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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P1`YbLER5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g+C~}M_7  
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, XhOg>  
aZ ta%3`)  
!~-@sq  
)LBbA  
  class filler ~UsE"5  
  { QCfR2Nn}  
public : ?.nD!S@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :1#$p  
} ; Jb8%A@Z+  
>R\!Qk  
op_ 1J;RF  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: C{V,=Fo^  
1_G+sDw$  
U(<~("ocN  
h>/L4j*Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k{^iv:  
k rXU*64  
t0 T#Xb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (T.g""N~`  
qp/nWGj  
36 ]?4, .  
_wZr`E)  
二. 战前分析 LO)QEUG  
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。 {ka={7  
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 `Z (`  
h-*h;Uyc  
F[0w*i&u5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (abtCuZ8z  
  /* --------------------------------------------- */ 08nA}+k  
vector < int *> vp( 10 ); Z%VgAV>>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7t6TB*H  
/* --------------------------------------------- */ rX|{nb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); VS5D)5w#  
/* --------------------------------------------- */ 1_)Y{3L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N9O}6  
  /* --------------------------------------------- */ |b|bL 7nx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m$$sNPnT  
/* --------------------------------------------- */ +3-f$/po  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gyv@_}Y3  
W)u9VbPk[  
}\EHZ  
#2qv"ntW  
看了之后,我们可以思考一些问题: va;fT+k=  
1._1, _2是什么? hDTM\>.c;s  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N<aMUVm  
2._1 = 1是在做什么? ]Q{MF- EKj  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 zUJPINDb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5Ja[p~^L  
j.29nJ  
PE2O$:b\  
三. 动工 xGK"`\V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w?M` gl8r  
lJU]sZ9~b  
bO+L#Kf  
bbFzmS1  
template < typename T > 2?c%<_jPA  
class assignment |`@7G`x  
  { B..> *Xb  
T value; v`~egE17  
public : uSNlI78D  
assignment( const T & v) : value(v) {} /m+.5Qz9)@  
template < typename T2 > tL S$D-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {o8K&XU#&t  
} ; A{\!nq_~N  
e `IL7$  
ZG_iF#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e1 P(-V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~> 5  
jxDA+7  
M[Mx g  
6 G?7>M  
  class holder QZ_8r#2x  
  { z6bIv }  
public : #e$vv!&}  
template < typename T > $R/@%U)-o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !+ ??3-q  
  { M K, $#  
  return assignment < T > (t); rJc=&'{&)N  
} X6EnC57  
} ; (^LR9 CW  
p|'Rm ]&jb  
G'6f6i|<I@  
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: k\lU Q\/O5  
5t[7taLX\  
  static holder _1; o\:vxj+%*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H@ .1cO  
~DUOL ~E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z}$1~uyw  
而不用手动写一个函数对象。 l=^^l`  
MHAWnH8  
{#}?-X  
+We=- e7  
四. 问题分析 -5Ln3\ O@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Xa/]} B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &8QkGUbS<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 # l-/!j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1_G5uHO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aDjYT/`l  
A<[X@o}92  
五. 问题1:一致性 3Vb/Mn!k  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Ky6 d{|H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5:X^Q.f;  
TvwkeOS#}7  
struct holder Yjp*T:6  
  { U&SgB[QHO  
  // @!2vS@f  
  template < typename T > td\'BV  
T &   operator ()( const T & r) const F]`_akE  
  { x_.}C%  
  return (T & )r; Qe1WT T]:I  
} \-R\xL  
} ; ?/^x)Nm  
CGJ>j}C  
这样的话assignment也必须相应改动: 1|xo4fmV  
JD{AwE@Ro  
template < typename Left, typename Right > !vH={40]  
class assignment (pkq{: Fs  
  { h&m4"HBL_  
Left l; C?lZu\L  
Right r; g WHjI3;  
public : Ue2k^a*Ww  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O (YvE  
template < typename T2 > 1ppU ?#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vON1\$bu `  
} ; [rtMx8T  
"BD$-]  
同时,holder的operator=也需要改动: Bu,VLIba  
5!}fd/}Uk  
template < typename T > W)fh}|.5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \:`-"Ou(*  
  { )SsO,E+t=U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EGJrnz8  
} b?%Pa\,!  
<+)B8I^  
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。 %~^:[@xa*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $JZ}=\n7  
73>Hzpv0  
return l(rhs) = r; &1,{.:@e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 LXx`Vk>ky  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (ixlFGvEq  
vC ISd   
template < typename Tp > Jqgo\r%`  
class constant_t OIdoe0JR:O  
  { jv'q :uA^  
  const Tp t; '"fZGz?  
public : OysO55i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cux<7#6af  
template < typename T > p-,(P+Np  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^9A,j} >o-  
  { 7=[/J*-m  
  return t; |FH|l#bu>  
} mUjM5ceAXO  
} ; w>uo-88  
,1|0]:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >\5IB5'j  
下面就可以修改holder的operator=了 6`U]%qx_I  
8u4FagQ,  
template < typename T > n>i}O!agg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mVdg0  
  { TwLQ;Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZIikDi h1  
} XD$;K$_7  
UJhUb)}^  
同时也要修改assignment的operator() <A@qN95m  
?-D'xqc  
template < typename T2 > m vLqccL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *ci%c^}V  
现在代码看起来就很一致了。 fs6 % M]u  
(|U|>@  
六. 问题2:链式操作 & 24$*Oe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (H-}z`sy/@  
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。 .l}oxWWoS  
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。 66%4p%#b4  
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。 C}8 3t~Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *zTEK:+_  
 - j_  
template < typename T > $3je+=ER  
struct result_1 +je{%,*  
  { ]iE) 8X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @'fWS^ ;&  
} ; :to1%6  
g]Fm%iy  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: L|N[.V9  
{&d )O  
template < typename T > v JPX`T|  
struct   ref 6h3TU,$r  
  { Ze-MB0w  
typedef T & reference; %% A==_b  
} ; jz"-E  
template < typename T > 6;{E-y  
struct   ref < T &> [|{m/`8C  
  { _5&LV2  
typedef T & reference; [2Ot=t6]  
} ; >nOzz0,  
j^qI~|#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !(>yB;u  
cL yed3uU  
template < typename T > 32Jl|@8,g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7zEpuw  
  { U9]&~jR  
  return l(t) = r(t); p4M7BK:nf  
} v7@O ,%  
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。 zPt0IB_j'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T,SCK^  
"pW@[2Dkx/  
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 ?Y | *EH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !p$k<?WXc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kRH;c,E@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }Asp=<kCc  
最后的布局是: fw+ VR.#2H  
                Add 5x1_rjP$|  
              /   \ #23m_w^L  
            Divide   5 19# A7  
            /   \ 9_I#{ ?  
          _1     3 >S=,ype~G  
似乎一切都解决了?不。 \(a!U,]LM  
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。 j3yz"-53e  
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。 JBxizJBP  
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: JwM Fu5@  
T^XU5qgN  
template < typename Right > BLQD=?Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^":Dk5gl  
Right & rt) const 2i_X{!0}  
  { 95X!{\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =as\Tp#d  
} .,7ZD O9{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #RWHk  
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。 kFsq23Ne  
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。 Zk#?.z}  
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。 Th(F^W9  
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。 oYNp0Hc  
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? <;.->73E  
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: lM'yj}:~  
_z(ydL*  
template < class Action > 1ps_zn(  
class picker : public Action EU@XLm6  
  { \NI0rL  
public : vspub^;5\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %V&I${z  
  // all the operator overloaded '-k~qQk)6  
} ; KIfR4,=Q|  
}2-p= Y:6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }R]^%q@&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Up|>)WFw"  
Y%iimbBY|  
template < typename Right > }4M4D/=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (!9ybH;T  
  { v'zj<|2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "-;l{tL  
} KB^i=+xr  
sBfPhBT|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uRu)iBd D  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 CWk65tcF  
Md4JaFA(  
template < typename T >   struct picker_maker _Z|3qQ  
  { :$"L;"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .0zNt  
} ; :n?K[f?LfY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zxr|:KC ?&  
  { Cw_XLMY%V1  
typedef picker < T > result; zz+p6`   
} ; ]2Q:&T  
A/4HR]  
下面总的结构就有了: 3h|:ew[  
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。 0u'qu2mV  
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。 \%!~pfM I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p#V h[UTl^  
至此链式操作完美实现。 AqzPwO^  
Uc3-n`C  
"""gV)Y  
七. 问题3 =(~UK9`  
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。 1L=6Z2*fB4  
=tv,B3Mo  
template < typename T1, typename T2 > lbtVQW0V;o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6SIk,Isy8  
  { l`vb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <+QXGz1  
} E\(dyq/  
]OZk+DU:  
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: M=hH:[6 &  
d,G:+  
template < typename T1, typename T2 > wf<=r W'  
struct result_2 O,kzU,zOs  
  { cv b:FK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hK,e<?N^  
} ; w< hw>e^.  
gqje]Zc<  
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? ]S6`",+)<f  
这个差事就留给了holder自己。 {1Z`'.FU  
    LH4!QDK-  
. _5g<aw;  
template < int Order > <J`",h  
class holder; GIt~"X  
template <> hy"O_Le  
class holder < 1 > hZE" 8%\q  
  { :3s5{s   
public : :K ^T@F5n  
template < typename T > TU-4+o%;  
  struct result_1 }hralef #N  
  { QQso<.d&  
  typedef T & result; Awo H d7M  
} ; @?$x  
template < typename T1, typename T2 > |&+0Tg~ZE  
  struct result_2 cY|?iEVs)  
  { hE41$9?TJ  
  typedef T1 & result; bqHR~4 #IR  
} ; !1tHg Z2\  
template < typename T > ,Jy@n]x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s4@dEK8W  
  { 8,Jjv*  
  return (T & )r; /Q4TQ\:  
} =/Ob kVYf  
template < typename T1, typename T2 > |F }y6 gH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j {w'#x,  
  { e6C;A]T2E  
  return (T1 & )r1; la7VeFT  
} T5; zgr  
} ; #V[j Q Vl  
R36BvW0X  
template <> B? $9M9  
class holder < 2 > qB57w:J  
  { 2lVJ"jg  
public : }Ut*Y*  
template < typename T > 3;@/`Z_\lt  
  struct result_1 #-xsAKi  
  { >wz& {9ni  
  typedef T & result; :Ve>tZeW  
} ; :+%"kgJNL  
template < typename T1, typename T2 > H ?Vo#/  
  struct result_2 :DI``]Si\  
  { e6E{l  
  typedef T2 & result; `nAR/Ye  
} ; &cDLSnR  
template < typename T > B?BB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \qx$h!<  
  { f tS^|%p  
  return (T & )r; ~*OQRl6F  
} pCXceNFo  
template < typename T1, typename T2 > xq`mo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0E*q-$P  
  { )Gf"#TM[  
  return (T2 & )r2; [D !-~]5  
} 0(!j]w"r3  
} ; h^yLmRL  
 !t.  
%49P<vo`?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 LA!2!60R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;DQ{6(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (v<l9}!  
8+HXGqcv  
return l(i, j) = r(i, j); nitKX.t8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &J>XKO nl  
*P\$<4l  
  return ( int & )i; xF:}a:c@H  
  return ( int & )j; m=g\@&N  
最后执行i = j; K90wX1&  
可见,参数被正确的选择了。 ]i$ <<u  
(u/-ud1p  
<OX_6d*@  
c[p>*FnP  
9T`$gAI  
八. 中期总结 Gi=sJV  
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: Y^Of  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pu|PIdu!08  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +<l6!r2Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }> q%##<n  
UweXz.x7  
Lek!5Ug  
r;>2L'  
ivgV5 )".  
:6}Zo  
九. 简化 Ijg //=  
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。 kn$2_I9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jN3K= MA  
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: O4)'78ATp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }da}vR"iL  
  +-*/&|^等 %4bGI/\/  
2. 返回引用。 pr;n~E 'kq  
  =,各种复合赋值等 6_G[&   
3. 返回固定类型。 c0 I;8z`b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =nVEdRU  
4. 原样返回。 ILN Yh3  
  operator, $,b1`*  
5. 返回解引用的类型。 3I"xuKxc  
  operator*(单目) `, lnBP3D"  
6. 返回地址。 5L?_AUL  
  operator&(单目) ^ gy"$F3{`  
7. 下表访问返回类型。 Jw+k=>  
  operator[] n]3Lqe;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !iNN6-v%  
  operator<<和operator>> ;hf{B7  
/JqNiqvh  
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。 *#n#J[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bjL8Wpk  
%%-?~rjI  
template < typename Left > 3rxB]-  
struct value_return ' ?4 \  
  { 9Sb[5_Q  
template < typename T > M~?2g.o'D  
  struct result_1 *GZ7S m  
  {  T)Uhp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oCxh[U@*D  
} ; cv=H6j]h |  
kd=|Iip;(  
template < typename T1, typename T2 > su}n3NsJ  
  struct result_2 y/.I<5+Bu  
  { HV?Q{X K.b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E"'4=_  
} ; \yE*nZ  
} ; zObrp  
af>^<q  
(nDen5Q|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +Oafo|%  
n:8<Ijrh  
下面我们来剥离functor中的operator() .T\jEH8E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K ; e R)  
6k=*O|r  
return l(t) op r(t) %.rVIc"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z+5%.^Re  
return op l(t) N<N uBtkA  
return op l(t1, t2) nB9(y4  
return l(t) op ,]LsX"u  
return l(t1, t2) op %E"dha JY  
return l(t)[r(t)] 4/N{~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c}G\F$  
F&_b[xso7  
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: Q`zW[Y&]  
单目: return f(l(t), r(t)); V|hr9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~(x"Y\PEu  
双目: return f(l(t)); 0% zy 6{  
return f(l(t1, t2)); gWGh:.*T  
下面就是f的实现,以operator/为例 |44 E:pA  
[r0`D^*=  
struct meta_divide L;i(@tp|v  
  { 9>-]*7  
template < typename T1, typename T2 > >$:_M*5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vo"?a~kY7  
  { M\D25=(  
  return t1 / t2; c\.7Z=D  
} SH5a&OVZhn  
} ; #/ HQ?3h]  
*%n(t+'q  
这个工作可以让宏来做: 5_[we1$P  
r!&}4lHYi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1a tQ9  
template < typename T1, typename T2 > \ I\~sE Jwj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W}P9I&3  
以后可以直接用 zF@ /8#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) il[waUfmD  
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 @ruWnwb  
(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。。。) U.pGp]\Q)G  
PlRcrT"#w  
V)Ze> Pp  
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 Jy P$'v~  
x0||'0I0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K)#6&\0tT  
class unary_op : public Rettype .OZ\ s%h;  
  { Vs9]Gm  
    Left l; *:Uq ;)*  
public :  x-s\0l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y-.aSc53  
34I;DUdcE  
template < typename T > YM&i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CE7{>pl  
      { @;7Ht Z`  
      return FuncType::execute(l(t)); 5"&=BD~D  
    } nP+jkNn3  
2. f8uq  
    template < typename T1, typename T2 > Xu7lV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4l@aga  
      { ,0aRHy_^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `B/74Wa3q  
    } 42=/$V  
} ; vu~7Z;y(<j  
_Jn@+NoO  
i> dLp  
同样还可以申明一个binary_op :KI0j%>2y  
P=m l;xp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P\%aJ'f~  
class binary_op : public Rettype scPvuHzl  
  {  @7J;}9E  
    Left l; d0YQLh  
Right r; t[:G45].-k  
public : ) ):w`^6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +&[X7r<  
dMK\ y4#i  
template < typename T > [6CWgQ%Ue  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /0r6/ _5-.  
      { < 49\B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I+rLKGZC  
    } ~H:.&'E  
]Y3s5#n  
    template < typename T1, typename T2 > Je~`{n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2XrYm"6w  
      { &R3#? 1,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (^$SM uC  
    } ZOy^TR  
} ; !=?Q>mz  
`!C5"i8+i2  
$s,(-C   
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 BOme`0A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WfYC`e7q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yc0_ 7Im?  
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。 _.xicov  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .50ql[En  
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。。。 5UvqE_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -o+; e3#  
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) xzBUm  
下面是修改过的unary_op (/C 8\}Ox  
Asli<L(?`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  q{pa _  
class unary_op S5e"}.]|  
  { eV\VR !!i  
Left l; h"dn:5G:=  
  $ spk.j  
public : tHFBLM  
w~>tpkUB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SA{5A 1  
y)b=7sU  
template < typename T > :_pn|  
  struct result_1 |9]_<X[ic  
  { >njX=r.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {Z#=ppvs  
} ; TH*}Ja^/  
n4o}}tI  
template < typename T1, typename T2 > "ed A  
  struct result_2 newURb,-!  
  { Tb!jIe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _z53r+A  
} ; `{xKU8j^  
n W:Bo#  
template < typename T1, typename T2 > [I=1   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .DHQJ|J-1  
  { [BFPIVD)h]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @j=rS S  
}  RAF do  
6!v$"u|[!'  
template < typename T > I[bWd{i:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VTK +aI  
  { D/puK  
  return OpClass::execute(lt(t)); #1Ie v7w  
} ]r>m{"~E  
?fQ8Ff  
} ; uVa`2]NV r  
&[_D'jm+S0  
tfVlIY<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug oq2-)F2/  
好啦,现在才真正完美了。 Dmr3r[  
现在在picker里面就可以这么添加了: l{hO"fzy  
=L*-2cE6#  
template < typename Right > }B&+KO)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .yQ<  
  { @Wa,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QUWx\hqE  
} ,Gy2$mglB  
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。 BB.120v&N  
^ >#@qMw  
[I78<IJc  
r;GAQH}j_  
 BF /4  
十. bind lCGEd  3  
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。 {}"a_L&[;  
先来分析一下一段例子 afd.v$63  
>)VWXv0  
;OSEMgB1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j9&x# U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 15R:m:T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JdX!#\O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (1)b> 6  
我们来写个简单的。 YqYobL*q/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G!7A]s>C  
对于函数对象类的版本: ]fJ9.Js  
O&r9+r1`  
template < typename Func > q>[}JtXK  
struct functor_trait #2;8/"v  
  { {0 L)B{|  
typedef typename Func::result_type result_type; "89L^I  
} ; 3V3q vd  
对于无参数函数的版本: cQ(,M  
g:Fo7*i  
template < typename Ret > xmHW,#%ui\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =4K:l}}  
  { )|KZGr  
typedef Ret result_type; <=@6UPsn2  
} ; %S<))G  
对于单参数函数的版本: 'W/AYF^5  
UH#S |o4  
template < typename Ret, typename V1 > :.SwO<j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UD_8#DO{m1  
  { U,Th-oU  
typedef Ret result_type; '%*/iH6<U{  
} ; D{^CJ :n  
对于双参数函数的版本: tD6ukK1x  
yLQwG.,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0r]-Ltvl?}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U\dLq&=V  
  { RM#.-gW   
typedef Ret result_type; `2n%Lo?_  
} ; (} Y|^uM,  
等等。。。 #-kx$(''V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  4q\gFFV4  
A{)p#K8  
template < typename Func > NUX$)c  
struct func_return Qk].^'\  
  { _7,4C?  
template < typename T > _cd=PZhI  
  struct result_1 4\m#:fj %  
  { %[BOe4[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r_pZK(G%  
} ; 2E@g#:3  
F,@uYMQs  
template < typename T1, typename T2 > ~> S? m;  
  struct result_2 oFp4* <\  
  { q=;U(,Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x, #?  
} ; 'v%v*Ujf[  
} ; =Iy khrS  
;:8SN&).  
%+L3Xk]m'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d#:7V%]d p  
~Q+J1S]Fs  
template < typename Func, typename aPicker > dQ_yb+<  
class binder_1 OVEQ^\Q5D  
  { 7$7#z\VWu  
Func fn; aR}Il&  
aPicker pk; Nj+g Sa9  
public : t ]P^6jw'  
4Vv$bbu+  
template < typename T > Vs, &  
  struct result_1 /v7o!D1G  
  { C@rIyBj1g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b.QL\$a &  
} ; [cw>; \J  
'h`)6{  
template < typename T1, typename T2 > uex([;y  
  struct result_2 U2*kuP+n  
  { eI=:z/pd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *iXaQuT  
} ; >5j&Q#Bu  
FXFyF*w2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }PxP J$o  
UI74RP  
template < typename T > !]=S A &  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P/T`q:<H   
  { ^d!I{ y#  
  return fn(pk(t)); <E\vc6n  
} YguY5z  
template < typename T1, typename T2 > M6"a w6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VVHL@  
  {  ].3@ Dk  
  return fn(pk(t1, t2)); F3&:KZ!V&m  
} tiTh7qYi9  
} ; Hzojv<c  
xOdL ct  
X oh@(%  
一目了然不是么? TZw['o  
最后实现bind 5~=wia  
gv/yfiA?  
8QN/D\uq  
template < typename Func, typename aPicker > ?/^{sW' |  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q6=>*}Cm6m  
  { :}[ D;cx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *M+CA_I(  
} XseP[  
qz.WF8Sy2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1owe'7\J  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Pt?d+aBtV  
]vq=~x  
十一. phoenix BaOPtBYA:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )C%S`d<%,  
9RJFj?^"  
for_each(v.begin(), v.end(), vKTCS  
( ,<<HkEMS  
do_ 1L<X+,]@  
[ `&g1`vg  
  cout << _1 <<   " , " MFs W  
] f^ 6da6Z  
.while_( -- _1), [OQ+&\  
cout << var( " \n " ) ;#S4$wISw`  
) bVYsPS  
); HOlMj!.  
zmh5x{US1  
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: 5g4xhYl70n  
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 #4ii!ev  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y\{&chuF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *" ,"u;&  
 @po|07  
m'5rzZP  
template < typename Cond, typename Actor > J3AS"+]  
class do_while x<h-F  
  { }d16xp  
Cond cd; D]WU,a[$Bc  
Actor act; {iq)[)n  
public : _`q ei0  
template < typename T > CB>O%m[1  
  struct result_1 k"J=CDP\  
  { yMBFw:/o  
  typedef int result_type; $/;<~Pzi  
} ; q?Av5TFf  
Nzel^~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <!I^xo [  
I=o/1:[-  
template < typename T >  iT&Y9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {ZD'l5jU  
  { {^SHIL  
  do >;OwBzB  
    { c`4i#R  
  act(t); _-bEnF+/0  
  } \C;F5AO  
  while (cd(t)); s+E-M=d0e  
  return   0 ; - u'5xn7  
} OQa;EBO  
} ; iV8O<en&i  
xgv&M:%D-  
bAm ,gP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !nyUAZ9 :  
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。 lv0}d  
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。 Q>[GD(8k  
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。 8WL*Pr 1I  
下面就是产生这个functor的类: + hKH\]  
8i'EO6  
WbDD9ZS  
template < typename Actor >  *"K7<S[  
class do_while_actor ^ G@o} Z  
  { Z*Jp?[##  
Actor act; Pg/$ N5->  
public : ctWH?b/ua  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NlV,] $L1T  
xlU:&=|  
template < typename Cond > K18Sj,]B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3rQ;}<*M  
} ; 0xe*\CAo  
 -p2 =?a  
n8vteGQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g$$j:U*-  
最后,是那个do_ Uv"O'Z  
@I,:(<6  
(L7@ez  
class do_while_invoker @E@5/N6M  
  { @F,8M  
public : !w-`:d?  
template < typename Actor > hh ynB^o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NY!"?Zko  
  { Th[Gu8b3  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?v$kq}Rg  
} j[y,Jc h  
} do_; zM*PN|/%sH  
3 h~U)mg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %V3xO%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U6Ws#e  
最后来说说怎么处理break和continue )>~d`_$dt  
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。 &H<n76G  
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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