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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *v8daF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lq3D!+ m  
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, [+A]E,pv]1  
9vDOSwU*  
m0.g}N-w  
}zkFl{/u  
  class filler `mD!z.`U  
  { :F[s  
public : '/loJz 1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 862rol  
} ; ]i,o+xBKH  
K9}Brhe  
vAop#V  
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: AH'3 5Kf)  
byt$Wqdl  
7J6Z?  
F_w+8)DZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Bnwq!i!M  
|Axbx?  
~bzac2Rp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *m>[\)  
^gyI-S(;  
BaP'y8dVN  
tG9C(D`G  
二. 战前分析 &F7_0iA P(  
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。 =)jo}MB  
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^+V&  
QH7 GEj]  
I} Q+{/?/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Rwd\e.z  
  /* --------------------------------------------- */ `) ],FE*:  
vector < int *> vp( 10 ); 2(\PsN w!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :,$"Gk  
/* --------------------------------------------- */ E^{!B]/oP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sEfT#$ a^8  
/* --------------------------------------------- */ Zi\ex\ )5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Vz-q7*o $S  
  /* --------------------------------------------- */ csJ)Pt?d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PC255  
/* --------------------------------------------- */ c,)]!{c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s7:_!Nd@8  
y>h9:q|  
p NQ7uy  
/D|q-`*K  
看了之后,我们可以思考一些问题: x}WP1YyT~  
1._1, _2是什么? ;[P>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >fT%CGLC0  
2._1 = 1是在做什么? xbcmvJrG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (5+g:mSfr  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 hHDLrr  
bJ6C7-w:wa  
>6WZSw/Hq  
三. 动工 ?D9iCP~~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >PQ?|Uk  
&KI|qtQ;  
p0CPeH  
a[rb-Z  
template < typename T > c 8Q2H  
class assignment 1!U:M8T|  
  { @6R6.i5d  
T value; Y1ca=ewFx  
public : d9jD?HgM(  
assignment( const T & v) : value(v) {} }?6;;d#  
template < typename T2 > pz/W#VN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !v%>W< 3Q  
} ; _tje xS'  
.qYQ3G'V  
!:esdJH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &dni6E4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q;sZwp<  
l:/x &=w  
Ijz*wq\s;  
*M#L)c;6  
  class holder 6;!)^b  
  { #s>'IPc0  
public : o.zP1n|G~r  
template < typename T > 4!96k~d}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k*,+ag*j  
  { _"t>72 `  
  return assignment < T > (t); b"trg {e  
} &{qKoI]  
} ; )xz_ }6b]  
eFA,xzp  
1#+|RL4o  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: f4d-eXGwx`  
eMV8`&c'  
  static holder _1; "j8=%J{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rHOhi|+  
`e3$jy@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JwWxM3(%t  
而不用手动写一个函数对象。 Y8lZ]IB  
SH8zkAA7u}  
8s[1-l  
-lv(@7o~  
四. 问题分析 &?xmu204  
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。 /yY}.S  
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。 ){eQ.yW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L=HnVgBs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Tj<B;f!u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7D'D7=Z.  
3a ZS1]/  
五. 问题1:一致性 SwO$UqYU=  
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?| CS-jDok  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ar?ZUASJ  
uT<<G)v)  
struct holder 9^Web~yi#  
  { MI:%Eq  
  // nr}Ols  
  template < typename T > YvP62c \  
T &   operator ()( const T & r) const Hmx.BBz  
  { I=P<RG7j)  
  return (T & )r; &u6n5-!v  
} dmLx$8  
} ; !yq98I'  
q.@% H}  
这样的话assignment也必须相应改动: oj'YDQ^uj  
31e O2|7  
template < typename Left, typename Right > ^~bd AO81  
class assignment 4UzXTsjM7  
  { E:A!tu$B  
Left l; f:~$x  
Right r; }?+tX<j  
public : (mI590`f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \"Z\Af<  
template < typename T2 > tc\ZYCFr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `cN8AcRHP  
} ; vv^y V"0Y  
-F3~X R  
同时,holder的operator=也需要改动: 5gC> j(  
0E (G1o'  
template < typename T > &0%B3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hy$VG%b;#  
  { |68/FJZ,5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -O-?hsV)y  
} Odhr=Hs  
a{rUk%x  
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。 J}#2Wy^{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W5:fY>7  
q 6>}  
return l(rhs) = r; }?c%L8\  
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。 XAtRA1.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =9 ^}>u  
w8J8III\~  
template < typename Tp > Zt=P 0  
class constant_t +KNd%AJ  
  { EdSUBoWF}  
  const Tp t; qZ@d:u  
public : mieyL9*n7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hJir_=  
template < typename T > ssoE,6kS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]\L+]+u~  
  { ];b+f@  
  return t; V3d$C&<(  
} 3=} P l,  
} ; {{gt>"D,  
('\sUZ+5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |R!ozlL{}  
下面就可以修改holder的operator=了 k9:|CEP  
#)[.Xz:U  
template < typename T > y*US^HJOZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <63TN`B  
  { aD_7^8>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a1%}Ee  
} wrXn|aV  
Z'}%Mkm`i}  
同时也要修改assignment的operator() Q1|zX@,  
"5sA&^_#_  
template < typename T2 > T.-tV[2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zn_#}}e;G  
现在代码看起来就很一致了。 7-~)/7L  
X')l04P@%  
六. 问题2:链式操作 8Djki]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u&UmI-}  
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。 >lzXyT6x8  
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。 83{P7PBQ;]  
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。 -!li,&,A1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'RzO`-dr  
u=vBjaN2_w  
template < typename T > gG}H5uN  
struct result_1 BF;}9QebmS  
  { /;1O9HJa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6PS[OB{3  
} ; SBDGms  
Q7<VuXy  
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: U|\ .)h=  
6KXW]a `  
template < typename T > i ?uX'apk  
struct   ref B I3fk  
  { <hTHY E=  
typedef T & reference; r3-<~k-  
} ; P B5h5eX  
template < typename T > .]JIo&>5  
struct   ref < T &> H270)Cwn+  
  { k*\)z\f  
typedef T & reference; 4gNN "  
} ; J]{<Z?%  
z,2*3Be6V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -o{ x ;:4  
) jvI Nb  
template < typename T > =NI?Jk*iAq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1,Mm+_)B  
  { &/)B d%  
  return l(t) = r(t); UL>2gl4s/  
} >w,jaQ  
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。 M+HhTW;I=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =l${p*ABQ  
Wi>m}^}9  
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 %N`_g' r!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6akI5\b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $?]`2*i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *FZav2]-  
最后的布局是: lz36;Fp  
                Add 8~s0%%{,M  
              /   \ d,Oagx  
            Divide   5 d!Gy#<H  
            /   \ ]7yxXg  
          _1     3 3(,m(+J[S  
似乎一切都解决了?不。 y,ub*-:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k`|E&+og  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 '<uM\v^k  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: o|c6=77043  
vf+z0df  
template < typename Right > Hs:zfvD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [[6" qq  
Right & rt) const A|:+c*7]  
  { RjPkH$u'Pj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7wPI)]$  
} nLG)>L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x;E/  
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。 0R[fH  
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。 m{X{h4t  
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。 S<cz2FlV  
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。 0j6b5<Gpc*  
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%Rw]=v}v  
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: c ^.^5@  
1r}i[5  
template < class Action >  ^RT_Lky  
class picker : public Action Y&U-d{"  
  { v {uq  
public : 2 rf8)8':  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n8_X<jIp3  
  // all the operator overloaded vcp{Gf|^  
} ; *i:8g(  
ytjZ7J['{  
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。 [MwL=9;!H  
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: {#,5C H')  
t&=bW<6  
template < typename Right > rr1'| k "  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b$fmU"%&|  
  { O2p E"8=4Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +_cigxpTc  
} ipp`99  
1hgIR^;[b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3Wbd=^hRvq  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 V4ePYud;^  
n_RZ:<Gr  
template < typename T >   struct picker_maker t=@d`s:R2  
  { jdu6P+_8n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lnyq%T[^  
} ;  R.HvqO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qCfEv4  
  { ht]n*  
typedef picker < T > result; R+(f~ j'  
} ; 3ej237~F,L  
vfv?QjR  
下面总的结构就有了: ~/-SKGzo-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ;nW;M 4{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ('C)S)98C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ecz-jZ! `  
至此链式操作完美实现。 wbKJ:eWgt  
[7gz?9VyLF  
Xn%7{%;h  
七. 问题3 Ao`e{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 IE996   
JmK )Y# A  
template < typename T1, typename T2 > %M'`K  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const { >izfG,\  
  { \i//Aq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y'odn ;  
} mhhc}dS(H  
N~ CQh=<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: |^UQVNJ  
)^s> 21  
template < typename T1, typename T2 > fg#e*7Odn  
struct result_2 {S9gOg  
  { , otXjz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ji9o0YR  
} ; :'C?uk ?  
-p)`ob-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nKr'cb  
这个差事就留给了holder自己。 .u#Hg'oP  
    wUr(i*  
(UjaL@G  
template < int Order > yGt [Qvx#  
class holder; Ew PJ|Z^  
template <> <_|@ ~^u  
class holder < 1 > JcmMbd&B  
  { 36+/MvIT  
public : R(^Sse  
template < typename T > x/M$_E<G  
  struct result_1 e4Y+u8gT  
  { =UK:83R(  
  typedef T & result; E2w-b^,5  
} ; )rj!/%  
template < typename T1, typename T2 > 5~DKx7P!Z  
  struct result_2 L3wj vq^  
  { 8WP"~Js!  
  typedef T1 & result; ^K1mh9O  
} ; xPUukmG:B  
template < typename T > NJr)f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S>(xx"Ia  
  { FO^6c  
  return (T & )r; Oi:Hs  
} uIO,9> ee  
template < typename T1, typename T2 > [j@i^B &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zzI,iEG  
  { 9M9Fif.  
  return (T1 & )r1; F#<:ZByjJ@  
} 2D"my]FnF  
} ; `V V >AA5  
iz/CC V L  
template <> |&Mo Qxw@  
class holder < 2 > TK' 5NM+4  
  { (VN'1a (  
public : a1I-d=]  
template < typename T > ~Uv#)  
  struct result_1 y4p"LD5%^  
  { 44P [P{y  
  typedef T & result; n5A|Zjk;  
} ; M=;csazN  
template < typename T1, typename T2 > G5t7KI  
  struct result_2 %_Lz0L64k  
  { z$%8'  
  typedef T2 & result; D60quEe3%  
} ; Eb9h9sjv  
template < typename T > i{$P.i/&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H9TeMY  
  { ",gVo\^  
  return (T & )r; fmv:vs /9  
} ]$ s)6)kW  
template < typename T1, typename T2 > t-C|x)J+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1=IOio4U  
  { Hi K+}?I  
  return (T2 & )r2; 2oahQ: }B  
} Gd\/n*j  
} ; k CGb~+  
ATc!c +  
uQ[,^Ee&/  
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> >。 420K6[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vD9.X}l]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'J &R=MD  
jA:'P~`Hj  
return l(i, j) = r(i, j); P(8Yz W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vS5}OV  
 }E(w@&  
  return ( int & )i; (_}q>3  
  return ( int & )j; B:v_5e\f@  
最后执行i = j; !F}GSDDV*  
可见,参数被正确的选择了。 ?F[_5ls|]  
JLWm9c+UTG  
zJ8T.+qJ  
dT7f yn  
Wkk(6gS,  
八. 中期总结 3)=ix. wW  
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: MhE".ZRd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7oIHp_Zq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "u~` ZV(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H*<E5^#dw  
ke W7pN?  
r>bgCQ#-n  
O!dS;p-F  
 }+/Vk  
xh#_K@8  
九. 简化 LHZsmUM(dg  
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。 /O.q4p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R{A$|Ipaq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: JleClB(2n/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _IU5HT}2  
  +-*/&|^等 6j {ynt  
2. 返回引用。 85|u;Fxf  
  =,各种复合赋值等 b}Im>n!  
3. 返回固定类型。 ^2rj);{V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }I}GA:~$%  
4. 原样返回。 [N4N7yF  
  operator, hTv*4J&@|  
5. 返回解引用的类型。 ;DZj.| Sj+  
  operator*(单目) rf+}J_  
6. 返回地址。 S\I+UeFkf  
  operator&(单目) 4PS|  
7. 下表访问返回类型。 p</t##]3ks  
  operator[] GGHeC/4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Iy*Q{H3[  
  operator<<和operator>> WixEnsJ  
\+U;$.)3  
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。 #Cs/.(<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  Y~^R^J  
$;ny`^8  
template < typename Left > |p*cI @  
struct value_return X_ Lt{mf  
  { d<OdQvW.  
template < typename T > qu $FpOJ  
  struct result_1 kl1Q:  
  { {GT5   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ea$. +  
} ; sEw ?349Bz  
B!)9 >  
template < typename T1, typename T2 > o%lxEd r  
  struct result_2 h'G  
  { wt@TR~a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IR2Qc6+{  
} ; @0H0!9'  
} ; @m`H~]AU  
V{>;Z vj1R  
wS7Vo{#@\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -3d`e2^&}  
:si&A;k  
下面我们来剥离functor中的operator() ^oq|^O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L?8OWLjRy  
k{X+Y6'ku  
return l(t) op r(t) G^L9[c= ,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S%?>Mh?g  
return op l(t) &dw=jHt  
return op l(t1, t2) I}y6ke!  
return l(t) op W!9~bBF',  
return l(t1, t2) op 8>vNa  
return l(t)[r(t)] {uZ|Oog(p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dn=srbJ   
SV95g@  
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: U m`KmM3  
单目: return f(l(t), r(t)); Ik5-ooZ&{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a.O"I3{?h  
双目: return f(l(t)); Eoo[H2=^H  
return f(l(t1, t2));  1v3  
下面就是f的实现,以operator/为例 EX W?)_pg  
Ty!V)i  
struct meta_divide J- l[dC  
  { 2.{<C.BK{  
template < typename T1, typename T2 > "<&o ;x<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #sv}%oV,F  
  { l_2l/ff9  
  return t1 / t2; rfgsas{F  
} i6;rh-M?.  
} ; /K+;HAUTn  
XCn;<$3w  
这个工作可以让宏来做: Zcc7 7dRA  
Ew{N 2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ trLxg H_Y  
template < typename T1, typename T2 > \ }VH2G94Ll  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MScUrW!TA  
以后可以直接用 v33[Rk'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Fo ,8"m  
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  _ qQ  
(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。。。) m^/>C -&C  
*z~J ]  
Qd ?S~3XT  
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 f R2,NKM@  
oc-o>H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j~;y~Cx?  
class unary_op : public Rettype l<"B[  
  { G[zysxd  
    Left l; mkBQ TQGT  
public : .rDao]K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8|hi2Qeu,c  
"4*QA0As  
template < typename T > cZWW[i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4l/~::y  
      { .Z17X_  
      return FuncType::execute(l(t)); 4h}\Kl  
    } IL*MB;0>  
J04R,B  
    template < typename T1, typename T2 > \naG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :2{ [f+  
      { V*6&GM&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zrtbk~v8y  
    } j_zy"8Y{  
} ; 1o   
AMK3I`=8WO  
N=8CVI  
同样还可以申明一个binary_op T Q {8 ee{  
f,@~@f X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4 T/ ~erc  
class binary_op : public Rettype yN#]Q}4  
  { , d4i0;2}+  
    Left l; !E *IktAI  
Right r; |IWm:[H3  
public : \/y&l\ k)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %+ MYg^  
|ew:}e: k<  
template < typename T > kY~yA2*G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L{c\7  
      { ~;wR}s<}(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <&t[E0mU  
    } bXHtw} n  
:{xu_"nYr  
    template < typename T1, typename T2 > 1<M~ #  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6HVGqx  
      { z7*mT}Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \]L h a  
    } ,#.^2O9-^  
} ; 3ZYrNul"  
rV I-Yb  
m{6 *ae  
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 5pE@Ww  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Nn5sD3z#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Oo%%f+  
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。 u,@x7a,z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X=JAyxY  
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。。。 KH[Oqd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J8`vk#5  
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) /Dk`?  
下面是修改过的unary_op LkXF~  
??P> HVx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +$G P(Uu,  
class unary_op %vrUk;<35  
  { maQOU1  
Left l; 8 A#\V  
  072`i 46  
public : JG'&anbm  
d8f S79  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gHU0Pr9'  
tpKQ$) ed  
template < typename T > YW-Ge  
  struct result_1 bEzy KrN\  
  { ,<CzS,(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lN::veD  
} ; *>Zq79TG  
\,b_8^  
template < typename T1, typename T2 > [-Mfgw]i  
  struct result_2 (Yc}V  
  { `q1K%id  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ezk:XDi4  
} ; |F>'7JJJ  
*IC9))PGJ  
template < typename T1, typename T2 > bd.t|A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cU=EXyP%  
  { !iGZo2LV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8~h.i1L  
} ?u M2|Nk  
mv9@Az9  
template < typename T > qVJC O-K|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^G(+sb[t  
  { #c2JWDH1F  
  return OpClass::execute(lt(t)); uTUkRqtD!  
} N6S}u@{J~N  
k%ckV`y  
} ; & Pzr)W(  
'[Ch8Yf\  
E.rfS$<1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9xUAfU  
好啦,现在才真正完美了。 Sc$]ar]S  
现在在picker里面就可以这么添加了: p%y|w  
}o#6g|"\sY  
template < typename Right > / CVhvK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1x4{~g\  
  { ~G`(=\_0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5ayH5=(t  
} Zo36jSrCL  
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。 mmgIV&P  
Gcu?xG{  
1'[_J  
tdB<  
?e!mv}B_  
十. bind ]W 6!Xw)[  
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。 n8>( m,  
先来分析一下一段例子 q:ZF6o`Z83  
m]:|j[!*M  
th(<S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WMd5Y`y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >`c-Fqk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ucz`^}+  
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。 keWqL]  
我们来写个简单的。 2p|[yZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'I roQ M  
对于函数对象类的版本: ojZvgF  
V,)bw  
template < typename Func >  h48 jKL(  
struct functor_trait seEG~/U<  
  { 3]}wZY0  
typedef typename Func::result_type result_type; } ^67HtNQ  
} ; b7h0V4w  
对于无参数函数的版本: $ @cg+Xrg1  
w#M66=je_  
template < typename Ret > E%6}p++  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7nAB^~)6l  
  { Z-,' M tD  
typedef Ret result_type; k~ZE4^dM  
} ; 9.qjEe  
对于单参数函数的版本: zQQ=8#]  
p$ %D  
template < typename Ret, typename V1 > ACcxQK}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V/}g'_E  
  { z<c@<M=Q*  
typedef Ret result_type; fB3W} dr  
} ; !4B($]t  
对于双参数函数的版本: 6{p] cr  
c31k%/.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m#a0HH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R3SAt-IE  
  { |+Fko8-  
typedef Ret result_type; Cj x(Z]  
} ; NiQ_0Y}  
等等。。。 Wq1%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]ozZW:  
IirXF?&t  
template < typename Func > co$I htOv  
struct func_return E/</  
  { xi2!__  
template < typename T > =)GhrWeVi4  
  struct result_1 m:,S1V_jl  
  { t  Tky  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ErNL^Se1  
} ; |i7j }i  
b xT|  
template < typename T1, typename T2 > IP E2t  
  struct result_2 " E U[Lb  
  { 8f37o/L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |lOH PA  
} ; \,i?WgWv  
} ; J`*!U4  
xM3T7PV9  
3~7X2}qU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7]w]i5  
11s*C #  
template < typename Func, typename aPicker > D@5AI ](  
class binder_1 ' ?3e1  
  { ivKhzU+  
Func fn; YVMwb@|  
aPicker pk; GDgq 4vfj  
public : o0Y {k8  
m4.IaBn/  
template < typename T > kCWaji_x%  
  struct result_1 <TL!iM  
  { l H@hV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J~3+j6?%  
} ; 6 ZutU ~HS  
/K{` gc  
template < typename T1, typename T2 > G G]4g)O5  
  struct result_2 k/&~8l.$  
  { 0T{Z'3^=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U&uop$/Cq  
} ; 1d4?+[)gUv  
]D@_cxud3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8%qHy1  
4PwjG;!K  
template < typename T > _<`j?$P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tiI:yq0  
  { $d]3ek/  
  return fn(pk(t)); +5|wd6  
} J_]B,' 6  
template < typename T1, typename T2 > bF5mCR:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #-wtNM%1#  
  { l0^~0xlED  
  return fn(pk(t1, t2)); Gy+/P6  
} Gf(|?" H  
} ; iB  =R  
M PhG:^g  
,U\F <$O  
一目了然不是么? %z}{jqD&:X  
最后实现bind ai!zb2j!E  
~|_s2T  
U8+5{,$\.  
template < typename Func, typename aPicker > {G:dhi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lLq:(zMH  
  { )*=ds ,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .</`#   
} w%(Ats  
G1t{a:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /1F5khN  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Oq-O|qJj  
7q2G/_  
十一. phoenix =i_ s#v[Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3dlL?+Y#  
KiXRBFo  
for_each(v.begin(), v.end(),  F'!pM(+  
( ]m _<lRye  
do_ ,P&.qg i=(  
[ 5 *8 V4ca  
  cout << _1 <<   " , " owz6j:  
] z?NMQ8l|:6  
.while_( -- _1), 9A@/5Z:v5W  
cout << var( " \n " ) 8U98`# i  
) g%P6f  
); s<f<:BC  
73b(A|kQ@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Qy>n]->%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lV4|(NQ9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vkFq/+'U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: eI%{/>  
MGt[zLF9  
sp=;i8Y 3  
template < typename Cond, typename Actor > 8.9Z0  
class do_while tVB9kxtE  
  { f-lM[\ma_  
Cond cd; IY Ilab\TZ  
Actor act; 1{ TmK9U  
public : UMcQqV+vT  
template < typename T > 8F?6Aq1B  
  struct result_1 F/91Es  
  { R^DZ@[\iV  
  typedef int result_type; ) =KD   
} ; Hs}3c R}  
k[{h$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h!k[]bt5  
tZW2TUM]  
template < typename T > f6\`eLGi1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cym<uh-Wg^  
  { Bu[sSoA  
  do }XJA#@  
    { M0+xl+c+  
  act(t); `x{*P.]N!<  
  } |ia#Elavo  
  while (cd(t)); ] LcCom:]  
  return   0 ; wZ&l6J4L  
} WOw( -  
} ; )Z.v fc  
3sh}(  
{5%u G2g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8dgi"/[3  
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。 :eL{&&6  
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。 `%%/`Qpj;  
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。 zSJSus  
下面就是产生这个functor的类: eflmD$]SW  
L5-p0O`R  
O[$,e%  
template < typename Actor > NNOemTh  
class do_while_actor rKhhx   
  { 0| a,bwZ  
Actor act; >-%tvrS%  
public : /6K9? /  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2=\} 0  
Nk#[~$Q-1  
template < typename Cond > 3FD6.X>x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0Yzm\"Ggv  
} ; y\?T%g  
5]-q.A5m  
?@*hU2MTC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -a=RCzX]  
最后,是那个do_ YadG05PDe  
50< QF  
k H.e"e  
class do_while_invoker Vx gP^*  
  { (_9u<  
public : W 'w{}|  
template < typename Actor > ^k* h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \LN!k-c  
  { ~AvB5  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4qsP/`8  
} 9;ZaL7>  
} do_; 5 $58z  
-Lo3@:2i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nzcXL =^r3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  z(Y zK  
最后来说说怎么处理break和continue d~0k}|>  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 u~]O #v  
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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