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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x3WY26e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p=r{ODw#3  
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, 0,/[r/=jT  
{'X"9@  
b,K1EEJ  
As>po +T*  
  class filler Dxu )by  
  { -> <_J4  
public : Dd{{ d?;B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &7<~Q\XZbI  
} ; 7tr.&A^c  
||_F /AD  
w{UU(  
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: (m,O!935f  
A"P1 B]  
q?t>!1c  
5aWKyXBIx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z&- `<uV~  
''WX  
NuXU2w~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oYqC"g&4Z  
m<076O4|`  
hA~}6Qn  
.t}nznh  
二. 战前分析 KztF#[64W^  
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。 +B&FZ4'  
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 G-:DMjvN  
S63L>p|ml  
9GQTe1[t4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 82w< q(  
  /* --------------------------------------------- */ k5PzY!N  
vector < int *> vp( 10 ); Dk7"#q@kx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mV'd9(s?  
/* --------------------------------------------- */ SE/@li  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xbmOch}j6  
/* --------------------------------------------- */ 2OZdj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;j52a8uE'}  
  /* --------------------------------------------- */ p4el9O&-tV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5N[Y2  
/* --------------------------------------------- */ M.l;!U!}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *'`-plS7  
3Y r   
a<HM|dcst  
^7_<rs   
看了之后,我们可以思考一些问题: #p[=iP  
1._1, _2是什么? >MhkNy  
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。 \KPz  
2._1 = 1是在做什么?  T  
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。 , n EeI&  
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。 \[8I5w-  
%8$wod6  
?c43cYb  
三. 动工 >4ALF[oH1J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #:{u1sq;  
aH >.o 1;  
?pVODnP k  
-'I)2/%g  
template < typename T > !AMPA*  
class assignment J5l:_hZUV  
  { jwE<}y I  
T value; *vj5J"Y(;t  
public : (d~'H{q  
assignment( const T & v) : value(v) {} ; aMMI p  
template < typename T2 > WFh!re%Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |e pe;/  
} ; r<0 .!j%c  
zPVA6~|l  
zU}0AVlIL:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I015)vFc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2[:`w),.  
h<QXr'4+  
2h/` RefHJ  
&XZ>}^lD^  
  class holder PSy=O\  
  { ;PbyR}s  
public : 1o$<pZZ  
template < typename T > fNlUc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I)sCWC:Mq~  
  { +V0uH pm  
  return assignment < T > (t); 2R1W[,Ga!  
} ",K6zALJ  
} ; *D9QwQ _|  
3W27R  
sDwSEg>#B  
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: t;? q#!uc  
3XA^{&}  
  static holder _1; TQ>1u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =izB :  
&KD m5p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _-h3>.;h9  
而不用手动写一个函数对象。 ;=E3f^'s  
KQ2]VN"?_  
E.BMm/WH  
3)`}#`T  
四. 问题分析  %RJW@~!  
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。 6x.#K9@q4  
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。 B,A/ -B\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,iHl;3bu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LUCpZ3F1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 / AW]12_  
19lx;^b  
五. 问题1:一致性 Dui<$jl0b  
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?| }t-{,0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7.]xcJmt>'  
iaR'):TD  
struct holder rv\<Q-uQ8  
  { <vPIC G)  
  // [g%oo3`A  
  template < typename T > w1.KRe{M  
T &   operator ()( const T & r) const 5jbd!t@L  
  { |D<~a(0  
  return (T & )r; xvW+;3;  
} '\\J95*`  
} ; 0Uybh.dC  
ty "k  
这样的话assignment也必须相应改动: {=&pnu\  
^6obxwVG  
template < typename Left, typename Right > 0t<TZa]V  
class assignment x2 tx{Z  
  { bhFzu[B  
Left l; o05) I2  
Right r; WSh+5](:  
public : qf'uXH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J%%nv5y  
template < typename T2 > 6W$k^<S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F+}MW/ra@  
} ; x0 3|L!n  
|)0kvf?  
同时,holder的operator=也需要改动: zfv l<"Rv  
uWgY+T  
template < typename T > <oO^ w&G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P,*R@N  
  { &"25a[x{B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tcmG>^YM  
} SB]|y -su  
0;]tC\D1  
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。 eH75: `  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Xd{"+'29  
gx #TRp}-  
return l(rhs) = r; :xv"m {8+  
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>kFeg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3F<My+J  
rrmr#a  
template < typename Tp > 3'IF? ](]U  
class constant_t XN??^1{J}]  
  { "S*lI^8Z!  
  const Tp t; @y)fR.!)1$  
public : F2lTDuk>C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :Oy9`vv  
template < typename T > v vOG]2z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ey 4GyAl  
  { D4[t@*m>7  
  return t; Un7jzAvQ  
} MdCEp1Z  
} ; ~%>ke  
Q]66v$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3>c<E1   
下面就可以修改holder的operator=了 / bfLox  
>^kRIoBkg  
template < typename T > : 3*(kb1)&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LzP+l>m  
  { P>Pw;[b>O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]B\H  
} B`9'COw  
"1WwSh}Z  
同时也要修改assignment的operator() f)/Yru. ;  
j<e`8ex?  
template < typename T2 > T =_Hd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yB,$4:C  
现在代码看起来就很一致了。 RCgZ GP  
{rf.sN~M  
六. 问题2:链式操作 vm 1vX;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "0pu_  
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。 IL*C/y  
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。 "Lw[ $  
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。 ~X)Aw 3}F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'z>|N{-xG  
FK{Vnj0  
template < typename T > R~PD[.\u  
struct result_1 yC(xi"!  
  { hZ[,.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M9M~[[   
} ; R:fERj<s  
MB%yC]w8  
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: {p=`"H>  
'MVE5  
template < typename T > fH}#.vy  
struct   ref \mbm$E+X  
  { sWa`-gc  
typedef T & reference; }f?$QSF  
} ; M4~^tML>Ey  
template < typename T > *@^9 ]$*$  
struct   ref < T &> L9W'TvTwo  
  { lpv Z[^G  
typedef T & reference; o]u,<bM$  
} ; P uYAoKG  
$~W =)f9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WzDL(~m+Z  
: M=0o<  
template < typename T > nc4KeEl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #{-B`FAQ  
  { Na=.LW-ma=  
  return l(t) = r(t); iGlg@  
} :2ILN.&  
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。 ^T2o9f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N`,ppj  
ps[HvV"  
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 "}fJ 2G3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bvzNur_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mmRxs1 0$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;&RBg+Pr  
最后的布局是: | KY6IGcqV  
                Add sVWOh|O[W  
              /   \ QM wrt  
            Divide   5 @komb IK  
            /   \ __LR!F]=i  
          _1     3 >BFUts%  
似乎一切都解决了?不。 }$ C;ccWL  
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。 YS],o'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。 C&wp*  
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: $`;1][OD  
w=JO$7  
template < typename Right > {8p<iY- %  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @$mh0K>  
Right & rt) const ^__';! e  
  { .6C9N{?Tqf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %'+}-w  
} vJI]ZnL{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?gYQE&M !  
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。 *62Cf[a  
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。 = j)5kY`  
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。 @-zL"%%dw'  
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。 N_L~oX_  
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? [L(qrAQ2|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: wB'GV1|jL  
^jh c(ZW"  
template < class Action > i=3~ h Zl  
class picker : public Action c6-~PKJL  
  { g A+p^`;[  
public : f(S9>c2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 94.|l  
  // all the operator overloaded K4U_sCh#f  
} ; b,h@.s  
}jdMo83  
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。 @qUgp*+{  
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: +-2W{lX  
-<0xS.^  
template < typename Right > 88uoA6Y8h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tW-wO[2  
  { " l;=jk]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tEuVn5  
} uE &/:+  
?COLjk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zy'e|92aO  
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。 BFnp[93N  
&s^t~>Gpr  
template < typename T >   struct picker_maker \RT3#X+  
  { t4d^DZDh!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v]h^0WU  
} ; CXiDe)|<E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V*6o|#  
  { ~~r7TPq  
typedef picker < T > result; p!/!ZIo  
} ; He9Er  
#=uV, dw  
下面总的结构就有了: u(W>HVEG  
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。 vC^Ul  
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。 -y|*x-iZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P(xgIMc H  
至此链式操作完美实现。 EQ [K  
L/ g8@G ;  
`a6AES'w$  
七. 问题3 R :*1Y\o(  
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。 q:cCk#ra  
-JfqY?Ue_2  
template < typename T1, typename T2 > ~e<^jhpJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )ko[_OJj  
  { Bv xLbl}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;:  xE'-  
} B4/\=MXb  
()^tw5e'^  
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: {F=`IE3)w  
~F " w  
template < typename T1, typename T2 > kD46Le++B  
struct result_2 Cu! S|Xj.  
  { .^xQtnq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0e +Qn&$#4  
} ; laRn![[  
k 1l K`p  
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? J?Bj=b  
这个差事就留给了holder自己。 1lYQR`Uh  
    ~KYA{^`*  
M 4E|^p=5  
template < int Order > Hb3..o:  
class holder; %bp'`B=  
template <> LGh#  
class holder < 1 > 9\Md.>  
  { 1\aV4T  
public : BU<Qp$ &  
template < typename T > ThY\K>@]  
  struct result_1 )i"52!  
  { G:!3X)b  
  typedef T & result; s|][p|  
} ; LEg ?/!LIT  
template < typename T1, typename T2 > 1* ?XI  
  struct result_2 ~^/BAc  
  { ;TKsAU  
  typedef T1 & result; R8>17w.  
} ; X`C ozyYuD  
template < typename T > KK?R|1VK9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [(; .D  
  { %O9P|04]3  
  return (T & )r; /%F5u}eW  
} p4uN+D `.U  
template < typename T1, typename T2 > D}rnp wp{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N C3XJ 4  
  { W 'PW;.,  
  return (T1 & )r1; =j%ORD[  
} *JOp)e0b  
} ; )}J}d)  
-I:L6ft8  
template <> 6?'; ip  
class holder < 2 > 8&:dzS  
  { <u  ImZC  
public : _D{{C  
template < typename T > z(#CO<C.t  
  struct result_1 _xM}*_<VP  
  { E J&w6),d  
  typedef T & result; h ^Wm03w  
} ; =%S*h)}@  
template < typename T1, typename T2 > YRu/KUT$ 7  
  struct result_2 -sx=1+\nf  
  { .7HEI;4  
  typedef T2 & result; xUPg~c0  
} ; Iv{uk$^7S  
template < typename T > fskc'%x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nj#kzD[n>  
  { )&[ol9+\  
  return (T & )r; r.' cjUs  
} /&em%/  
template < typename T1, typename T2 > O{Z bpa^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xf;Tk   
  { #iT3 aou  
  return (T2 & )r2; }}LjEOvL=  
} &r!jjT  
} ; ] V,#>'  
8aY}b($*ZI  
q4niA  
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> >。 R=C+]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =&mdxKoT0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n],"!>=+  
7Q|v5@;pU  
return l(i, j) = r(i, j); \98|.EG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {A\y 4D@  
UAds$ 9  
  return ( int & )i; hM[I}$M&O  
  return ( int & )j; JD ~]aoH  
最后执行i = j; KkSv2 3In  
可见,参数被正确的选择了。 #;\tgUQ  
in>?kbaG+  
]x@36Ok)A  
rW2l+:@c  
>Ft:&N9L{  
八. 中期总结 ={I(i6  
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: [ z{ }?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U3pMv|b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ei @$_w*TH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Sj;:*jk!h  
X1="1{8H  
KS;Wr6]@(O  
+2m\Sv V  
Cdc=1,U(  
\O\veB8  
九. 简化 R}$A>)%dx  
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。 4Z/ ]7Ie  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |Gt]V`4  
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: {WuUzq`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #Qd"d3QG  
  +-*/&|^等 ?ehUGvV2  
2. 返回引用。 (y?`|=G-xT  
  =,各种复合赋值等 y<)q;fI7  
3. 返回固定类型。 51puR8AG>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *KPNWY9!W  
4. 原样返回。 << aAYkx <  
  operator, { pu .l4nk  
5. 返回解引用的类型。 JjG>$z  
  operator*(单目) ZRYHsl{F+  
6. 返回地址。 +|Mi lwr  
  operator&(单目) ^%x7:  
7. 下表访问返回类型。 jxZd =%7Q  
  operator[] <a=k"'0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ig?Tj4kD  
  operator<<和operator>> okD7!)cr=  
G=>LW1E|  
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。 7;NvR4P%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (L"G,l  
+w+qTZyky  
template < typename Left > xcN >L  
struct value_return &uxwz@RC0  
  { Mh5 =]O+  
template < typename T > %|3NCyJ*7  
  struct result_1 WQ1*)h8,9  
  { *Ui>NTl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XLFo"f  
} ; E#,n.U>#)  
B1 [O9U:  
template < typename T1, typename T2 > G `JXi/#`  
  struct result_2 2_;3B4GDF  
  { A@OSh6/{h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M-NY&@Nj  
} ; Z#062NL "  
} ; ~f] I0FK  
eX9H/&g  
!e:HE/&>i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WAp#[mW.fx  
8(0q,7)y  
下面我们来剥离functor中的operator() G1:2MPH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qrt> vOUE7  
;Z}V}B  
return l(t) op r(t) GA@Zfcg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O$ ;:5zT  
return op l(t) LxxFosi8  
return op l(t1, t2) Fd@:*ER  
return l(t) op j?P8&Fm<  
return l(t1, t2) op D[R<H((  
return l(t)[r(t)] xnG,1doa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3}X;WE `  
|%-:qk4rG  
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: oj~0zJI  
单目: return f(l(t), r(t)); Y7 `i~K;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9oJ=:E~CP  
双目: return f(l(t)); [)83X\CO  
return f(l(t1, t2)); e025m}%SU  
下面就是f的实现,以operator/为例 Gv zw=~8  
'}T6e1#JV  
struct meta_divide $NhKqA`0  
  { 3QzHQU  
template < typename T1, typename T2 > =o+))R4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6z80Y*|eJ  
  { Yet!qmZ  
  return t1 / t2; \!,@pe_  
} jaI mO  
} ; 5x; y{qT  
N>4uqFo  
这个工作可以让宏来做: 1A b=1g{  
edD"jq)J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VC@{cVT  
template < typename T1, typename T2 > \ @AU<'?k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #v`J]I)$  
以后可以直接用 5KFd/9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =e$6o2!'}  
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 eb>YvC  
(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。。。) v(2|n}qY  
|,Xrt8O/[  
ghd*EXrF H  
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 \;Ywr3  
{JlW1;Jc7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  ?[G!6  
class unary_op : public Rettype QcDWVM'v  
  { < l%3P6|  
    Left l; x0!5z1KQh  
public : 0cm+:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} , 1{)B  
 uM9[  
template < typename T > '9MtIcNb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,pz^8NJAI  
      { <H)I06];  
      return FuncType::execute(l(t)); x\Det$3Kx  
    } r{gJ[%  
4(f4 4' ^  
    template < typename T1, typename T2 > |Skk1 #  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9ZEF%&58Y  
      { tj_+0J$sw:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &[hq !v  
    } 1>SCY _C v  
} ; ~"+Fp&[9f  
9\]%N;;Lo  
1MCHwX3/  
同样还可以申明一个binary_op . 787+J?  
AZCbUkq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @]H:=Q'gj  
class binary_op : public Rettype gB\KD{E  
  { 9j[%Y?  
    Left l; /v1Rn*VF!  
Right r; 6NV- &0 _  
public : 9 1r"-%(r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^p0BeSRiy;  
FasA f( 3  
template < typename T > {yy ^DlHb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "s]c79t  
      { Dm1;mRS+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y+XB  
    } n(gw%w+\7  
qdB@P  
    template < typename T1, typename T2 > ':fq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Oq& ikw  
      { MU^7(s="  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  U'nz3  
    } KbY5 qou  
} ; K>TdN+Z}=  
1X4v:rI  
#qk A*WP  
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 #`C ;@#xr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  @t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PEPBnBA&1  
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。 mlR*S<Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !TRJsL8  
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。。。 a r#p7N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eyZ /%4'q  
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) 7mSVL\\^  
下面是修改过的unary_op E lt=/,v`!  
N4%q-fi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~h] <E  
class unary_op RpE69:~PV  
  { Y" s1z<?  
Left l; Nkt(1?:-'  
  Eg?6$[U`8<  
public : cPxA R]'U  
$up.< qzj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'Pudy\Ab  
$-$^r;  
template < typename T > oXg KuR  
  struct result_1 ;/W;M> ^  
  { Y?2I /  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t)LD-%F  
} ;  b]s*z<|%  
.N99=%[}h  
template < typename T1, typename T2 > L{|V13?  
  struct result_2 m9UI3fBX  
  { _yyQ^M/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8 YAUy\  
} ; 0+0+%#?  
e g#.f`  
template < typename T1, typename T2 > hbhh m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q"5iza__H  
  { q&Sd+y&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h5&l#>8&  
} NamBJ\2E1[  
&inu mc  
template < typename T > 8H3|i7.1h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @eN x:}  
  { x-k}RI  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?5nF` [rx  
} e%&2tf4  
}u&.n pc  
} ; T^8t<S@`  
iK6L\'k  
d_*'5Eia6  
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 F kp;G  
好啦,现在才真正完美了。 .N8AkQ(Ok  
现在在picker里面就可以这么添加了: <jT6|2'  
K*Zf^g m  
template < typename Right > k7Fa+Y)K7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~#dNGWwG  
  { 2H_|Attoi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >[=q9k  
} NIeT.!  
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。 5 fjeBfy  
ja}_u}:  
w{Wz^=';  
 /E/J<  
etj8M y6=  
十. bind ;BqYhi  
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。 "jzU`  
先来分析一下一段例子 bort2k  
jQzq(oDQw  
rl9YB %P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DPJ#Y -0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [Z|R-{"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V2cLwQ'0  
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。 n'{cU(  
我们来写个简单的。 &IM;Yl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (Bd8@}\u_  
对于函数对象类的版本: NH$a:>  
SsfnBCVR  
template < typename Func > y~An'+yBa  
struct functor_trait v' 7,(.E  
  {  k'X v*U  
typedef typename Func::result_type result_type; @ 9D, f  
} ; &,2h=H,M  
对于无参数函数的版本: 7jT]J   
XKB)++Q=  
template < typename Ret > tT87TmNsA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |ul25/B B  
  { Mo|[Muj8b  
typedef Ret result_type; <\GP\G  
} ; zME75;{  
对于单参数函数的版本: Od70w*,  
Z:W6@j-~  
template < typename Ret, typename V1 > *{8K b>D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g4(B=G\j  
  { L8N`<a5T  
typedef Ret result_type; 6+(g4MW  
} ; ,qV8(`y_  
对于双参数函数的版本: %geiJ z  
T>s~bIzL*e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :l8n)O3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D ::),,  
  { R>U0W{1NO  
typedef Ret result_type; L6Ykv/V  
} ; NS @j`6/U  
等等。。。 -;cZW.<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C1^=se  
"5u*C#T2$  
template < typename Func > BpZE  
struct func_return [ps5;  
  { #N_C| v/  
template < typename T > cq+|fg~Yy  
  struct result_1 a}ogNx  
  { &U ]L@ ]x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xtYX}u  
} ; fEE[h uG  
DcA{E8Y  
template < typename T1, typename T2 > lN#W  
  struct result_2 v{ Md4 p  
  { !`L%wS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0Lmq?D  
} ; .)o<'u@Ri  
} ; T;qP"KWZ  
/) Bk r/  
DZ -5A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FuiG=quY  
Hj't.lg+j  
template < typename Func, typename aPicker > wl H6  
class binder_1 z[X>>P3<n  
  { $L_-U~^  
Func fn; 1@sy:{ d`  
aPicker pk; T%Xl(.Ft  
public : _0ki19rs  
Z .VIb|  
template < typename T > p/L|;c  
  struct result_1 TZ{';oU  
  { 0(A`Ia  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hu0z):>y  
} ; E|Mu1I]e  
os0fwv  
template < typename T1, typename T2 > 6r{NW9y'  
  struct result_2 ;rZR9fR  
  { OjTb2[Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UZ7Zzc#g  
} ; L#mf[a@pCn  
HZC^Q7]hy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [E<NEl *  
=V~p QbZ  
template < typename T > ?aOx b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ekC 1wN l  
  { AL@8v=  
  return fn(pk(t)); QG {KEj2V  
} -J*BY2LU3f  
template < typename T1, typename T2 > 69ZGdN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q ww*  
  { %0l'Nuz  
  return fn(pk(t1, t2)); S?ELFq(g  
} 3y?I^ .B  
} ; 4{4VC"fa  
cB#5LXbCE  
*P2_l Q=  
一目了然不是么? 3gtQS3$4s  
最后实现bind ;Gixu9u'  
6D3hX>K4  
@=JOAo  
template < typename Func, typename aPicker > ieuq9ah#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :b t;DJ@  
  { 1) 7n (  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vOIK6-   
} A) {q 7WI  
& -L$B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k|V%*BvY>  
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。 .kKU MyW(  
=hD@hQ i  
十一. phoenix :Z)a&A9v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r ,I';vm<`  
*UBukn  
for_each(v.begin(), v.end(), RlW0U-%u  
( ]e`&py E  
do_ d[K71  
[ &h^E_]P  
  cout << _1 <<   " , " }#%3y&7M7  
] A$d)xq-]K  
.while_( -- _1), *} @Y"y  
cout << var( " \n " ) Wk<heF  
) Xc8r[dX  
); Lv;% z  
b)ytm=7ha  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Y$JGpeq8w  
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 4z6i{n-k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _v=S4A#tF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k*XI/k5Vc  
9~3;upWu!  
v *'anw&Z  
template < typename Cond, typename Actor > yC#%fgQ r  
class do_while HK}br!?  
  { 2S%[YR>>  
Cond cd; |q| ?y`X4/  
Actor act; <46> v<  
public : GZ=7)eJ~<  
template < typename T > mQL8ec_c  
  struct result_1 WXq=FZ-  
  { FTu6%~M/  
  typedef int result_type; &.W,Hh  
} ; lL8pIcQW  
ZVu_E.4.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QjT$.pU d  
=n@"lY u[  
template < typename T > .,({&L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R:N4_4& C~  
  { d `MTc  
  do J!{"^^*  
    { GgT 5'e;N  
  act(t); b"4'*<=au  
  } '%Fg+cZN\  
  while (cd(t)); t+9[ki  
  return   0 ; -d-vzri  
} ~,Y xUn8@  
} ; f%,Vplb  
h@kq>no  
WZ@hP'Zc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I1f4u6\*X  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }xx"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,5*Z<[*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ) wZ;}O  
下面就是产生这个functor的类: [|qV*3 |?  
;- 0 d2Z  
p]jkfsCjN  
template < typename Actor > SI)QX\is8  
class do_while_actor srbES6  
  { 4 H<.  
Actor act; R!)3{cjU@  
public : T6ihEb$C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^U q%-a  
mV>l`&K=  
template < typename Cond > we("#s1=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {{:QtkN  
} ; 9-/u _$  
eW<|I  
/]1$Soo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^5'pJ/BV  
最后,是那个do_ EjA3hHJ  
F>F2Yql&W  
hr@kU x  
class do_while_invoker $.+_f,tU  
  { kuq&8f~!  
public : 2`'g 9R  
template < typename Actor > B}(r>8?dm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /nq\*)S#&  
  { aRV .;S  
  return do_while_actor < Actor > (act); QjlQsN!  
} 8l.bT|#O  
} do_; ApD`i+Y@  
!jQj1QZR`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G'U! #  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Rs@>LA  
最后来说说怎么处理break和continue "M;aNi^B  
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。 fEo5j`}  
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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