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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l |c#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,dM}B-  
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, { ke}W  
mPy=,xYyC  
G92Ya^`  
pPNU0]/  
  class filler Q^qdm5}UkW  
  { R7 )2@;i  
public : 6ZCSCBW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P O,mg?JG(  
} ; \/Z?QBFvz  
'7UW\KEB[}  
M}]E,[  
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: 4#oLf1  
ppjS|l*`  
4]F:QS% x  
n-P)X<\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #G;0yB:76  
J1Ay^*qRU  
?n 9<PMo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yaiw|j`A  
M~Tx 4_t  
t<Iy `r7 1  
F|t3%dpj  
二. 战前分析 }6;v`1Hr  
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。 Z9MT, "  
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 -^i[   
IXaF(2>  
MY]Z@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a&3pPfC  
  /* --------------------------------------------- */ l0^~0xlED  
vector < int *> vp( 10 ); Gy+/P6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Gf(|?" H  
/* --------------------------------------------- */ T( UPWsj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  Hy _ (  
/* --------------------------------------------- */ w^e5"og]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >}tm8|IHoo  
  /* --------------------------------------------- */ cN}Aeo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @ j/UDM  
/* --------------------------------------------- */ :`~;~gW<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BB&7VSgc-  
<<,YgRl2  
95 7Cr  
8.S&J6  
看了之后,我们可以思考一些问题: .Du-~N4\  
1._1, _2是什么? T2Q`Ax7  
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。 }pOem}  
2._1 = 1是在做什么? 1'O++j_%y  
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。 T) ZO+}  
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。 2 1b  
.DzFt c  
v##k,R.d  
三. 动工 $IZ02ZM$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PyOj{WX>W  
n&? --9r  
D<-MbK^S  
j06q3N"  
template < typename T > n-/ {H4\  
class assignment cO]_5@#f'8  
  { $e bx  
T value; |yqL0x0\l  
public : 'G6g yO/K  
assignment( const T & v) : value(v) {} I\%a<  
template < typename T2 > S?ypka"L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '&XL|_Iq  
} ; w}wABO  
Y8 c#"vm(  
WInfn f+'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ws!pp\F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qhFWQ1W  
mBQA~@ }  
T$p!I RPt  
7rF )fKW  
  class holder m&o6j>C  
  { xc4g`Xi  
public : N:"S/G>r ;  
template < typename T > =UGyZV:z5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4<j)1i=A  
  { N- !>\n  
  return assignment < T > (t); v}vwk8  
} = ;hz,+  
} ; 4f)B@A-  
|ia#Elavo  
] LcCom:]  
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: wZ&l6J4L  
q5@N//<DNN  
  static holder _1; )Z.v fc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3sh}(  
2P`Z >_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :5YL!D/&  
而不用手动写一个函数对象。 DZ-2Z@{PX  
C;mcb$@  
Pv- i.  
reBAxmt   
四. 问题分析 ~pv|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Y (a0*fh  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >s 5i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i?{cB!7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 16J" QUuG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ><t4 f(d  
8>\tD  
五. 问题1:一致性 J@ CKgE  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| F.]D\"0`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M<nKk#!+h  
';>]7oT`  
struct holder & xAwk-{W  
  { T[M:%vjYF  
  // VLdQXNg9W"  
  template < typename T > y.iA]Ikz  
T &   operator ()( const T & r) const wFe?0u  
  { @%aU)YDwi  
  return (T & )r; Q%_QT0H9Kz  
} dH5 Go9`~R  
} ; 4l2/eh]Hc(  
H ~VeY\:w  
这样的话assignment也必须相应改动: bS1?I@  
)#(6J  
template < typename Left, typename Right > >}"9heF  
class assignment -nHt6AbqP  
  { K:<j=j@51  
Left l; [w1 4hHnq  
Right r; pXoD*o b  
public :  ktA5]f;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x6qQ Y<>  
template < typename T2 > Whd\Ub8(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u~]O #v  
} ; uK6'TJ  
#YiphR&  
同时,holder的operator=也需要改动: 51sn+h<w  
:637MD>5lO  
template < typename T > MWl2;qi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )z" .lw  
  { %X5p\VS\7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mqt$'_M  
} ~;V5*t  
L?Fb}  
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。 H Q_IQ+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ++gWyzD  
762c`aP_(  
return l(rhs) = r; _ SuW86  
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。 :{g;J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &1 BACKu  
6zZT5 Kn  
template < typename Tp > )/p=ZH0[  
class constant_t D\4pLm"!v  
  { Pg''>6w>  
  const Tp t; hy]8t1894  
public : at )m*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2FE13{+f  
template < typename T > ;%ng])w=;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6?BV J  
  { ~LfFLC  
  return t; @'~7O4WH  
} +{r~-Rn3  
} ; _k|k$qxE  
w$evAPuz^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5qL;@Y  
下面就可以修改holder的operator=了 znkc@8_4  
Ux!q(9<_  
template < typename T > <Od5}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (g*mC7 HN  
  { y0R9[ ;b07  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %(X^GL  
} :'$V7LZ5  
yt4sg/] :  
同时也要修改assignment的operator() .',d*H))E7  
_kZ&t_]  
template < typename T2 > ,Qh9}I7;C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .3 S9=d?  
现在代码看起来就很一致了。 !^x;4@Ejm  
P-_2IZiz  
六. 问题2:链式操作 _qf$dGqc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  p[8H!=`K  
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。 _g]h \3  
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。 =e"RE/q2  
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。 _, r6t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !q[r_wL  
d1>L&3HKx  
template < typename T > <*@!>6mS  
struct result_1 Htm;N2$d  
  { 9}|t`V"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1]wo    
} ; (RBB0CE  
wlEmy.)H  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2~ y<l  
+'"NKZ.>TT  
template < typename T > = tY%k!R  
struct   ref 89YG `  
  { 7csMk5NU'<  
typedef T & reference; er0y~  
} ; S^:7V[=EgI  
template < typename T > =KW~k7TaN  
struct   ref < T &> 3>#io^35  
  { y;VmA#k`  
typedef T & reference; !E~czC\p6  
} ; K9_@[}Ge  
lhBu?q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (J5M+K\H  
+ZJ1> n  
template < typename T > >*1YL)DBT\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QD;:!$Du  
  { N+zR7`AG8  
  return l(t) = r(t); y(yBRR  
} mNPz%B  
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。 rebWXz7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !a7YM4D  
Y?4N%c_;  
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 j-k]|0ea}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lbj_ if;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 303x|y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4vMjVbr  
最后的布局是: /_V4gwb}|-  
                Add r:Ok z  
              /   \ 5gZ *  
            Divide   5 *lBX/O`=  
            /   \ l}XnCOIT,  
          _1     3 %g7B*AX]  
似乎一切都解决了?不。 ,xg(F0q  
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。 ;0nL1R]w(  
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。 C4|H 5H  
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: yaK4% k  
_m#P\f'p  
template < typename Right > ?#|in}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const suFO~/lRno  
Right & rt) const `##^@N<P  
  { ,H@ x.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |6w {%xC?"  
} PcEE@W9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jP )VTk_  
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。 ;tWi4iT+.  
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。 _53N uEM1  
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。 (BZd%!  
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。 4Ep6vm X  
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;%-}#$  
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: G8@LH   
S20E}bS:>  
template < class Action > wT&P].5n  
class picker : public Action 13MB1n  
  { g]PC6xr38  
public : 3|vZ `}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4=ZN4=(_[  
  // all the operator overloaded tREC)+*\  
} ; S!g0J}.z  
S*(n s<L  
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。 (2'q~Z+>'  
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: ?dQ#%06mn  
)'e9(4[V1  
template < typename Right > wQrD(Dv(yA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wiM-TFT~  
  { !UX7R\qu|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FK,Jk04on  
} dRXdV7-!  
;s w3MRJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'ExTnv ~  
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。 ZnRE:=  
ke5_lr(  
template < typename T >   struct picker_maker WbHI>tt  
  {  4FcY NJq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Yp6% @c6\  
} ; 2-DJ3OL]k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )"&\S6*!  
  { .!Q?TSQ+{!  
typedef picker < T > result; "/zDcZbL;  
} ; E )%r}4u>  
)B5(V5-!|  
下面总的结构就有了: |&\cr\T\r  
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。 l1D"*J 2`  
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。 DTM xfQdk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~.TKzh'eB  
至此链式操作完美实现。 ziG]BZ  
S3Sn_zqG  
Kz9h{ Tu4  
七. 问题3 @EGUQ|WL^  
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。 LO;Z3Q>#0  
d<>jhp5el  
template < typename T1, typename T2 > J7$JW3O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T`r\yl}  
  { <UBB&}R0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q=.j>aM+_  
} R\>=}7  
.6y(ox|LL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k+As#7V  
t zSg`7H!  
template < typename T1, typename T2 > ?KXgG'!!  
struct result_2 & <Jvaf_=  
  { 9|&%"~6'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .> |]Lo(=l  
} ; M{M?#Q  
= RQ\i6Y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? uf}Q{@Ab  
这个差事就留给了holder自己。 rR 3(yy0L  
    z9P;HGuZ  
}Oh@`xTxt  
template < int Order > etLA F  
class holder; a?ii)GGq  
template <> =U<6TP]{  
class holder < 1 > I DtGtkF  
  { Zmr*$,v<y  
public : sp&)1?!M  
template < typename T > gj<Y+Dv>  
  struct result_1 p/%B>Y >  
  { CsW*E,|xyP  
  typedef T & result; 8CN 0Q&|  
} ; S1a}9Z|  
template < typename T1, typename T2 > xN]88L}Tn  
  struct result_2 4XsKOv  
  { 2Uq4PCx!  
  typedef T1 & result; I\oI"\}U  
} ; OA\ *)c+F  
template < typename T > bF{14F$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8A3!XA  
  { ]Qb85;0)  
  return (T & )r; Q]2v]PJ6"  
} _9Y7. 5  
template < typename T1, typename T2 > d&[.=M\E8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ex3V[v+D(  
  { @&E{ L  
  return (T1 & )r1; *Zi:^<hv  
}  C#x9RW  
} ; c=A)_ZFg  
LG3:V'|  
template <> %$.]g  
class holder < 2 > {Tym#  
  { p?+*R@O  
public : Xv1mjHZCC  
template < typename T > PgF7ug%,@C  
  struct result_1 h>[][c(b  
  { -jOCzp  
  typedef T & result; |XdkJv]  
} ; 7L\kna<  
template < typename T1, typename T2 > v3{[rK}  
  struct result_2 h(VF  
  { p 6FPdt)  
  typedef T2 & result; W2\ Q-4D  
} ; TWFi.w4pY  
template < typename T > ^@0-E@ {c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +r 2\v  
  { WSPlM"h  
  return (T & )r; `&-)(#  
} yhi6RDS  
template < typename T1, typename T2 > 235wl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 56R)631]p  
  { 8!uqR!M<C  
  return (T2 & )r2;  'WW['  
} .^J7^ Ky,  
} ; yAt,XG3  
\.7O0Q{  
E5}wR(i,4  
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> >。 l;gj],*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NFQR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "L p"o  
.`ppp!:a4  
return l(i, j) = r(i, j); ,`lVB#|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^%qh E8  
.g6DKjy>  
  return ( int & )i; M~1 n#  
  return ( int & )j; x>yeF,q1  
最后执行i = j; 8O5@FU 3  
可见,参数被正确的选择了。 'F665  
+ ^9;<>P  
i+z;tF`  
0$9I.%4jAJ  
CdN,R"V0$@  
八. 中期总结 @Yy:MdREA  
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: mjd9]HgN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D>c-h)2|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oqOXRUy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E'g2<k  
>{dj6Wo  
mfNYN4Um6  
dU~DlaEy(  
Fq<;-  
2-3|0<`  
九. 简化 6jIW)C  
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。 jBvZ>H+w~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *qLOr6  
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: ){.J`X5r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IiV#V  
  +-*/&|^等 G 39  
2. 返回引用。 Tmo+I4qoL  
  =,各种复合赋值等 ktr l|  
3. 返回固定类型。 Hlw0i a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,DT =(  
4. 原样返回。 cQaEh1n  
  operator, W~1MeAI  
5. 返回解引用的类型。 Z-!W#   
  operator*(单目) #z\{BtK  
6. 返回地址。 ?V}AwLX}  
  operator&(单目) ^'|\8  
7. 下表访问返回类型。 VvO/  
  operator[] Wkk=x&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hkO)q|1  
  operator<<和operator>> +C{ %pF  
[akyCb  
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。 Us ]Uy|j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cXO_g!&2A  
c !ybz{L  
template < typename Left > "/)}Cc,L  
struct value_return  'S f  
  { ZR3x;$I~4  
template < typename T > ^%v<I"<Uq5  
  struct result_1 xpf\S10e  
  { 3eV(2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 43mV~Oj  
} ; J jCzCA:K_  
uxq!kF'Ls  
template < typename T1, typename T2 > $h Is ab_  
  struct result_2 Z' 0Gd@/  
  { $?OuY*ZeY9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a/.O, &3  
} ; eTc0u;{V  
} ; )p MZ5|+X  
G;+hc%3y  
-L/5Nbup  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Sdc;jK 9d!  
$+Hv5]/hb  
下面我们来剥离functor中的operator() 5Dy800.B2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~%4#R4&  
&8Cuu$T9)  
return l(t) op r(t)  KUfk5Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0VV1!g  
return op l(t) N~ -N Q  
return op l(t1, t2) %^=fjJGV{~  
return l(t) op Fc;)p88[  
return l(t1, t2) op `A\ !Gn?   
return l(t)[r(t)] y?-wjJS>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T|p$Ddt`+  
'iN8JO>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 877>=Tp |  
单目: return f(l(t), r(t)); <R:KR(bT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T8.@ }a  
双目: return f(l(t)); OC'cP[$ _  
return f(l(t1, t2)); H ~c+L'=  
下面就是f的实现,以operator/为例 dG|srgk+  
!U$ %Jz  
struct meta_divide ~9qDmt,i  
  { |52VHW8 c  
template < typename T1, typename T2 > vm+EzmO,!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BCya5!uy  
  { _Gy*";E  
  return t1 / t2; '}c0:,5  
} t_YiF%}s&#  
} ; 3\FiQ/?  
;o\0:fzr  
这个工作可以让宏来做: [IxZweK  
J=/|iW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j0sR]i  
template < typename T1, typename T2 > \ voaRh@DZ%/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F!VC19<1O8  
以后可以直接用 17G7r\iNYq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $Q|66/S^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Nuk\8C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) FuaGr0]  
EOV<|WF>  
=o=)EU{~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 p/WEQ2   
 @4_CR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9dw02bY`  
class unary_op : public Rettype ||7r'Q  
  { Zx<s-J4o=w  
    Left l; Z{RgpVt  
public : L[+65ce%*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8|7fd|6~  
VLtb16|  
template < typename T > SDV} bN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "P< drz<  
      { _y`'T;~OY  
      return FuncType::execute(l(t)); C,-V>bx g  
    } 1K,bmb xRt  
qO>BF/)a(  
    template < typename T1, typename T2 > 2:i`,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *D]/V U  
      { kaUH#;c>_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =#1iio&  
    } D6_16PJE  
} ; 33couAP#  
}?>30+42:  
}(J6zo9(x  
同样还可以申明一个binary_op 1S\q\kz->D  
|U$oS2U\m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,Mc}U9)F  
class binary_op : public Rettype &nj@t>5Bs$  
  { $|z8WCJ  
    Left l; =bf-+gZD  
Right r; ~v9\4O  
public : g<KBsz!{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Czb@:l%sc  
P 2;j>=W  
template < typename T > &#g;=jZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ep[7#\}5  
      { SL:o.g(>4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ? {cF'RB.  
    } !e.@Xk.P6  
Tb}`]Y`X  
    template < typename T1, typename T2 > V# w$|B\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?mRU9VY  
      { IcPIOCmOc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $9*Xfb/  
    } L3X>v3CZ5  
} ; ykl./uY'  
1NN99^ q  
"v jFL9  
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 yBauK-7*c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PWLMux  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )F]E[sga  
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。 sP5PYNspA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2#6yO`?uo  
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。。。 |; {wy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .'+Tnu(5q  
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) $CHr i|  
下面是修改过的unary_op _l}&|:  
^N`ar9Db  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tB}&-U|t[~  
class unary_op y| @[?B  
  { FL0(q>$*8  
Left l; yZ6560(q  
  A#2 Fd7&  
public : n`0}g_\q  
3boINmX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +Medu?K `  
F7#   
template < typename T > x1$fkNu  
  struct result_1 aQ]C`9k  
  { gjvKrg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vlm&)DIt  
} ; R(r89bTQ  
bNY_V;7Kw`  
template < typename T1, typename T2 >  ~;il{ym  
  struct result_2 mm\J]Cc`  
  { `IkWS7|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?8b?{`@V  
} ; `dn|n I2  
 U`IDZ{g  
template < typename T1, typename T2 > GvF~h0wMt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &`pd&U{S*  
  { Mh[;E'C6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LJfd{R1y+  
} !4]w b!F  
 yYp!s  
template < typename T > e<9IwS!/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <.s[x~b\`  
  { vDv:3qN7(  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~WehG<p v[  
} vkASp&a  
HeNg<5v%Y  
} ; vM1f-I-  
. sgV  
4mQ:i7~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 29 Yg>R!/  
好啦,现在才真正完美了。 ^yu0Veypy  
现在在picker里面就可以这么添加了: p_) V@ 7  
K.",=\53  
template < typename Right > HPg@yx"U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 80&JEtRh  
  { "^Tb8!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ; R&wr _%  
} tO)mKN+ (  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2^E.sf$f  
|.)oV;9  
arrNx|y  
JN$v=Ox{  
2j Oh~-LU  
十. bind m/Q@-  
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。 [- a2<E  
先来分析一下一段例子 %'%ej^s-R  
75jq+O_:  
r|{h7'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xCEEv5(5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !WR(H&uBr\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0.~QA+BD:S  
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。 r-9P&*1  
我们来写个简单的。 SZzS$6 t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4T{+R{_Y1  
对于函数对象类的版本: &BFW`5N  
m@u!frE,  
template < typename Func > =^|^" b  
struct functor_trait Zq}w}v  
  { V; Yl:*  
typedef typename Func::result_type result_type; z\sy~DM;>  
} ; 8G6PcTqv"  
对于无参数函数的版本: -shS?kV  
ZXY5Xvt:v  
template < typename Ret > "<Dn%r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i"_)91RA  
  { %r=uS.+hrF  
typedef Ret result_type; | Z0?  
} ; m$ NBGw  
对于单参数函数的版本: Yo/U/dB  
" 2Dz5L1v  
template < typename Ret, typename V1 > N&]v\MjI62  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SsIy;l  
  { <%8j#@OdZ  
typedef Ret result_type; cuO(*%Is1  
} ; 9gZMfP  
对于双参数函数的版本: C},;M @xV  
ra0:Lg'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Vl%AN;o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1`^l8V(  
  { aEo!yea  
typedef Ret result_type; o8-BTq8  
} ; ] QGYEjW  
等等。。。 wc* 5s7_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j&6,%s-M`a  
mS p -  
template < typename Func > *`mPPts}  
struct func_return zH0%; o}  
  { [ >O4hifq  
template < typename T > 9z$]hl  
  struct result_1 WS/^WxRY  
  { n#uH^@#0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OL4I}^*,  
} ; K kP}z  
1P. W 34  
template < typename T1, typename T2 > ^VK-[Sz&  
  struct result_2 :9Zu&t  
  { nm'sub  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {>H#/I8si  
} ; 6vbWe@#U/  
} ; nfJ|&'T  
0#pjfc `:  
kTb.I;S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <W~5;m  
(o~f6pNB,  
template < typename Func, typename aPicker > M#LQz~E  
class binder_1 }S<2({GI  
  { LZch7Xe3  
Func fn; jJk M:iR  
aPicker pk; hb9e6Cc  
public : guz{DBlK  
KE1S5Mck>  
template < typename T > PVP,2Yq!  
  struct result_1 Fq!12/Nn  
  { F1J Sf&8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %Koc^ pb)  
} ; 4:q<<vCJv  
kMWu%,s4  
template < typename T1, typename T2 > 3UU]w`At  
  struct result_2 o,[~7N  
  { #H{<nVvg^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JZ  Qkr  
} ; ] e!CH <N  
c9-$t d&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f{xR s-u]  
EAn}8#r'(8  
template < typename T > }YW0?-G.$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DQ :w9  
  { E1IRb':  
  return fn(pk(t)); A ${b]  
} kq6S`~J^R  
template < typename T1, typename T2 > @[#U_T- I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;>QED  
  { RqgH,AN  
  return fn(pk(t1, t2)); |:$D[=  
} y3F13 Z@%  
} ; 1@q~(1-o  
vCyvy^s-I  
#DApdD9M  
一目了然不是么? #P.jlpZk  
最后实现bind py`RH )  
Ja>UcE29  
cN0|! nm*  
template < typename Func, typename aPicker > 1|bu0d\]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eZ5UR014  
  { "~Twx]Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jY EB`&  
} DnvJx!#R  
Vo}3E]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |};]^5s9  
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。 @P#uH5U  
%ANo^~8  
十一. phoenix .yE!,^j.gB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AN7WMX  
OLJb8kO  
for_each(v.begin(), v.end(), 'c<vj jIg  
( ,cPNZ-%  
do_ ?jbE3fW  
[ *( YtO  
  cout << _1 <<   " , " Yr@_X  
] 2ME"=! &5  
.while_( -- _1), 0JQy-hpF  
cout << var( " \n " ) :_JZn`Cab  
) IG0$OtG  
); :VP4|H#SP  
})!d4EcZf  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G3n* bv  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /AV [g^x2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Mnyg:y*=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T0s7aw[zm  
%^[45e  
sY+U$BYB>  
template < typename Cond, typename Actor > Kdh(vNB>  
class do_while }1]/dCv  
  { :bI4HXT3  
Cond cd; *6^|i}  
Actor act; 3#huC=zbf  
public : fL.;-  
template < typename T > =MDir$1Z  
  struct result_1 ]UKKy2r.  
  { U^vQr%ha  
  typedef int result_type; s^ rO I~  
} ; ZOc1 vj  
fiOc;d8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8T92;.~(  
7)$U>|=  
template < typename T > ";}Lf1M9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x3=W{Fv@4  
  { ^6[KzE#*  
  do }uo5rB5D  
    { 8v@6 &ras@  
  act(t); B3K!>lz  
  } 1}#v<b$  
  while (cd(t)); @?iLz7SPk  
  return   0 ; IGv_s+O-*  
} /]"&E"X"  
} ; >JwdVy^  
r@FdxsCnGM  
+qq,;npi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9 tkj:8_  
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。 Af1izS3  
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。 Cnd70tbD )  
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。 $'e;ScH  
下面就是产生这个functor的类: _H}y7  
%])-+T  
xEQ2iCeC  
template < typename Actor > txQyHQ)@  
class do_while_actor H .)}|  
  { EQ`;=I3J9y  
Actor act; HmKvu"3  
public : Yao>F--?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5x?eu n  
(UDF^  
template < typename Cond > 5w"f.d'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]\5@N7h  
} ; uMa: GDh7  
.z&V!2zp  
m76**X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6g4CUP'Y  
最后,是那个do_ #%z--xuJL  
#Z<pks2 y  
5r"BavA  
class do_while_invoker wGa0w*$  
  { ^;+lsEW  
public : B%gk[!d}8  
template < typename Actor > ='u'/g$'&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ha  
  { [0.>:wT  
  return do_while_actor < Actor > (act); W"Hjn/xSS  
} kwNXKn/   
} do_; [M_pf2Y  
!P/ ]o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  =<fH RX`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H6E@C}cyM  
最后来说说怎么处理break和continue ,Hh7' `  
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。 lnL&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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