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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?`nF"u>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  ^vPt Ppt  
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, fCMH<}w  
\xH#X=J  
tp3>aNj  
t ._PS3  
  class filler jDp]}d|f)  
  { _Gf.1Bsf@S  
public : x=>+.'K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6T}bD[h4?  
} ; uh~/ybR  
[\ M=w7  
!*0\Yi,6  
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: a:o Z5PX=  
2 o`a^'Iw  
T41&;?-  
4DVkycM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w>IYrSaa>  
Ufz& 2  
iI[Z|"a21  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eB:OvOol*^  
D&{ 7Av  
Y2 &N#~l*  
C*}TY)8  
二. 战前分析 ({ 7tp!@  
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。 _jw A_  
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 ) 0x* >;"o  
LF'M!C9|  
\8uPHf_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lc|5&<8ZG1  
  /* --------------------------------------------- */ zfE;)K^"  
vector < int *> vp( 10 ); d9XX^nY.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vrf+ ~KO7  
/* --------------------------------------------- */ ^@ GE1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +w-UK[p  
/* --------------------------------------------- */ 1n! Jfs U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 27-<q5q  
  /* --------------------------------------------- */ # E'g{.N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Jy'ge4]3  
/* --------------------------------------------- */ {4Q4aL(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M%wj6!5  
XelY?Ph,,  
P-L<D!25  
_wWh7'u~G  
看了之后,我们可以思考一些问题: "HW~|M7>(  
1._1, _2是什么? DT #1*&-  
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。 9$,?Grw~  
2._1 = 1是在做什么? =KwG;25hX  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +[9~ta|j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 W'\{8&:!  
"Hmo`EB0  
OHzI!,2]  
三. 动工 >JFAE5tj&2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XF1x*zc  
byM/LE7)  
?lzg )88I  
[{_JO+)+n  
template < typename T > ,MwwA@,9-  
class assignment or/Y"\-!  
  { ZoB?F  
T value; -OZRSjmY  
public : VrhG=CK  
assignment( const T & v) : value(v) {} TL+a_]3@  
template < typename T2 > 6hSj)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  PA"xb3@I  
} ; q('O@-HA  
@B$ Y`eK\  
8 vB~1tl;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \LRno3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L<Q1acoZm  
#rzq9}9tB  
Q"CZ}B1<  
GVZ/`^ndM  
  class holder @* L^Jgn  
  { /ocdAW`0  
public : HE+y1f]  
template < typename T > H$Fz{[[u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w :Fes  
  { GiB3.%R`  
  return assignment < T > (t); r4jW=?|  
} = LuH:VM&  
} ; %MgQ.  
Os9xZ  
$k*E^~qT  
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: [#n ~ L6  
i NzoDmE*  
  static holder _1; @! ^c@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q~.\NKc  
_h7!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GDP@M)~6*  
而不用手动写一个函数对象。 V;ZyAp  
^x %yIS  
mkTf}[O  
u&".kk  
四. 问题分析 BqK|4-Pf  
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。 +"Ek? )?  
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。 ( }5k"9Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N%/Qc hu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <WtX> \]l(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c*K-?n9YMz  
eI8^T?  
五. 问题1:一致性 jE2k\\<a  
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?| =El.uBz{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "EF: +gi#"  
pNr3u  
struct holder YMad]_XOP  
  { ZU7e1VaZM  
  // <^|8\<J  
  template < typename T > Fe%Q8RIh_  
T &   operator ()( const T & r) const 2X;,s`)  
  { {_|~G|Z  
  return (T & )r; ' ~lC85  
} o5mt7/5[i  
} ; .RH}/D  
}3j/%oN.(  
这样的话assignment也必须相应改动: e(x1w&8dB  
Z%6I$KAN8  
template < typename Left, typename Right > CspY+%3$  
class assignment tn+i5Eso  
  { oat*ORL  
Left l; 0wB ?U~  
Right r; G<9MbMG  
public : -lRXH7|X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cgc| G  
template < typename T2 > $T tCVR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x&+/da-E/5  
} ; b)(#/}jMkD  
!FZb3U@  
同时,holder的operator=也需要改动: {6~v oVkj  
;:vbOG#aSN  
template < typename T > HGs.v}@&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6Y)'p .+g  
  { }I}RqD:`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bk}.^m!  
} Dsw(ti`@  
U P GS  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~A}"s-Kq5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WM*[+8h  
zIf/jk  
return l(rhs) = r; 0qnToV;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {1'XS,2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5Lo{\7%  
K:c5Yq^  
template < typename Tp > j5|PQOK  
class constant_t y'*^ '  
  { pjvChl5  
  const Tp t; dMCV !$  
public : l6:k|hrm;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &7,Kv0j}  
template < typename T > BR8z%R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -1Yt3M&  
  { ':R)i.TS  
  return t; p )etl5  
} ~=aGv%vX  
} ; ,u-i9`B  
6P;IKOv^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |#^u%#'[2  
下面就可以修改holder的operator=了 -d[9mS  
LUna stA^  
template < typename T > T12?'JL^r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k]u0US9/  
  { 5]:fkx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q6Vy}  
} X<Rh-1$8F  
[(B A:x1  
同时也要修改assignment的operator() c|X.&<lX  
QxwZ$?w%  
template < typename T2 > 8E H# IiP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yd]W',c  
现在代码看起来就很一致了。 h$)!eSu  
y>'^<xk  
六. 问题2:链式操作 %0YwaxXPn7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $2A%y14  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @ eqVu g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  gG1%.q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b7E= u0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sg;G k/]  
oL1m<cQo9  
template < typename T > ,@tY D(Z  
struct result_1 WEFYV=I\  
  { T;w%-k\<r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @aN<nd`q)  
} ; G#ZU^%$M,  
Z Mids"Xdf  
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: NC)Iu  
:/c=."z.  
template < typename T > SSY E&  
struct   ref M&Sjo' ( .  
  { tu#VZAPW@  
typedef T & reference; d&&^_0O  
} ; +e);lS"+/  
template < typename T > 5&D)W>{d  
struct   ref < T &> Li(}_  
  { l3R`3@  
typedef T & reference; YQ}Rg5 o  
} ; x[U/ 8#f&  
Z)<ljW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x* *]@v"g  
{"S"V  
template < typename T > lZ.x@hDS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ac 0C,*|^  
  { I7ZY9W(S  
  return l(t) = r(t); @G+Hrd6  
} ;:,hdFap  
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。 |'9%vtbM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \`}Rdr!p%  
~McmlJzJG  
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 dnTB$8&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xQ\/6|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TCYjj:/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |6'(yn  
最后的布局是: lyNa(3  
                Add GGo)k1T|)  
              /   \ Q*&>Ui[&  
            Divide   5 *%5 .{J!  
            /   \ 6*8"?S'  
          _1     3 NNLZ38BV7  
似乎一切都解决了?不。 hNgbHzW  
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。 3/>T/To&2  
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。 3}e-qFlV8,  
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: 43-mv1>.  
B{$4s8XU  
template < typename Right > T4dLuJl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /yPFts_q  
Right & rt) const 1wP#?p)c  
  { JwG$lGNJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3>Y G  
} LsH&`G^<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'Vq <;.A  
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。 #Jp_y|  
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。 1"? 3l`i  
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。 I4 {uw ge  
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。 ATl.Qku@  
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? WP[h@#7<  
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: gw' uY$  
^0vK >  
template < class Action > x O?w8*d  
class picker : public Action lx _jy>$}r  
  { n6 D9f~8"  
public : XgL-t~_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CeQL8yJ;  
  // all the operator overloaded ~R^~?Y%+<  
} ; h&@ A'om~  
QY2/mtI  
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。 $I*ye+a*{q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: aVkgE>  
9RA~#S|(T  
template < typename Right > qd$Y"~Mco  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r+%:rFeX  
  { %+Hhe]J ld  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *+|D8xp  
} ?^I\e{),c  
=nPIGI72VO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Wm ri%  
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。 GF 4k  
) H=}bqn  
template < typename T >   struct picker_maker "<['W(  
  { `w/:o$&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pT3p!/pl3  
} ; %c+`8 wj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }nh!dVA8lh  
  { *Iy5 V7`KU  
typedef picker < T > result; Mn$w_Z?  
} ; +9mE1$C  
 B=)&43)\  
下面总的结构就有了: MzUNk`T @  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /$ a>f>EJ  
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。 m# y`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uWm,mGd9  
至此链式操作完美实现。 ((KNOa5  
f3_-{<FZ  
P`z#tDT^"  
七. 问题3 R(YhVW_l  
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。 H}v.0R  
R`M>w MLH  
template < typename T1, typename T2 > aqL#g18  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Bwr\]%$P  
  { yC%zX}5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >i&"{GZ  
} War<a#0  
TpnJm%9`)t  
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: ai,\'%N  
4Js2/s  
template < typename T1, typename T2 > K<k!sh   
struct result_2 #>O!N  
  { !4;A"B(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6t zUp/O  
} ; (RXOv"''=  
5(9SIj^O  
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? qKt*<KGeY  
这个差事就留给了holder自己。 >z{*>i,m1  
    O_v8R7 {  
6_UCRo5h%  
template < int Order > ] o!r K<  
class holder; XK*55W &og  
template <> o7 :~C]  
class holder < 1 > xi+bBqg<.K  
  { qu8!fFQjYL  
public : t(~V:+W9  
template < typename T > /z=xEnU#  
  struct result_1 W|2o^ V  
  { :| s  
  typedef T & result; g3V bP  
} ; iX&eQ{LB  
template < typename T1, typename T2 > kjj4%0"  
  struct result_2 j\I{pW-  
  { ,(&p "O":  
  typedef T1 & result;  dmR>u  
} ; |\}&mBR  
template < typename T > 9#;GG3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pA%}CmrMq  
  { Os90fR  
  return (T & )r; 6%-RKQi  
} ?IN'Dc9&%-  
template < typename T1, typename T2 > )7aUDsu>4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v3*y43  
  { TmS-w  
  return (T1 & )r1; _YK66cS3E/  
} X[SdDYMY  
} ; $q$G  
@sr~&YhA  
template <> Sux/='  
class holder < 2 > Y:?cWO  
  { t6,bA1*5y  
public : jW8,}Xs  
template < typename T > < NRnE8:  
  struct result_1 !=3Ce3-  
  { \PzJ66DL!  
  typedef T & result; G(3wI}  
} ; Vr ^UEu.w?  
template < typename T1, typename T2 > R9&3QRW|  
  struct result_2 uGc0Lv4i/  
  { Bs3M7z RG  
  typedef T2 & result; m ?e::W  
} ; S{Q2KD  
template < typename T > #FhgKwx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5r` x\  
  { sd5)We  
  return (T & )r; M*-]<!))7  
} ?on EqH>  
template < typename T1, typename T2 > FX  %(<M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c;B:o  
  { 9 _b_O T  
  return (T2 & )r2; <\'aUfF v  
} |V&E q>G  
} ; W]oILL"d  
/8? u2 q  
xG1(vn83gq  
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> >。 8Q(A1U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,Dy9-o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,@]*Xgt=  
0t?g!  
return l(i, j) = r(i, j); N[zR%(YS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0O!A8FA0  
@b9qBJfQ  
  return ( int & )i; xdgbs-a)  
  return ( int & )j; 5 D <  
最后执行i = j; .Q!pQ"5  
可见,参数被正确的选择了。 _oE 7<  
z^o7&\:  
{rzvZ0-j}  
w y&yK*w  
FM"[:&>  
八. 中期总结 7P:/ (P  
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: jSQM3+`b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "#.L\p{Zy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tRbZX{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0C4Os p  
) S-Fuq4i4  
+O4//FC-"  
()ww9L2  
IqFmJs|C  
AHzm9U @  
九. 简化 [M2xF<r6t  
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。 -HvJ&O.V$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zHD 8 \*  
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: `0`#Uf_/$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (@NW2  
  +-*/&|^等 eB9F35[  
2. 返回引用。 Flaqgi/j  
  =,各种复合赋值等 : cPV08i  
3. 返回固定类型。 y/>Nx7C0=2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >@EwfM4[e  
4. 原样返回。 EX@Cf!GjN  
  operator, rX22%~1  
5. 返回解引用的类型。 ddY-F }z~  
  operator*(单目) Pf~0JNnc  
6. 返回地址。 TVVu_ib  
  operator&(单目) b_)SMAsO7  
7. 下表访问返回类型。 C'PHbo:  
  operator[] 1U(!%},  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wj8\eK)]L  
  operator<<和operator>> >:OP+Vc  
!1mAq+q!  
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。 v}<z_i5/C.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bYYjP.rcF  
@h\i<sh!^  
template < typename Left > !Pu7%nV.  
struct value_return jX,A.  
  { KVHK~Y-G  
template < typename T > F.D6O[pZ  
  struct result_1 a YY1*^  
  { mhF@S@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g` ,(O  
} ; Q'[~$~&`  
W$` WkR  
template < typename T1, typename T2 > #2+hu^Q-  
  struct result_2 0Qg%48u  
  { =H"%{VeC5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~]BR(n  
} ; 9lX[rBZ  
} ; /x /W>J2  
eTt{wn;6  
}dSFv   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nZ`=Up p)  
{ h;i x  
下面我们来剥离functor中的operator() 8g/r8u~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K,*IfHi6[  
O>ZJOKe  
return l(t) op r(t) r?x~`C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XlGB`P>?KD  
return op l(t) efh1-3f  
return op l(t1, t2) 5 d|+c<  
return l(t) op wDs#1`uTq  
return l(t1, t2) op =OR&,xt  
return l(t)[r(t)] [{J1b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] & aF'IJC  
7wqD_Xr  
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: ) |hHbD^V  
单目: return f(l(t), r(t)); t;[Q&Jl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B^hK  
双目: return f(l(t)); sk. rJ  
return f(l(t1, t2)); U9AtC.IG!  
下面就是f的实现,以operator/为例 *OZ O} i  
16I(S  
struct meta_divide 4W+nS v  
  { q5w)i  
template < typename T1, typename T2 > qxD<mZ@-R0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tQ4{:WPG  
  { ^[zF IO  
  return t1 / t2; ;}k_2mr~  
} j0jam:.p  
} ; !?)iP  
..^,*  
这个工作可以让宏来做: c>Ljv('bj  
fGLOXbsA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5{6ebq55"  
template < typename T1, typename T2 > \ 4>@-1nt}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4U:+iumy2  
以后可以直接用 JGk,u6K7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o=(>#iVM  
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 GgjBLe=C  
(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。。。) #kGxX@0  
%n #^#:   
<kor;exeJ  
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 ~ .Eln+N  
';7|H|,F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^A$~8?f  
class unary_op : public Rettype ihhnB  
  { ? 5 V-D8k  
    Left l; l+ <x  
public : Wkv **X}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [G|2m_  
VbX$i!>8  
template < typename T > Bj7\{x,?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _V|'iz9.  
      { ^q$vyY   
      return FuncType::execute(l(t)); O"9f^y*  
    } ^ihXM]1{G  
XT_BiZ%l5O  
    template < typename T1, typename T2 > Xl*-A|:j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YKvFZH)  
      { .< vg[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AjANuyUaP  
    } C5RDP~au  
} ; e@,,;YO#4  
0I?3@Nz6  
)SUN+YV^  
同样还可以申明一个binary_op Da-(D<[0  
|H_)u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6l vx  
class binary_op : public Rettype v V^GIWK  
  { iK %Rq  
    Left l; Jp-ae0 Ewa  
Right r; n"K7@[d  
public : UXk8nH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MthThsr7  
LMG\jc?,  
template < typename T > >;3c; nf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2aje$w-  
      { }lb.3fqiA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (kuZS4Af  
    } "^D6%I#T  
VD3[ko  
    template < typename T1, typename T2 > M7> \Qk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >aWJ+  
      { sTqB%$K}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zuPH3Q={  
    } e#OU {2X  
} ; w9PY^U.Y3e  
4 z`5W,  
(_08?cN  
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 O46/[{p+8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  Fszk?0T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /&dt!.WY^  
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。 5k(#kyP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &L?Dogo  
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。。。 PYf`a`dH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Bm7GU`j"  
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) XN0Y#l  
下面是修改过的unary_op WE7l[<b  
|#B"j1D,H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3*TS 4xX  
class unary_op W%W. +f  
  { e](=)h|  
Left l; h5gXYmk  
  %dU}GYL_  
public : o|W? a#_\  
?f`-&c;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;~bn@T-  
gZUy0`E  
template < typename T > ckk[n  
  struct result_1 B<RONQj_  
  { \}=b/FL=U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %ze1ZWO{  
} ; D+3Y.r 9  
]>L]?Rm  
template < typename T1, typename T2 > Em;b,x*U  
  struct result_2 a=FRJQ8S  
  { 9-^p23.@[j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [mPdT^h  
} ; ,f+5x]F?m  
jQ)>XOok  
template < typename T1, typename T2 > o4;Nb|kk9+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q2NnpsA^6  
  { uLM_KZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $hQg+nY.  
} ? ^CGJ1  
Ag6 (  
template < typename T > eeZysCy+DY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F/SsiUBS  
  { :gq@/COo(  
  return OpClass::execute(lt(t)); E3skC%}  
} BfT,  
q4iD59yd)S  
} ; i@Zj 7#e*  
X^5"7phI@  
~,68S^nP)H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _vV&4>  
好啦,现在才真正完美了。 ;-GzGDc~0  
现在在picker里面就可以这么添加了: PX2k,%  
bV*zMoD#  
template < typename Right > x,gE$dNzy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t=rAc yNM  
  { JlQT5k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @:9fS  
} $3.vVnc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o`mIi  
l\;mP.!  
YG~ o  
E 'JC  
(Q8 ?)  
十. bind pptM &Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !5%5]9'n@*  
先来分析一下一段例子 ]Y&)98  
L1kM~M  
C'czXZtn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2{B(j&{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S?7V "LF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 - (_e=3$  
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。 nH>V Da  
我们来写个简单的。 eSX[J6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j8Q5d`  
对于函数对象类的版本: )ko{S[gG  
TDFO9%2c  
template < typename Func > 3zTE4pHzu+  
struct functor_trait 3V Mh)  
  { 20l_ay  
typedef typename Func::result_type result_type; Z1$];Q\cX  
} ; bV$8 >[`  
对于无参数函数的版本: 2PR7M.V 7  
*rn]/w8ZW  
template < typename Ret > MkW1FjdP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vDW&pF_eI>  
  { ;eW'}&|LV  
typedef Ret result_type; H*{k4  
} ; dmaqXsU8q  
对于单参数函数的版本: Vv]$\`d#  
EARfbb"SG7  
template < typename Ret, typename V1 > `Ix s7{&jU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IQw %|^  
  { aXIB) $1  
typedef Ret result_type; Vo9>o@FlLM  
} ; 4", )zDk  
对于双参数函数的版本: A3"1D  
0n*rs=\VG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9eGCBVW:*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =s0g2Zv"\  
  { ] ^; b  
typedef Ret result_type; eA1k)gjE  
} ; niYz9YX  
等等。。。 }2Cd1RnS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W1?!iE~tO  
$v:gBlj%"  
template < typename Func > x/%7%_+'  
struct func_return KP=D! l&q  
  { v~V;+S=gz  
template < typename T > nY{i>Y  
  struct result_1 gH i~nEH  
  { J[}gku?C;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !K3i-zY  
} ; 1 [fo'M  
uX<+hG.n}  
template < typename T1, typename T2 > oUQGLl!V  
  struct result_2 n2n00%Wu[  
  { 'bB>$E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j6tP)f^tD  
} ; 7szls71/=  
} ; m x3}m?WQ  
W il{FcHY  
R=\v3m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <G\ <QV8W  
a3O nW\N  
template < typename Func, typename aPicker > >"cr-LB  
class binder_1 x*unye7  
  { gf0PMc3l  
Func fn; DH\wDQ  
aPicker pk; s8t f@H4r  
public : iD%qy/I/  
k(zs>kiP  
template < typename T > Y*Y&)k6 t  
  struct result_1 x 8 f6,  
  { ,3:QB_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4dW3'"R"L  
} ; 7'_nc!ME  
':,>eL#+uV  
template < typename T1, typename T2 > HR[Q ?rg  
  struct result_2 UG6M9  
  { &}zRH}s;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LkaG8#m1R  
} ; {hxW,mmA  
k?^%hO>[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cICHRp&&  
_kh>Z  
template < typename T > PdR >;$1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h=hoV5d@  
  { 2[.5oz`  
  return fn(pk(t)); --Oprl  
} ?#4+r_dP  
template < typename T1, typename T2 > 0HjJaML  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *7\W=-  
  { GL/  KB  
  return fn(pk(t1, t2)); ?hKm&B;d  
} =h(7rU"Yz  
} ; fzl=d_  
-eUV`&[4  
pXssh  
一目了然不是么? Bk+{}  
最后实现bind 6mwvI4)  
"s% 686Vz  
1c'79YU  
template < typename Func, typename aPicker > :H{Bb{B%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .XIr?>G  
  { T\jAk+$Jo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U>oW~Z  
} &%6NQWW  
N.jA 8X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E$w#+.QP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )R~a;?T_c0  
iNXFk4  
十一. phoenix >ZX|4U[$P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Oohq9f#!  
au}s=ua~i  
for_each(v.begin(), v.end(), `6P?G|'   
( .W$ sxVXB  
do_ ZlrhC= 0  
[ =C#*!N73  
  cout << _1 <<   " , " <iRWd  
] r4EoJyt  
.while_( -- _1), E.9^&E}PG  
cout << var( " \n " ) BO"qD[S  
) |e:rYLxm:  
); l/M[am  
4Ppop  
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: u7[pLtOwN  
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 $.9 +{mz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2Q}7fht  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YIO.yN"0  
/w0w* n H  
Si]X rub  
template < typename Cond, typename Actor > dkpQ ZXi9%  
class do_while ~~@y_e[N#l  
  { 1) 'Iu`k/  
Cond cd; ZB$NVY  
Actor act; {<!hlB  
public : e:BDQU  
template < typename T > I qx84  
  struct result_1 mVt3WZa  
  { 6P^hN%0  
  typedef int result_type; e+{BJN vz  
} ; jI A#!4  
6m@0;Ht  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~XKZXGw  
Bh,Q8%\6  
template < typename T > :xtT)w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ni<[G0#T  
  { >x*)GPDa  
  do &Q~)]|t  
    { >4M<W4  
  act(t); ,WGc7NN`  
  } 6<PW./rk:  
  while (cd(t)); Wt:~S/l  
  return   0 ; bOb Nc  
} ^o bC4(  
} ; vzG ABP  
.lr5!Stb  
%mu>-hac  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t H,sql)  
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。 ) $J7sa  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D7gHE  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 JRo;(wqZ  
下面就是产生这个functor的类: ]w-.|vx  
=+\$e1Mb*  
FB_NkXR  
template < typename Actor > (kY@7)d'e  
class do_while_actor 2lo:a{}j  
  { e5 3,Rqi)@  
Actor act; =J xFp, Xr  
public : WL:0R>0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (0}j]p'w  
_*n)mlLln  
template < typename Cond > R>HY:-2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ai9  
} ; "k, K~@}  
LQ>$ >A(  
xl,ryc3J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [T]Bfo  
最后,是那个do_ $+jy/:]D  
\Z'/+}^h  
}*Zo6{B-  
class do_while_invoker _Jy,yMQ^[_  
  { Eu4 &-i  
public : 37jQ'O U  
template < typename Actor > 2LZS|fB9o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RY<%'\A`~  
  { Y/D -V  
  return do_while_actor < Actor > (act); *IqVY&  
} /ao<A\KR  
} do_; xW0Z'==  
nALnB1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0 Z8/R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QoseS/  
最后来说说怎么处理break和continue Y;g% e3nu  
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。 --A&TV  
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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