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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :CHd\."%+1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NP/2gjp  
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, sbIhg/:ok  
ZU6a   
4<HJD&@V  
$ {"St&(  
  class filler p0@mumh  
  { <6$%Y2  
public : ]<_+uciP5[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t`{Fnf  
} ; hidweg*7  
t0(hc7`  
E':Z_ ^4  
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: GT0'bge  
+?'acn  
v#G ^W  
$cCB%}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q>Y[.c-  
ddxv.kIj.  
S?<Qa;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EpMEA1=&  
~;` #{$/C&  
6dlPS{H#U  
exvsf|  
二. 战前分析 zt6ep=  
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。 ~:Nyv+g,$  
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 v}i}pQ\DK  
85]UrwlA4  
vZsVxx99  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aKZD4;  
  /* --------------------------------------------- */ [?2mt`g  
vector < int *> vp( 10 ); {F[Xe_=#"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %m`QnRX?D  
/* --------------------------------------------- */ ij^!TY[0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QkAwG[4  
/* --------------------------------------------- */ 64@s|m*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r8$TT\?~  
  /* --------------------------------------------- */ :gC2zv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5#PhaVc  
/* --------------------------------------------- */ tp&iOP6O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]y e &#  
J>Ha$1}u/  
$%'z/'o!  
r G6/h'!|  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^DOcw@Z6HC  
1._1, _2是什么? FW,D\51pTP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y#,MFEd  
2._1 = 1是在做什么? ,vj^AXU  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hW&UG#PY>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1g+<`1=KT  
Y'9deX+  
\8ZNXCP  
三. 动工 g(^l>niF:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =\.|'  
DQ$/0bq   
:h@:F7N _  
,8 seoX^  
template < typename T > ai RNd~\  
class assignment cCIEG e6  
  { mLO6`]p{H  
T value; tK*f8X+q  
public : ^=j$~*(LmX  
assignment( const T & v) : value(v) {} I5,Fh>  
template < typename T2 > 3IIlAzne;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z7o5 9&  
} ; +Gko[<  
4(]k=c1<  
eNX-2S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hv6>3gbr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;a"Ukh  
YQOGxSi  
 T7`Jtqf  
v.MWO]L  
  class holder >8so'7(  
  { .xx9tP}Xy  
public : ]Az >W*Y  
template < typename T > QG.FW;/L,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HO>uS>+  
  { 2#!D"F  
  return assignment < T > (t); 3h&s=e!  
} Z)<>d.  
} ; D? ($R9t  
42M3c&@P  
(iFhn*/ E  
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: X%sc:V  
4Bz~_   
  static holder _1; Jx]`!dP3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U\N`[k.F  
i \~4W$4I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o9CB ,c7]  
而不用手动写一个函数对象。 ?`xId;}J#7  
Ty m!7H2  
'@FKgy;B)-  
sx;1V{|g  
四. 问题分析 XcXd7e  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8Vx'sJ>r4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .dV!du  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  6O}r4*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /D12N'VaE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fg2}~ 02n  
A+'j@c\&!  
五. 问题1:一致性 YG_3@`-<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4s~o   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 01J.XfCd6  
:3k(=^%G!  
struct holder No?pv"  
  { <M=K!k  
  // 2&M 8Wb#  
  template < typename T > PQ j_j#0  
T &   operator ()( const T & r) const \K=Jd#9c  
  { &Z?uK,8  
  return (T & )r; jm!G@k6TA  
} W;1Hyk  
} ; vCJjZ%eO%D  
:mij%nQ>$  
这样的话assignment也必须相应改动: BkcOsJIz  
U;_ ;_  
template < typename Left, typename Right > g)zy^ aDf  
class assignment Kxg09\5i  
  { WVVqH_  
Left l; +XsY*$O  
Right r; B,676~I  
public : Wl1%BN0>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2axH8ONMu  
template < typename T2 > c7'Pzb)'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &{>~ |^  
} ; VGSe<6Hh  
G2mv6xK'  
同时,holder的operator=也需要改动: D,2,4h!ka  
"|hmiMdGB  
template < typename T > pJqayzV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )|:|.`H  
  { 1\1o65en  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (+_Amw!W  
} 2a{eJ89f  
)Aj~ xA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9s}--_k?F2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `H\^#Zu  
A&z  
return l(rhs) = r; : "UBeo<Z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T =:^k+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E| No$QO)  
I)6)~[:'  
template < typename Tp > B!,})F$x  
class constant_t T^"d%au  
  { ruoiG?:T  
  const Tp t; "B.l j)  
public : b*$^8%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }hGbF"clqg  
template < typename T > 419t"1b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TygR G+G-  
  { do G&qXw  
  return t; ) yjHABGJ  
} &AW?!rH  
} ; $v+g3+7  
X/?3ifP6I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3o6N&bQ b  
下面就可以修改holder的operator=了 Qq5)|m  
^K3{6}]  
template < typename T > Q?vGg{>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ifuVVFov  
  { 7-)Y\D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )=~1m85+5B  
} ^Xh9:OBF  
hd\iW7  
同时也要修改assignment的operator() t&ngOF  
E_FseR6  
template < typename T2 > K{ N#^L!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mI}'8 .  
现在代码看起来就很一致了。 /<GygRs  
) ><{A  
六. 问题2:链式操作 .t\5H<z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4%B${zP(.}  
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。 m|'TPy  
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。 D9JT)a  
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。 ?!Y2fK=h0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sURHj&:t|  
TzVNZDQ`Jl  
template < typename T > Z[|(}9v?~  
struct result_1 !IP[C?(nB  
  { ^/c&Ud  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =8[HC}s|$  
} ; aVd{XVE  
;gf^;%FK  
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: w+P bT6;  
]U]{5AA6  
template < typename T > gg5`\}  
struct   ref PZQ}G*p3  
  { Krz[ f  
typedef T & reference; lv,<[Hw1  
} ; < jfi"SJu  
template < typename T >  u"tv6Qp  
struct   ref < T &> A2]N :=  
  { |Zz3X  
typedef T & reference; .I[uXd  
} ; C%l~qf1n  
zf#V89!]C"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j&ddpS(s  
4u A ;--j  
template < typename T > g {wDI7"<q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A-uEZj_RD=  
  { amOBUD5Ld`  
  return l(t) = r(t); LDO@$jg  
} s>^*GQw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 wC;N*0Th  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 om|M=/^  
yjc:+Y{5'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 !\^c9Pg|v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #|)GarDG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |0BmEF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,0;E_i7  
最后的布局是: (',G Ako  
                Add ;DBO  
              /   \ {}[S,L  
            Divide   5 -_v[oqf$  
            /   \ Ust>%~<  
          _1     3 KR#Bj?fz-H  
似乎一切都解决了?不。 [p|-G*=00  
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。 buq3t+0  
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。 '3aDvV0  
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: -fn["R]  
++BVn[1  
template < typename Right > 4>gk XfTF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const XV]`?  
Right & rt) const %.[t(F  
  { RR*<txdN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qK#\k@E  
} R2-OT5Ej  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yD$rls:v<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 "3W!p+W  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 UPA))Iv>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 E:L =>}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :^%My]>T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 0 ; M+8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: !Tr +:SM  
Q];+?Pu.  
template < class Action > UeX3cD  
class picker : public Action w*OZ1|  
  { D\bW' k]!  
public : \,oT(p4N%M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x4Y+?2  
  // all the operator overloaded ySL 31%  
} ; 7{2knm^  
8it|yK.G@&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 M n3cIGL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xLPyV&j-  
4L(axjMYU  
template < typename Right > Cir==7A0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 48Z{wV,  
  { kb Odg:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IX,/ZOZ|  
} 8!'#B^  
;a*i*{\Rm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T1LtO O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Q9]7.^l  
<G/O!02  
template < typename T >   struct picker_maker QB7E:g&7  
  { Gmf.lHr$%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y/'2WO[  
} ; s-J>(|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z ~:S0HDP  
  { D/"[/!  
typedef picker < T > result; Zm4IN3FGLv  
} ; ,0[bzk  
==l p\  
下面总的结构就有了: YR=<xn;m.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 cL7je  
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。 H*?U@>UU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RgZBh04q  
至此链式操作完美实现。 dyC: Mko=  
% Lhpj[C  
r*OSEzGUz  
七. 问题3 y9?BvPp+  
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。 mTwz&N\  
%e+hM $Q  
template < typename T1, typename T2 > ~6Vs>E4G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ![18+Q\  
  { 50F6jj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pJ;J>7Gt  
} 5rr7lw WZ  
|)B&-~a+p  
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: &gw. &/t  
z;xp1t @  
template < typename T1, typename T2 > )0 .gW  
struct result_2 6Y>MW 4q  
  { Kzb&aOw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hHm &u^xY  
} ; 6@t4pML  
U"v(9m@  
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? No=Ig-It  
这个差事就留给了holder自己。 G^ZL,{  
    zQMsS  
)!SVV~y  
template < int Order > @0;9.jml,  
class holder; Zz'(!h Uy  
template <> q&B'peT  
class holder < 1 > 3J7TWOJVw  
  { :_~UO^*h  
public : {OL*E0  
template < typename T > u-=S_e  
  struct result_1 /J aH  
  { RY8;bUSR  
  typedef T & result; q.yS j  
} ; &cV$8*2b^  
template < typename T1, typename T2 > <UQaRI[55  
  struct result_2 / V+&#N  
  { tO~DA>R  
  typedef T1 & result; 7[rn ,8@  
} ; UeIu -[R  
template < typename T > 3k` "%R.H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const idMb}fw>  
  { ID & Iz  
  return (T & )r; B$1e AwT9  
} 4_Tx FulX.  
template < typename T1, typename T2 > WO?EzQ ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F#Uxl%h  
  { >eQ;\j  
  return (T1 & )r1; iNUisl  
} q(M[ij  
} ; .h~M&d!  
qAUqlSP5  
template <> \K.i8f,  
class holder < 2 > T^B&GgW  
  { p+ SFeUp  
public : }{[H@uhjH  
template < typename T > FbO-K-  
  struct result_1 (cAv :EKpo  
  { +Pd&YfU9  
  typedef T & result; _A|1_^[G(  
} ; ,UopGlA ,  
template < typename T1, typename T2 > 4(o: #9I  
  struct result_2 z9}rT<hy  
  { LzB)o\a  
  typedef T2 & result; =G]} L<  
} ; GMU.Kt  
template < typename T > $~`a,[e<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =24)`Lyb  
  {  TOdH  
  return (T & )r; A)Wp W M  
} aR6?+`6<  
template < typename T1, typename T2 > O@{ JB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :0$(umW@I"  
  { yw^t6E  
  return (T2 & )r2; _v{,vLH  
} 6^F"np{w  
} ; 0N$tSTo.-<  
kbJ/7  
mq`N&ABO!K  
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> >。 v%n'_2J =^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M`Jj!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SL" ;\[uI  
/Mb?dVwA  
return l(i, j) = r(i, j); =B4U~|k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;ob-'  
zYO+;;*@  
  return ( int & )i; E]WammX c  
  return ( int & )j; B;XFPQ#b  
最后执行i = j; x.qn$?3V]  
可见,参数被正确的选择了。 ?`V%[~4_I  
rp u9  
M>P-0IC  
;ZPAnd:pb  
IE.JIi^w  
八. 中期总结 d!7cIYVZ  
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: KT~J@];Fb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  Z+`mla  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e.hHpjWi?Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z=<x.F  
`=Pn{JaD  
Izm8 qt=m  
{LYA?w^GT  
p)vyZY[  
GQhzQM1HS  
九. 简化 ]^$&Ejpe#  
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。 =;!C7VS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V9z/yNo  
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: i`Fg kABw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4N& VT"  
  +-*/&|^等 {c`kC]9  
2. 返回引用。 }C!N$8d,  
  =,各种复合赋值等 Yf&x]<rkCp  
3. 返回固定类型。 ,+<NP}Yg#G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pm$,B7Q`oO  
4. 原样返回。 KGd L1~  
  operator, @;2,TY>Di  
5. 返回解引用的类型。 TzmoyY  
  operator*(单目) = q9>~E{}  
6. 返回地址。 LL|$M;S  
  operator&(单目) mG@xehH  
7. 下表访问返回类型。 b<};"H0a  
  operator[] w]X~I/6g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T V\21  
  operator<<和operator>> ?VS(W  
c7X5sMM,  
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。 Uq `B#JI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -'3~Y 2#  
!:t}8  
template < typename Left > / >c F  
struct value_return y3 @R>@$  
  { M@EML @~  
template < typename T > \&ra&3o  
  struct result_1 hE0 p> R8  
  { Ic/D!J{Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d]6.$"\" p  
} ; &l2oyQEF)  
}md[hiJ  
template < typename T1, typename T2 > .P+om<~B  
  struct result_2 PCDsj_e  
  { ce!0Ws+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wZ/Zc} .  
} ; zY_BnJ^  
} ; E7@0,9A U  
~c~N _b  
*>,8+S33r{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O`1_eK~1<  
d|CSWcU  
下面我们来剥离functor中的operator() H4p N+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !]=  
y<jW7GNt  
return l(t) op r(t) jPU:&1(_ n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $ ,Y\  
return op l(t) !4TMgM  
return op l(t1, t2) mu`h6?v  
return l(t) op bzD <6Z  
return l(t1, t2) op hi4#8W  
return l(t)[r(t)] DjUif "v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oe`t ? (U  
.E}fk,hLB  
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: k44s V.G4L  
单目: return f(l(t), r(t)); L;$Gn"7~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); unu%\f>^4  
双目: return f(l(t)); $}RBK'cr}  
return f(l(t1, t2)); gBb+Q,  
下面就是f的实现,以operator/为例 3* C9;Q}  
,paD/  
struct meta_divide L]I ;{Y  
  { r(-`b8ZE  
template < typename T1, typename T2 > 0m k-o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?4v&TB@  
  { Jk=E"I6  
  return t1 / t2; :E'uV" j%  
} ]FV,}EZ  
} ; k)j, ~JH  
W@U<GF1  
这个工作可以让宏来做: E-jL"H*  
V("@z<b|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 60p*$Vqy  
template < typename T1, typename T2 > \ h^o>9s/|/H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |^p7:)cy  
以后可以直接用 L5$r<t<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X:Z4QqT  
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 ^-Ob($(\  
(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。。。) ) Zud|%L  
:k9n 9  
d Bn/_  
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 M ^gva?{  
46`(u"RP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  ;LEO+,6  
class unary_op : public Rettype Y&M}3H>E  
  { fui;F"+1  
    Left l; {jB& e,  
public : ajB4 Lj,:r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &L6xagR7M  
FVw;`{  
template < typename T > g2Pa-}{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NvCq5B$C  
      { S9BwCKH  
      return FuncType::execute(l(t)); \yDr  
    } :f<:>"<  
}>~';l  
    template < typename T1, typename T2 > K[} 5bjh>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k~ Z9og  
      { -pEt=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qQ\&]  
    } V`:iu n^f  
} ; J*HZ=6L  
Si=zxy T  
qy@v, a  
同样还可以申明一个binary_op UC&f  
D|m] ]B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fCg"tckE  
class binary_op : public Rettype 8K(3{\J[V  
  { 7i(U?\A;.  
    Left l; EVs.'Xg<  
Right r; v&}+ps_W  
public : 2^Y@e=^A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ?X{ul  
)Pr*\<Cld  
template < typename T > ,EhQTVJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HCj/x<*F  
      { J* V@huF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z*r;"WHB  
    } bEx8dc`Q  
NlLgXn!  
    template < typename T1, typename T2 > & !0[T   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .FV wZ:d  
      { t<sy7e='  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N=4`jy =  
    } QN!.~>  
} ; ~:h-m\=8Y  
W>jgsR79M  
yxv]G6  
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 2@!Ou$W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6k14xPj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {|cuu"j26  
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。 H#P)n R M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H_3-"m&3  
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。。。 ]<y _ =>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g$=y#<2?  
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) *c"tW8uR  
下面是修改过的unary_op 2oL~N*^C  
B^8]quOH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y9<]F6TT  
class unary_op <$m=@@qg  
  { HI+87f_Q  
Left l; c{7<z9U  
  . Y@)3  
public : w?u4-GT  
H~fX >6>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mC-'z  
h7 uv0a~0  
template < typename T > wXj!bh8\r  
  struct result_1 =lyP &u  
  { y]9PLch]vZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AfQ?jKk&{'  
} ; u+ wKs`   
(WoKrd.!  
template < typename T1, typename T2 > z>n<+tso  
  struct result_2 i,k.#Vx[m  
  { L H>oG$a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =2sj$  
} ; JI&ik_k3  
Ky6.6Y<.|  
template < typename T1, typename T2 > Nd b_|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3WH"NC-O<  
  { /Q|guJx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4q<LNvJA  
} f[S$ Gu4-  
N\ Nwmx  
template < typename T > SLCV|@G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P.8CFl X  
  { 'a&(r;  
  return OpClass::execute(lt(t)); =aL=SC+  
} .W[[Z;D  
IdY\_@$ v  
} ; hU 3z4|~+  
]t4 9Efw  
ez2rCpA  
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 K/^70;/!.  
好啦,现在才真正完美了。 d5b \kRr  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4tZnYGvqe  
(YOp  
template < typename Right > f76bEe/B9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const BkZmE,  
  { 1m$< %t.>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); EUVB>%P  
} d-cK`pSB  
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。 ="M7F0k  
0O_acO 4  
\I3={ii0  
]7#@lL;'0  
\QpH~&QIS  
十. bind iJIDx9 )Z  
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。 d{~5tv- H  
先来分析一下一段例子 =CCxY7)M+.  
4^? J BpBZ  
w_*UFLMSqR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ow,4'f!d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %cPz>PTW@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !i"Z  
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。 hqPpRSv'  
我们来写个简单的。 #5Zf6w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Jl,mYFEZ  
对于函数对象类的版本: vZ<@m2  
Obd};&6Q  
template < typename Func > b[mAkm?9+1  
struct functor_trait ZO^Y9\L  
  { xlJ8n+  
typedef typename Func::result_type result_type; *58`}]  
} ; ;PBybR W  
对于无参数函数的版本: 5)}3C_pmW  
)ifEgBT  
template < typename Ret > 81(.{Y839_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c5jd q[0  
  { xe4F4FC'  
typedef Ret result_type; N[(ovr  
} ; btQDG  
对于单参数函数的版本: 3`W=rIMli  
]w)*8 w.)  
template < typename Ret, typename V1 > @R!f(\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,$lOQ7R1(  
  { 8SG*7[T7  
typedef Ret result_type; xj1FCT2  
} ; ]i}3`e?  
对于双参数函数的版本: 3jH8pO^  
E0g` xf 6c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _~^JRC[q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |.]:#)^X?  
  { d"7l<y5  
typedef Ret result_type; ]#UyYgPk  
} ; wEMh !jAbv  
等等。。。 $#bgt   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #U46Au  
FIB 9W@oao  
template < typename Func > v|VfSLZTb  
struct func_return x B%Felz  
  { Rh:@@4<  
template < typename T > B%|cp+/  
  struct result_1 8T}Ycm5}  
  { M.h)]S>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [sM~B  
} ; qre.^6x  
=bVaB<!  
template < typename T1, typename T2 > > xc7Hr~  
  struct result_2 _N.N?>  
  { 0st)/\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ( TQx3DGq  
} ; **zh>Y}6  
} ; (c{<JYEC  
%E!^SF?Y  
tkN5 |95  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {}vB# !  
r9x.c7=O  
template < typename Func, typename aPicker > :3,aR\  
class binder_1 0a#2 Lo  
  { ]cz*k/*0  
Func fn; fvW7a8k3  
aPicker pk; gtcU'4~  
public : }d,iA FG  
=Ws-s f]  
template < typename T > mP1EWh|  
  struct result_1 }RGp)OFY&  
  { &&N]u e@>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2>E.Q@c  
} ; Ha U6`IP  
a<Ru)Q?=  
template < typename T1, typename T2 > LX4*3c|i,  
  struct result_2 rPK)=[MZ  
  { Z3ucJH/)V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5LT{]&`9  
} ; EF7Y4lp  
\]uo^@$bm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $)L=MEdx  
g;bfi{8s_  
template < typename T > l8"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q%.V\8#|V  
  { 4X0k1Fw)Y  
  return fn(pk(t)); [Rz9Di ;  
} ``~7z;E%@  
template < typename T1, typename T2 > -ejH%CT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B2QC#R  
  { [SluYmW  
  return fn(pk(t1, t2)); +Om(&\c(6  
} yu3T5@Ww  
} ; ^Vl{IsY  
{8NnRnzU  
DEGEr-  
一目了然不是么? ,S|v>i, @  
最后实现bind |Rh%wJ  
*vx!twu1o  
we<m%pf  
template < typename Func, typename aPicker > ZH9sf~7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q:.q*I!D<4  
  { (lDbArqy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n[jyhBf\W  
} VA9" Au  
k<mfBNvuo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N# Ru `;  
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。 80X #V  
k79" xyXX  
十一. phoenix ogt<vng  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R %QgOz3`  
[m>kOv6>^  
for_each(v.begin(), v.end(), eq0&8/=  
( .xR J )9q  
do_ ;\N{z6  
[ G(LGa2;Zg  
  cout << _1 <<   " , " ?GdoB7(%  
] ?v]EXV3  
.while_( -- _1), HPGMR4=ANS  
cout << var( " \n " ) o% ZtE  
) 7J ~usF>A  
); MHs2UN  
M.|@|If4?  
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:>Ouv*z'  
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 3},0b8};  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 58x=CN\QU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HZp}<7NR(7  
,KXS6:1%5Y  
)aW;w|#n  
template < typename Cond, typename Actor > wS*An4%G  
class do_while t'msgC6=>u  
  { WJefg  
Cond cd; h J*2q"  
Actor act; Lh0qB)>  
public : X.u&4SH  
template < typename T > ` XAlzI  
  struct result_1 B}Q.Is5  
  { @dl{ .,J  
  typedef int result_type; +RXKI{0Km  
} ; uJQ#l\t  
<:[ P&Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1#KE4(  
?:D#\4=US  
template < typename T > i:9f#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sEpY&6*  
  { Eiqx1ZM  
  do OhC%5=a7  
    { ]L/h,bVI1  
  act(t); "MH_hzbBF  
  } H Aq  
  while (cd(t)); E$B7E@(U  
  return   0 ; [ML%u$-  
} oBfh1/< <a  
} ; "bI'XaSv  
)%8 ;C]G;  
c{YBCWA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aRPpDSR?l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W(^R-&av  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 FsZW,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #G'Y 2l  
下面就是产生这个functor的类: PQ6.1}  
oD_n+95B  
T$ <l<.Qd  
template < typename Actor > q J)[2:.G  
class do_while_actor ELh`|X  
  { PL;PId<9w  
Actor act; [1 pWg^  
public : `a$-"tW~j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} drr W?U  
JQ-O=8]  
template < typename Cond > s&T"/4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .Ux bwTup  
} ; YVcFCl  
5](-(?k}~  
6Vr:?TI7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |?zFm mh  
最后,是那个do_ &NvvaqJ  
iUNlNl ?  
a?_!  
class do_while_invoker ;+d2qbGd  
  { #$vQT}  
public : f{s}[p~  
template < typename Actor > xvx5@lx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "eqNd"~  
  { dj>ZHdTn  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,ALEfepo  
} ;5i~McH# t  
} do_; +48a..4sN  
r&$r=f<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J.nJ@?O+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wq5Nc  
最后来说说怎么处理break和continue 3aD\J_  
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。 0l.\KF  
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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