdZuOy  
} AaYH(2m-  
} ; !ddyJJ^a  
AE7 7i,Xa  
这样的话assignment也必须相应改动: N4ZV+ |  
({j8|{)+  
template < typename Left, typename Right > ?2&= +QaT  
class assignment dHIk3j-!  
  { Q)0KYKD+@  
Left l; GmR3 a  
Right r; e El)wZ,A  
public : S9l,P-X`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0vj CSU-X  
template < typename T2 > <rE>?zvm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +XsE  
} ; YYn8!FIe  
&NBH'Rt  
同时,holder的operator=也需要改动: qqw P4ceG  
,kJ7c;:i  
template < typename T > >O\+9T@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +u Iq]tqe  
  { _dm0*T ?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &qS%~h%2  
} F^gTID  
BjfVNF;hk:  
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。 I/njyV)H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $97O7j@  
/8e}c`  
return l(rhs) = r; cRf F!EV  
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。 '{2]:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S#M8}+ZD,  
,)[9RgsE  
template < typename Tp > g}0K@z3  
class constant_t U&#` <R_0  
  { VP A+/5TW  
  const Tp t; 9\.0v{&v  
public : F NPu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f/J/tt  
template < typename T > ,7j8+p|},  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wL8j i>"  
  { $L= Dky7  
  return t; /7D5I\  
} .JLJ(WM  
} ; fc3nQp7  
3l?|+sU >O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1]:,Xa+|S  
下面就可以修改holder的operator=了 M3-lL;!n  
/iO"4%v  
template < typename T > DKt98;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C<J*C0vQO  
  { -E|"?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UH>~Y N  
} <5E'`T  
ch8VJ^%Ra1  
同时也要修改assignment的operator() 4u iq'-  
cIwX sx  
template < typename T2 > w317]-n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ="$w8iRU  
现在代码看起来就很一致了。 A.r7 ks  
&b#d4p6&l  
六. 问题2:链式操作 &Gh,ROo4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mj'~-$5T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ltuV2.$  
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。 Vx<{cHQQ  
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。 ;9j ]P56  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +=J $:/&U  
Em&3g  
template < typename T > 5Hu[*  
struct result_1 Zeg'\&w0s  
  { w3(G!:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /FN:yCf  
} ; ~JT2el2W7p  
8~O#@hB~3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: I]eeV+U8W  
>`03EsU  
template < typename T > P{)D_Bi  
struct   ref g*b`o87PI  
  { !d()'N  
typedef T & reference; r:V bjmL  
} ; m[=SCH-;  
template < typename T > W\>O$IX^e  
struct   ref < T &> 5L c@=,/0  
  { _5 SvZ;4  
typedef T & reference; 7310'wc  
} ; E9\"@wu[d  
#-YbZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?-c|c_|$  
vy~6]hH  
template < typename T > c-hc.i}!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D 1.59mHsD  
  { Nmx\qJUR(  
  return l(t) = r(t); R_G2C@y*  
} 1K3XNHF  
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。 /)TeG]Xg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b<y*:(:  
/rZk^/'  
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 4S'e>:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o`n8Fk}i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P-ZvW<M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &qWg$_Yh  
最后的布局是: cV>?*9z0  
                Add p|->z  
              /   \ T2rwK2  
            Divide   5 `>\ ~y1  
            /   \ +>C26Q  
          _1     3 Kq")|9=d  
似乎一切都解决了?不。 sP^:*B0  
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。 Jy:*GW6  
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。 %6(\Ki6I  
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: 2T*kmDp  
"*#f^/LS  
template < typename Right > eWqS]cM#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Pa{DB?P  
Right & rt) const LIG@`  
  { 4-[U[JJc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5P <"I["  
} ?H8w;Csq-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4e>f}u 5  
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。 ?&0CEfa?  
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。 >A D!)&c  
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。 e- `9-U%6  
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。 XwEMF5[  
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? hub]M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @XG1d)sE  
iyCH)MA  
template < class Action > x=rMjz-`_  
class picker : public Action EB&hgz&_  
  { MX~h>v3_R4  
public : \ &|xMw[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qWK}  
  // all the operator overloaded 7|=SZ+g  
} ; !Dc?9W!b  
e;=R8i  
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。 ^kK")+K  
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: Mm8_EjMp  
qDG x (d  
template < typename Right > NblPVxS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uD{-a$6z  
  { ;PMPXN'z6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %62|dhl6  
} 2 Ax(q&`9  
Q-h< av9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~uY5~Qs9G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U !+O+(  
hFoeVM[h  
template < typename T >   struct picker_maker }6LcimQyK  
  { ZWyf.VJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]gHrqi%  
} ; RoHX0   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qK;J:GT>  
  { GKg #nXS  
typedef picker < T > result; JqLPJUr  
} ; =S54p(>  
SKf;Fe  
下面总的结构就有了: Wx/PD=Sf&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *9KT@"v  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I@N/Y{y#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w@P86'< v  
至此链式操作完美实现。 / tkV/  
.vmCKZ  
@QJPcF"  
七. 问题3 i`9}">7v~  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &gV9h>Kc#  
0@' -g^PS  
template < typename T1, typename T2 > 0p3) t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X..M!3W  
  { hT =E~|O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O:V.;q2]U  
} &Kc45  
Q.4+"JoG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: {3os9r,  
l66 QgPA  
template < typename T1, typename T2 > 4t*VI<=<[  
struct result_2 w'i+WEU>l  
  { BThrv$D}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]S(nA!]  
} ; MYJDfI  
hHEn  
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? \o,et9zDJ3  
这个差事就留给了holder自己。 R90chl   
    p*$=EomY  
Rwj 3o  
template < int Order > 4nd)*0{ f  
class holder; )MN6\v  
template <> :`yW^b  
class holder < 1 > !=vsY]  
  { KdlUa^}D  
public : %MtaWZ  
template < typename T > :q1j?0 {2N  
  struct result_1 bneP>Bd  
  { A{{rNbCK  
  typedef T & result; q2Gm8>F1y.  
} ; iF##3H$c  
template < typename T1, typename T2 > =v! 8i  
  struct result_2 F ww S[ 3  
  { J=t}N+:F`b  
  typedef T1 & result; LD|T1 .  
} ; *bcemH8f  
template < typename T > ywjD.od"v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4}Os>M{k  
  { v{SYz<(  
  return (T & )r; ] C_$zbmi  
} /#x0?d {5  
template < typename T1, typename T2 > 4GJx1O0Ol  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^7kYG7/  
  { OJ\j6owA  
  return (T1 & )r1; a$11u.\q+  
} p|>/Hz1v  
} ; }z-)!8vF  
kzKQ5i $G  
template <> W}^>lM\8  
class holder < 2 > on\ahk, y]  
  { jA3Ir;a  
public : <UwA5X`0e.  
template < typename T > *q1sM#;5  
  struct result_1 :$^sI"hO  
  { >va9*pdJ  
  typedef T & result; OYfP!,+bn  
} ; ui*CA^ Y  
template < typename T1, typename T2 > Ag]Hk %  
  struct result_2 q>a/',m  
  { hG/Z65`&  
  typedef T2 & result; "aGpC{  
} ; n QOLR? %  
template < typename T > M)nf(jw#G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bu\D*-  
  { Wf  *b"#  
  return (T & )r; wqn }t]  
} 1z8AK"8  
template < typename T1, typename T2 > 0j-;4>p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4mWT"T-8  
  { q'[yYPDX5x  
  return (T2 & )r2; :e4[isI  
} g5~1uU$O  
} ; ")qO#b4  
u $T'#p1  
/#4BUfY 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> >。 A.S:eQvS%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q1M16qv5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CY8=prC  
HuL9' M  
return l(i, j) = r(i, j); c:`&QDF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9y"\]G77E  
,OO0*%  
  return ( int & )i; kasx4m]^  
  return ( int & )j; z9*7fT  
最后执行i = j; JMYM}G  
可见,参数被正确的选择了。 cM+s)4TPL  
d,).O  
R$ 40cW3`  
 ^pZ\:  
=kWm9W<^  
八. 中期总结 <j89HtCz  
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: 0 Pa\:^/6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !TuMrA *  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `Df)wNN1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~%:23mIk  
DadlCEZv  
ZTSNM)f  
\c$! C8z  
8|p*T&Cn&  
(/l9@0Y.t  
九. 简化 =C2,?6!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 TL_8c][.4$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t[cZ|+^]  
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: 1QH5<)Oa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {wp"zaa  
  +-*/&|^等 DW~< 8  
2. 返回引用。 ;GxKPy  
  =,各种复合赋值等 '=vD!6=0@  
3. 返回固定类型。 ng[ZM);  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'Sjcm@ILm  
4. 原样返回。 cw{[% 7  
  operator, 6~0. YZ9  
5. 返回解引用的类型。 /\M3O  
  operator*(单目) :Keek-E`e=  
6. 返回地址。 !pLQRnI}6  
  operator&(单目) Obu>xK(  
7. 下表访问返回类型。 0dgp<  
  operator[] g"sW_y_O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6muZE1sn  
  operator<<和operator>> ,.<l^sj5  
;M"JN:J8  
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。 J Covk1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sP5\R#  
QGnBNsAh  
template < typename Left > q.>{d%?  
struct value_return pTlNJ!U>  
  { H-o>| C  
template < typename T > bR!*z  
  struct result_1 BHw/~Hd4  
  { ca1A9fvo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AA$-Lx(UJk  
} ; dRXF5Ox5K}  
1x#Z}XG  
template < typename T1, typename T2 > hqVFb.6[  
  struct result_2 H`;q@  
  { Fh4kd>1 D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a$SGFA}V  
} ; Yvu!Q  
} ; \j]i"LpWb  
}?=$?3W  
.* xaI+:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wh@;$s"B  
Ul@yXtj  
下面我们来剥离functor中的operator() + AyrKs?h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 257pO9]  
fE;<)tU  
return l(t) op r(t) $5`P~Q'U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ("k.5$  
return op l(t) @exeHcW61  
return op l(t1, t2) x 2\ ,n  
return l(t) op <m#ov G6  
return l(t1, t2) op "$*&bC#dE  
return l(t)[r(t)] B#_<?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ljTnxg/? W  
_Jc[`2Uv_c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Re{vO&.  
单目: return f(l(t), r(t)); +KV`+zic+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J?~El&  
双目: return f(l(t)); i5sNCt  
return f(l(t1, t2)); l* =\0  
下面就是f的实现,以operator/为例 i[_WO2  
"+iPeRF!hU  
struct meta_divide "RH pj3 si  
  { -# [=1 Y  
template < typename T1, typename T2 > fG107{!g=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) db%o3>>e  
  { ]4m;NId  
  return t1 / t2; ;x*_h  
} ~5[#c27E9  
} ; 9H9 P'lx9  
LwV4p6A  
这个工作可以让宏来做: =1noT)gC R  
j>(O1z 7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ) N*,cTE  
template < typename T1, typename T2 > \ 0L_ JP9e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O9#8%p% )  
以后可以直接用 _s/ 5oRHA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G'oMZb ({=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 x roo_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `;yfSoY  
;N4A9/)  
Wp" +\{@)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Z6eM~$Y  
[=[>1<L>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A{Jp>15AVg  
class unary_op : public Rettype  $^F L*w  
  { n 7Mab  
    Left l; #d,+87]\=  
public : AM4lAq_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 18ApHp  
8LI,'XZ  
template < typename T > 1PD{m{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t'e1r&^:r~  
      { 038|>l-9[  
      return FuncType::execute(l(t)); :C*7 DS  
    } 50#iC@1  
uHj"nd13  
    template < typename T1, typename T2 > OT[&a6_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o}q>oa b z  
      { \':'8:E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZS*PY,  
    } ,%>]  
} ; @N,(82k  
zq 1je2DB  
&M p??{g  
同样还可以申明一个binary_op =P}ob eY  
$l05VZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \$.8iTr@  
class binary_op : public Rettype V2As 5  
  { fhGI  
    Left l; TPjElBh  
Right r; {z~n`ow  
public : AgEX,SPP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y.XNA]|  
 n7g}u  
template < typename T > Hd*e9;z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5G$N  
      { #NU@7Q[4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P%VEJ5,]b  
    } 6 V{Sf9V|  
77KB-l2  
    template < typename T1, typename T2 > a8D7n Ea  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :w|ef;  
      { kiYHJ\a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  GtR!a  
    } !=(OvX_<  
} ; &PQhJ#YG  
S$~T8_m^U  
#0HZ"n  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 S T#9auw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,X+LJe$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {)V!wSi  
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。 oT7 6)O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <v&L90+s\;  
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。。。 HQtR;[1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dY=]ES} `  
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) o#GZ|9IL  
下面是修改过的unary_op 4= 7#=F1  
RT+pB{Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WP5cC@x  
class unary_op JVfSmxy.  
  { (*~'#k  
Left l; 6,wi81F,}  
  2IfcdYG  
public : p **Sd[|  
{KQ-QKxxS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >:o$h2  
@477|LO  
template < typename T > I /2{I  
  struct result_1 55Pe&V1=  
  { P 2-^j)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JM&`&fsOC{  
} ; o >wty3l:  
azhilUD8  
template < typename T1, typename T2 > v11Uw?CM  
  struct result_2 !uZ)0R  
  { >X@4wP 7l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z "mqH  
} ; 6!39t  
,xSNTOJ  
template < typename T1, typename T2 > 0r_3:#Nn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (YV]T!q  
  { \wjT|z1+Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); scc+r  
} 84f(BE  
d/"%fpp^0G  
template < typename T > 7sX#6`t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CMhl*dH  
  { 6o:b(v&Oo  
  return OpClass::execute(lt(t)); $?Km3N\?v  
} fA$2jbGW  
ahh&h1q7|  
} ; 3<XP/c";  
b6%[?k  
vRhI:E)So#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug eoj(zY3  
好啦,现在才真正完美了。 D6I-:{ws  
现在在picker里面就可以这么添加了: m|uVmg!*  
FOyANN'  
template < typename Right > wC>}9OM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7v']wA r]  
  { Wq2 Bo*[*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~|Nj+A  
} 2%?Kc]JY9  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。  2S  
7+NBcZuG9  
@ ^q}.u`  
(^HU|   
~XeWN^l(Ov  
十. bind u+;iR/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2tw3 =)  
先来分析一下一段例子 9]L4`.HM  
\? n<UsI  
u5.zckV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Leu6kPk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oA*88c+{f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A(D>Zh6o@  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u?4d<%5R!  
我们来写个简单的。 @?n~v^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r1&eA%eh  
对于函数对象类的版本: iBPIj;,  
*ZkOZ  
template < typename Func > K3*-lO:A9  
struct functor_trait ]>/oo=E  
  { "8$Muwm  
typedef typename Func::result_type result_type; jX7;hQ+P  
} ; swz)gh-*  
对于无参数函数的版本: 5E#8F  
Dn l|B\  
template < typename Ret > }~v&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a9uMgx}  
  { rDWwu '  
typedef Ret result_type; /EW=OZ/  
} ; *DgRF/S  
对于单参数函数的版本: g8R@ol0  
8 \"A-+_Q  
template < typename Ret, typename V1 > I]z4}#+cX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hg7_ZjO  
  { oe*fgk/o9  
typedef Ret result_type; >~l^E!<i-u  
} ; |;(>q  
对于双参数函数的版本: gXj3=N(l  
j.yh>"de  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mwMcAUD]2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Sa-" G`  
  { 6T5\zInd  
typedef Ret result_type; Ou_2UT  
} ; 2U`!0~pod  
等等。。。 mhMTn*9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pK"iTc#\X  
@x^/X8c(p  
template < typename Func > ro+8d  
struct func_return )+Yu7=S  
  { |&MO us#v  
template < typename T > z.!u<hy(  
  struct result_1 98maQQWD  
  { Jz]OWb *  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YIs_.CTi  
} ; b w!  
J^=Xy(3e  
template < typename T1, typename T2 > v"*c\,  
  struct result_2 Y 8-;eqH  
  { O YfRtfE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w!b;.l  
} ; E&ReQgBft  
} ; -nZDFC8y$  
`k7X|  
e F(oHn,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p@?ud%  
*Oq& g\K)  
template < typename Func, typename aPicker > F;MACu;x  
class binder_1 kZ0z]Y  
  { Ekn3ODz,  
Func fn; ?r}2JHvN  
aPicker pk; YB_fy8Tfx  
public : l15Z8hYh j  
6H!l>@a7v  
template < typename T > \D-X _.v  
  struct result_1 @zJiR{Je-U  
  { wn.UjxX.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \"X_zM  
} ; @ %o'  
!Ld[`d.|R!  
template < typename T1, typename T2 > `NyO|9/4  
  struct result_2 HOrXxxp1^  
  { n0)y|B#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y,6KU$G  
} ; >x]ir  
~"Su2{"8B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L/)eNZ  
] I5&'#%2  
template < typename T > z2jS(N?J1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wjTW{Bg~G  
  { [sK'jQo-[1  
  return fn(pk(t)); RSx{Gbd4X  
} !/]z-z2>  
template < typename T1, typename T2 > y"iK)SH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 94?/Rhs5  
  { mln%Rd6u/  
  return fn(pk(t1, t2)); S3Fj /2Q8  
} s~A:*2\  
} ; F5+!Gb En  
a :CeI  
!FQS9SoO9  
一目了然不是么? %r@:7/  
最后实现bind z"*3p8N  
u63Q<P<  
As??_=>4  
template < typename Func, typename aPicker > W]D+[mpgK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `69xR[f  
  { u~!Pzz3"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !>WW(n07Ma  
} H{uR+&<  
,nWZJ&B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 of'H]IZ  
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。 U%KgLg#  
[4-u{Tu  
十一. phoenix Jmu oYlf|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g@m__   
@2eH;?uO  
for_each(v.begin(), v.end(), /S9n!H:MT  
( &-KQ m20n  
do_ {~V_6wY g  
[ X=VaBy4#  
  cout << _1 <<   " , " 4rypT-%^;  
] 0L \vi  
.while_( -- _1), p+;x&h)[l  
cout << var( " \n " ) b(A;mt#N  
) ^oEaE#I  
); ~g *`E!2  
nIl<2H]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: BQ {'r^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 R4XcWx*pQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5 HN,y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XeozRfk%J|  
787}s`,}  
{ /Gm|*e{  
template < typename Cond, typename Actor >  W|6.gN]  
class do_while lAAPV  
  { ^3nB2G.ax  
Cond cd; !^3j9<|@'  
Actor act; Y|<1|wGG  
public : ROj=XM:+  
template < typename T > J!:v`gb#@A  
  struct result_1 mZ.E;X& ,*  
  { t`0(5v  
  typedef int result_type; ^ |>)H  
} ; wtQ(R4  
TZ:dY x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EU()Nnm2  
?D]T| =EZY  
template < typename T > #Y>d@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w*AXD!}  
  { e{,[\7nF  
  do BBsZPJ5  
    { LESF*rh=  
  act(t); L\^H#:?t  
  } @"`{Sh`Y$  
  while (cd(t)); hF-X8$[  
  return   0 ; v?h8-yed  
} (<#Ns W!z  
} ; BYs^?IfW  
!B&1{  
G/8G`teAZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V__n9L /t  
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。 wqp(E+&  
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。 yGPi9j{QXq  
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。 +,}CuF  
下面就是产生这个functor的类: >V3pYRA   
4Jj O.H  
qzu%Pp6If  
template < typename Actor > }u'O<d~z?  
class do_while_actor e7gWz~  
  { b"z9Dpv  
Actor act; %suXp,j  
public : .g6(07TyV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ps{}SZn  
N+NS\Y5  
template < typename Cond > %i`YJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Dz&<6#L<  
} ; ctL,Mqr\Z  
;AgXl%Q  
\J^|H@;(@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QX 393v!  
最后,是那个do_ |h%fi-a:  
ZBfB4<M9xS  
zXg/.z]  
class do_while_invoker qbdv  
  { UkBr4{+aE  
public : ;hp?wb  
template < typename Actor > ppM^&6x^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '^.}5be&  
  { \) T4NN  
  return do_while_actor < Actor > (act); &:*|KxX  
} 'D;'Pr]  
} do_; dKTUW<C  
p uLQ_MNV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? as| MB (  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eEkbD"Q  
最后来说说怎么处理break和continue RJZ4fl  
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。 %O3 r>o=  
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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