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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /*^|5>-`i1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6ya87H'e@  
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, H`lD@q'S  
"@w%TcA  
;w(1Ydo  
D])YP0|}  
  class filler >?eTbtP  
  { jsd]7C  
public : _lv:"/3R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =Fy8rTdk6r  
} ;  ca*[n~np  
:qTcxzV  
(<ZkmIXN  
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: bXwoJ2  
F(~_L.  
/&as)  
rE `}?d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E0^%|Mh]b  
fR%1FXpK&  
qK vr*xlC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hUvuq,LH_  
3;S`<  
?VP!1O=J  
/ &D$kxz  
二. 战前分析 \R\@t] >Y  
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。 DE\bYxJ  
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 uE#,c\[8  
g)?g7{&?>?  
/:{_|P\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~uR6z//%  
  /* --------------------------------------------- */ <-B"|u  
vector < int *> vp( 10 ); ]Bd3d%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @@3,+7%1  
/* --------------------------------------------- */ w1@b5-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s~X*U&}5  
/* --------------------------------------------- */ FEZ"\|I|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +VLe'|  
  /* --------------------------------------------- */ F0'A/T'ht  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9Jy2T/l  
/* --------------------------------------------- */ ViwpyC'v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @U3foL2\  
k;_KKvQ  
,o@~OTja*  
27E9NO=  
看了之后,我们可以思考一些问题: O0wCb  
1._1, _2是什么? ?t0zsq  
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。 tG2OVRx8u  
2._1 = 1是在做什么? k3>ur>aW  
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。 $W {yK+N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,mjfZ*N  
AOlt,MNpQ  
Z\=04[  
三. 动工 omv6_DdZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hQ}7Z&O  
C nSX  
Xvj=*wg\Y  
q bZ,K@0  
template < typename T > ?(/j<,m^  
class assignment EhIV(q9x  
  { seuN,jpt  
T value; ]a6O(]  
public : FfxX)p1t  
assignment( const T & v) : value(v) {} SQt|(r)  
template < typename T2 > GtM( Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7}'A)C>J;  
} ; Vv yrty  
Bq~hV;9nf  
e@:P2(WW l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \YlF>{LVe  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -M:hlwha  
71l"m^Z3zy  
MzR1<W{ O  
VqClM  
  class holder Uc&6=5~Ys\  
  { D,dHP-v  
public : :qAc= IC%  
template < typename T > =l8!VJa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _iGU|$a  
  { iL0jpa<}  
  return assignment < T > (t); O[(?.9  
} RF4$  
} ; pdi=6<?bd  
^5;vx  
Cv>yAt.3  
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: 3_L1Wm  
%[Zqr;~l  
  static holder _1; ^)OZ`u8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &gA6+b'  
29Z!p2{hk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &R'w-0k_  
而不用手动写一个函数对象。 ,l$NJt   
\7,MZt  
A-a17}fta  
my\o P(e\  
四. 问题分析 :T7?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 H ~[LJ5x  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Dh&:-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,G[r+4|h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c{mKra  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >P\h,1  
qukjS#>+  
五. 问题1:一致性 &0+x2e)7g  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| YgfSC}a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QGH h;  
-yC:?  
struct holder |oe!P}u  
  { ?{ B[^  
  // cQ(}^KO  
  template < typename T > -XBKOybHBO  
T &   operator ()( const T & r) const 7_Ba3+9jpa  
  { (]3ERPn#y  
  return (T & )r; 3:[!t%Yb  
} cxXbo a  
} ; (px*R~}  
Sc&)~h}YF  
这样的话assignment也必须相应改动: lx{.H,1~  
&GdL 9!hH  
template < typename Left, typename Right > r]k*7PK  
class assignment B*?ZE4`  
  { Hva2j<h  
Left l; G;(onJz  
Right r; y$IaXr5L  
public : /[a|DUoHO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n}< ir!ZTO  
template < typename T2 > 3yTQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @72x`&|I?u  
} ; {q&@nm40  
@J-plJ4e  
同时,holder的operator=也需要改动: Qm.z@DwFM{  
;W7hc!  
template < typename T > >j50 ;</  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ==]Z \jk  
  { >vlQ|/C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?. zu2  
} RVc)") hQj  
 9t{|_G  
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。 0jR){G9+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T>#TDMU#Fm  
Y 3o^Euou  
return l(rhs) = r; +w "XNl  
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。 =m`l%V[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JAc@S20v\  
.Qd}.EG  
template < typename Tp > R{*_1cyW  
class constant_t p{NPcT%&  
  { S?*^>Y-e;  
  const Tp t; z*6$&sS\>  
public : ZV!R#Xv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "@.Z#d|Y  
template < typename T >  QTVa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |]^l^e 6m  
  { R=`U4Ml;  
  return t; \). Nag+  
} QT#b>xV)1  
} ; fC_zX}3  
#hIEEkCp +  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &oA~ Tx  
下面就可以修改holder的operator=了 k_]\(myq  
7egq4gN]2Y  
template < typename T > lZ}P{d'f.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !q!"UMiG  
  { ,# ]+HS^B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r+o_t2_b*  
} X*0k>j  
wi>DZkR  
同时也要修改assignment的operator() Y|mW.  
1{^CfamF  
template < typename T2 > x'@W=P 7   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R;WW f.#  
现在代码看起来就很一致了。 qtO1hZ  
9*' &5F=  
六. 问题2:链式操作 ]de\i=?|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ujf,6=M  
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。 WPIZi[hBs  
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。 >wA+[81[  
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。 -(!uC +BZX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K k7GZ  
*t^eNUA  
template < typename T > NN^QUB  
struct result_1 \UOm]z  
  { j(sLK &  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gt'*B5F(  
} ; 47KNT7C  
nh<Z1tMU  
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: GSP?X$E  
YNI;h%w  
template < typename T > SgiDh dE  
struct   ref C#0brCQq3  
  { EOhC6>ATh  
typedef T & reference; [O\9 9>  
} ; xWDR72 6  
template < typename T > &I%IaNco  
struct   ref < T &> avg4K*vv  
  { ^;+[8:Kb  
typedef T & reference; \Dfm(R  
} ; cM3jnim  
!:3^ hb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M_Bu,<q^  
Y17hOKc`  
template < typename T >  s'TY[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7#ofNH J  
  { ZNi +Aw$u  
  return l(t) = r(t); +>!V ]S  
} S nW7x  
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。 J smB^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;`+`#h3-V  
H;QA@tF>5  
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 Pubv$u2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q(gjT^aN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;,k=<]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pl|h>4af  
最后的布局是: L/yaVU{aEb  
                Add :> SLQ[1  
              /   \ \9w~pO  
            Divide   5 E~qQai=]  
            /   \ 4^[ /=J}  
          _1     3 t{zBC?c R  
似乎一切都解决了?不。 *jE;9^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 h48YDWwy  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 h,t:]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: P3!Atnv2  
z6I%wh  
template < typename Right > Cc Y7$D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NO2(vE  
Right & rt) const Vc _:*  
  { 6Cv.5V hx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IB8gDP2  
} TcJ$[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &qKig kLd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 P\AqpQv  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 t+O e)Ns  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >'b=YlUL  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {jW%P="z$"  
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? i$C-)d]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: a.q;_5\5`  
x#r<,uNn,  
template < class Action > <bP#H  
class picker : public Action cI:-Z{M7z  
  { M?$ZJ-  
public : oxzq!U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R!6=7  
  // all the operator overloaded 6]n/+[ ks  
} ; w"~<h;  
\J3/keL  
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%B&WwHG  
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: '1-maM\r  
=ewyQ  
template < typename Right > aCl A{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g*J@[y;  
  { G?xJv`"9iC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bd# TUy  
} |55dbL$w  
E7`qmn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 64umul  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]Lm'RlV  
C6]OAUXy:F  
template < typename T >   struct picker_maker "%@v++4y  
  { 6pp$-uS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S)7/0N79A  
} ; ix&'0IrX*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Qnt5HSSt  
  { `*_CElpP"  
typedef picker < T > result; E oe}l   
} ; u R:rO^  
! %Ny0JkO  
下面总的结构就有了: ?aWx(dVQ  
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。 U\vY/6;JI  
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。 ` >U?v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cG_Vc[  
至此链式操作完美实现。 q.W>4 k  
p$XKlg&  
a <wL#Id  
七. 问题3 {v,)G)obWw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -c+]Wm"\  
i=#F)AD^5#  
template < typename T1, typename T2 > 9]7u _  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h/m6)m.D  
  { +TSSi em  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !0" nx{7.  
} N'?u1P4G  
bK*~ol  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H M:r0_  
T1bd:mC}n  
template < typename T1, typename T2 > VteEDL/w  
struct result_2 }r3~rG<D71  
  { BC77<R!E)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \Y5W!.(%w  
} ; q-_' W,  
GBQn_(b9I  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /tj$luls5  
这个差事就留给了holder自己。 ;;#`#v  
    _A'{la~k  
z7T0u.4Ss  
template < int Order > tC)6  
class holder; 6N" l{!  
template <> ~x]9SXD%  
class holder < 1 > 27#5y_ `  
  { D$q'FZH  
public : K{=PQ XSU  
template < typename T > :L:&t,X  
  struct result_1 (kw5>c7  
  { 93o;n1rS  
  typedef T & result; OH'ea5x q  
} ; "rNL `P7  
template < typename T1, typename T2 > SSA W52xC  
  struct result_2 Z^ar.boc  
  { |.U)ll(c  
  typedef T1 & result; Adx`8}N8  
} ; $/Ov2z  
template < typename T > L:R<e#kgS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \#Up|u:  
  { DL8x":;  
  return (T & )r; 8Vn4.R[vE  
} 7o]HQ[xO  
template < typename T1, typename T2 > )jDJMi_[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Q Zp@  
  { j-b*C2l  
  return (T1 & )r1; &c%Y<1e`%  
} 0XU}B\'<  
} ; n}nEcXb  
8@\7&C(g17  
template <> "![L#)"s  
class holder < 2 > qoX@@xr1  
  { vHKlLl>*2  
public : <02m%rhuW  
template < typename T > qJv[MBjk3B  
  struct result_1 r'4:)~]s  
  { eJ@~o{,?>  
  typedef T & result; yVJ%+d:6  
} ; zT9JBMNE:  
template < typename T1, typename T2 > j*R,m1e8  
  struct result_2 A9:NKY{z  
  { uGVy6,  
  typedef T2 & result; Da1aI]{I  
} ; I'!/[\_  
template < typename T > MaY682}|y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v"O5u%P  
  { '7 )"  
  return (T & )r; mUP.rb6  
} `V!>J 1x  
template < typename T1, typename T2 > s8mr''  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0L-!! c3  
  { N#z~  
  return (T2 & )r2; cP>o+-)  
} m$2<`C=  
} ; q1{H~VSn"  
^{yk[tHpS  
nk=$B (h  
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> >。 \2e0|)aF6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  zGlZ!t:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L}k/9F.5  
K_&MoyJJ9f  
return l(i, j) = r(i, j); pdVQ*=c?M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3Ofc\  
qUJ aeQ  
  return ( int & )i; p( LZ)7/  
  return ( int & )j; iCQ>@P]nE  
最后执行i = j; 7jG(<!,  
可见,参数被正确的选择了。 ROb\Rx m  
19U]2D/z  
!{%:qQiA  
$jzFc!rs  
Xrqx\X  
八. 中期总结 A[N{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0 p uY"[c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HIvZQQW|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j}JZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q6d~V] 4:  
_e<o7Y@_  
^+|De}`u  
A#y@`} ]!'  
r,(Mu  
8p^B hd  
九. 简化  H`QQG!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D-p.kA3MJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zTm]AG|0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^A_;#vK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {8RFK4! V@  
  +-*/&|^等 B4H!5b  
2. 返回引用。 g_.^O$}  
  =,各种复合赋值等 t+Bf#:  
3. 返回固定类型。 8?FueAM'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GZ#aj|  
4. 原样返回。 ]$iqa"{  
  operator, ?h8{xa5b  
5. 返回解引用的类型。 8{ c!).  
  operator*(单目) [:EvTY  
6. 返回地址。 ] ZoPQUS?  
  operator&(单目) pox, Im  
7. 下表访问返回类型。 R{hf9R,  
  operator[] I/J7rkf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sy5 Fn~\R  
  operator<<和operator>> bZwnaM4"F  
~l E _L1-c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 b{7E;KyY,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -0uV z)  
2 @j";+  
template < typename Left > 7Ke&0eAw  
struct value_return Jf;?XP]z  
  { ){;02^tX  
template < typename T > }?8uH/+ZA  
  struct result_1 Fj p.T;  
  { JCniN";r[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9WG{p[  
} ; rS XzBi{  
(8a#\Y[b  
template < typename T1, typename T2 > pbXi9|bI  
  struct result_2 aptY6lGv-|  
  { F\JUx L@8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K95;rd  
} ; %3Z/+uT@v]  
} ; kSncZ0K{  
e&<yX  
0ezYdS~o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {Tp2H_EG  
6=GZLpv  
下面我们来剥离functor中的operator() YUWn;#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E+95WF|4k"  
VyLH"cCv  
return l(t) op r(t) eDKxn8+(H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [#^#+ |{\  
return op l(t) E>jh"|f:{  
return op l(t1, t2) F =a+z/xKT  
return l(t) op &dB-r&4;+  
return l(t1, t2) op %q 3$|>  
return l(t)[r(t)] coE&24,0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .x83Ah`  
Pt,ebL~  
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: CB\{!  
单目: return f(l(t), r(t)); sN=6gCau  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jH;Du2w  
双目: return f(l(t)); `6=-WEo  
return f(l(t1, t2)); pL1i|O  
下面就是f的实现,以operator/为例 gxNL_(A  
<=K qc Hb  
struct meta_divide 6 ,ANNj  
  { 6aft$A}XnD  
template < typename T1, typename T2 > _o3e]{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &?,U_)x/  
  { A;XOT6jv?  
  return t1 / t2; El_Qk[X|A  
} -NGK@Yk22  
} ; N3BL3:@O  
8,T4lb<<  
这个工作可以让宏来做: IIFMYl gF  
Y,S\2or$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZfAzc6J?\  
template < typename T1, typename T2 > \ zt24qTKL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g\fhp{gWB  
以后可以直接用 R{YzH56M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `(y(w-:W1  
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 ,U,By~s  
(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。。。) sUkm|K`#  
6rti '  
)KSoq/  
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 K+\nC)oG  
AEirj /  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "d/s5sP|S  
class unary_op : public Rettype jR ~DToQ  
  { {Bvj"mL]j  
    Left l; F?+3%>/A @  
public : {BBw$m,o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RrrK*Fk8=  
unl1*4e+  
template < typename T > ;E;To\NCYF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E`\8TqO  
      { C2U~=q>>  
      return FuncType::execute(l(t)); rt-\g1x  
    } &$FvWFRh#  
4p`XG1Pt  
    template < typename T1, typename T2 > #EO1`9f48x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e9pOisZ;8  
      { l*aj#%ha  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yGBQ0o7E  
    } jF ^5}5U  
} ; od<b!4k~s  
 cc=gCE  
l U]un&[N  
同样还可以申明一个binary_op [onqNp  
BbOu/i|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > or*HC&c7  
class binary_op : public Rettype =v~1qWX  
  { %u\26[/  
    Left l; _o6G6e,  
Right r; & -l8n^  
public : NLd``=&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }-p[V$:S  
gT+Bhr  
template < typename T > =s97Z-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1MsWnSvzf  
      { '!h/B;*(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4Cb9%Q0  
    } ,<,:8B  
_,AzJ^  
    template < typename T1, typename T2 > E|EgB33S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  NW9n  
      { ?8@>6 IXn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u0)7i.!M  
    } p0p4Xh1 e  
} ; 'XOX@UH d  
e;YW6}'}  
mABe'"8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _W!p8cB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b4 #R!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h[tix:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -<_$m6x"A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a~LC+8|JW  
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。。。 @DAF 6ygs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E:E4ulak  
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) Rf %HIAVE  
下面是修改过的unary_op K ?$#nt p  
B6P|Z%E;D6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V}w;Y?] J  
class unary_op gYop--\14]  
  { ybdd;t}&1  
Left l; xG&SX#[2  
  +#J,BKul  
public : \$*$='6"  
t=euE{c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K r`]_m  
+V862R4,o  
template < typename T > q~K(]Ya/  
  struct result_1 !G5a*8]  
  { &F$:Q:* *  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d5I f"8`@  
} ; ]<uQ.~  
V_n<?9^4  
template < typename T1, typename T2 > X26   
  struct result_2 %bXtKhg5eJ  
  { Mn:/1eY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7cg*|E@  
} ; 7sNw  
1Y xgR}7  
template < typename T1, typename T2 > H&}ipaDO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^t "iX9  
  { %WFu<^jm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $3+PbYY  
} Br>Fpe$q4  
u~zs* qp  
template < typename T >  @gGRm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6~meM@  
  { DrW#v-d  
  return OpClass::execute(lt(t)); [|`U6 8}u  
} -_VG;$,jE  
}f>H\iJe  
} ; #b0{#^S:  
8t"~Om5sG  
)wXuwdc[  
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 C R<`ZNuWz  
好啦,现在才真正完美了。 Mq%,lJA\  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7YWNd^FI V  
HHk)ZfWRo  
template < typename Right > Y]aW)u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `:{B(+6  
  { }*U[>Z-eO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2Nc>6  
} -5G)?J/*  
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。 96Wp!]*  
=;~I_)Pg1  
M<?Q4a'Q  
2h30\/xkU  
?`?T7w|3 y  
十. bind Jc4L5*Xn/  
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。 cX!Pz.C  
先来分析一下一段例子 or ;f&![w  
~rbIMF4T`]  
rPzQ8<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sPAg)6&M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0Rxe~n1o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H/F+X?t$0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q]& .#&h  
我们来写个简单的。 ]ekk }0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1MkI0OZE  
对于函数对象类的版本: XhU@W}}  
T".]m7!  
template < typename Func > Mc sTe|X  
struct functor_trait ?0*8R K  
  { 9|' B9C  
typedef typename Func::result_type result_type; }71LLzG`/  
} ; /Poet%XvRx  
对于无参数函数的版本: ZsP2>%"  
I XA>`D  
template < typename Ret > (n( fI f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z;u> Yz+3  
  { 0CvsvUN@  
typedef Ret result_type; t/i5,le  
} ; C2e.2)y  
对于单参数函数的版本: F-Z%6O,2  
?^Hf Np9  
template < typename Ret, typename V1 > a.F Al@Br  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )8gGv  
  { Aez2*g3  
typedef Ret result_type; :q3+AtF  
} ; 4NVV5_K a  
对于双参数函数的版本: dm rps+L  
4NEq$t$Jn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z*{] ,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ye 6H*K  
  { YL^=t^ !4  
typedef Ret result_type; -!qu"A:  
} ; pz^<\  
等等。。。 XP[uF ;w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K5Wg"^AHY/  
I lR\  #  
template < typename Func > ?gGt2O1J  
struct func_return ,M !tm7  
  { wl=61 Mb  
template < typename T > -OZ 5vH0  
  struct result_1 % u{W7  
  { JD>d\z2QC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [ Mg8/Oy  
} ; 2pHR_mrb  
,n,RFa  
template < typename T1, typename T2 > UK#&lim  
  struct result_2 1xyU  
  { W3W'oo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T4e\0.If  
} ; JF9yVE-  
} ; \b8sG"G  
!#ri5{od  
=Yo1v=wxN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >>dm }X  
{X]R-1>  
template < typename Func, typename aPicker > 9V uq,dv  
class binder_1 pC,o2~%{  
  { 2U kK0ls  
Func fn; V2Q$g^X'  
aPicker pk; Zx }&c |Q  
public : Z]w# vLR  
/h2b;"  
template < typename T > bte~c  
  struct result_1 {'+Q H)w(  
  { z"4]5&3A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =`n]/L"Q  
} ; mwv(j_  
=]R3& ]#n  
template < typename T1, typename T2 > 0X2@CPIFf  
  struct result_2 ij5g^{_T;8  
  { ;#GoGb4AM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jd`},X/  
} ; tL SN`6[:  
xZ5M/YSyG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wle@v Cmr  
3q[WHwmm  
template < typename T > W|k0R4K]]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !33#. @[  
  { gCd`pi 8  
  return fn(pk(t)); `[#x_<\t  
} :m=m}3/:  
template < typename T1, typename T2 > [36,eK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u]^N&2UW  
  { [mxTa\  
  return fn(pk(t1, t2)); /76 1o\Q  
} Rr(* aC2P  
} ; +!-~yf#RE  
h~U02"$  
~\nBjM2  
一目了然不是么? Sgb*tE)T  
最后实现bind U7mozHS,:9  
PHg48Y"Nd  
et,GrL)l  
template < typename Func, typename aPicker > /e\{    
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^ OJyN,A  
  { t-u|U(n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NY$uq+Z>  
} "i.r@<)S  
nm$Dd~mxW1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T`/IO.2  
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。 SDG-~(Y  
x)rlyjFM  
十一. phoenix ? Q@kg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PMsz`  
XB hb`AG  
for_each(v.begin(), v.end(), z9 u$~  
( vqslirC  
do_ OkAK  
[ iVtl72O  
  cout << _1 <<   " , " 2s*#u<I  
] ~pk(L[G  
.while_( -- _1), HWns.[  
cout << var( " \n " ) V=I"-k}RL  
) HC {XX>F^  
); +^aFs S  
$VG*q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: B(k=oXDF  
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 wmNHT _  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Yw3oJf&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |9xI_(+{kP  
z_;3H,z`  
"; [ iZ  
template < typename Cond, typename Actor > 87!C@XlK_  
class do_while }g +;y  
  { :qhpL-ER  
Cond cd; 4:3rc7_ 1  
Actor act; Z.L?1V8Q1  
public : foF19_2 ,  
template < typename T > >t,M  
  struct result_1 %1 KbS [  
  { ?)Nj c&G  
  typedef int result_type; uaw~r2  
} ; o!TQk{0  
ubMOD<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %OR|^M  
+ Y.1)i}  
template < typename T > _R|Ify#J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B@Co'DV[/]  
  { \e=_ 2^v!_  
  do xVB;s.'!  
    { {3a&1'a0g  
  act(t); XKL3RMF9r  
  } 3gWvmep1  
  while (cd(t)); aIy*pmpD=  
  return   0 ; kB:Uu }(=N  
} S 6,4PP  
} ; h-a!q7]l  
rj ]F87"  
Z0!5d<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L(S'6z~_9  
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。 z2gk[zY&  
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。 Zv]x'3J#Y  
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。 <>xJn{f0c  
下面就是产生这个functor的类: -Lu)'+  
%m,6}yt  
Kr'f-{  
template < typename Actor > c'6g*%2k  
class do_while_actor 'XQ`g CF=  
  { <oKGD50#  
Actor act; l} ^3fQXI  
public : DDT_kK;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xp'_%n~K@  
}UJv[  
template < typename Cond > nZ1zJpBmI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5la>a}+!!h  
} ; . JX EK  
l5%G'1w#,j  
$w)~O<_U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TlL^7f}  
最后,是那个do_ 7`vEe 'qz  
O-]mebTvw  
qs\2Z@;  
class do_while_invoker _cTh#t ^  
  { :Eh\NOc_O  
public : onCKI,"  
template < typename Actor > *,C(\!b !?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7 J^rv9i4  
  {  mvW%  
  return do_while_actor < Actor > (act); w&$d* E  
} rt3qdk5U  
} do_; # ?1Sm/5k`  
[P zv4+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }<@j'Ok}.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uJx"W  
最后来说说怎么处理break和continue =@Dwlze  
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。 I4;A8I  
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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