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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |cU75 S1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `<nxXsLe  
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, l5T[6C  
@}4aF|  
P2'N4?2  
(mIjG)4t  
  class filler p]mN)  
  { {mJ' Lb0;  
public : r:bJU1P1$s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qofAA!3z  
} ; EHC7b^|3}  
6B?jc/V.R  
N9!L8BBaK  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: VM%g QOo<  
v'i'I/  
KZ%i&w#<  
|]9@JdmV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  T01Iu  
OIPY,cj~  
u!K1K3T6k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FoetP`   
01'>[h#_n  
8s)b[Z5  
]CzK{-W  
二. 战前分析 u#Ig!7iUu  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zr|DC] 3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I> ;{BYPV  
yJI~{VmU7  
JdS,s5Z>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R;!,(l  
  /* --------------------------------------------- */ !mxH/{+|n  
vector < int *> vp( 10 ); BEOPZ[Q|c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hWy@?r.  
/* --------------------------------------------- */ qnp}#BZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n<C] 6H  
/* --------------------------------------------- */ <L]Gk]k_R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?0; 2ct  
  /* --------------------------------------------- */ TaRPMKk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VW\S>=O99  
/* --------------------------------------------- */ b$b;^nly  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bA)nWWSg=  
J1G}l5N  
AIg4u(j  
rQ.zqr  
看了之后,我们可以思考一些问题: q}Q G<%VR  
1._1, _2是什么? G!Brt&_'  
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。 3Q$ 4`p;  
2._1 = 1是在做什么? ;5ki$)v"  
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。 =Ydrct  
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。 >=0]7k;  
gML8lu0)  
gxl7j Y  
三. 动工 $E@n;0P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &x1A {j_  
c-k3<|H`  
P*6m~`"5  
!.'D"Me>  
template < typename T > xqX3uq  
class assignment 1'o[9-  
  { r &.~ {  
T value; JN/=x2n.  
public : UfX~GC;B  
assignment( const T & v) : value(v) {} zcP=+Y)YA  
template < typename T2 > c]u ieig0~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tpGT~Y(  
} ; ye.6tlW  
#KiJ{w'  
W_}j~[&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I(*3n"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I,hw0e  
K%dQ; C*?  
],weqs  
|<u+Xi ~  
  class holder %'1iT!g8  
  { KVOV<uDCj  
public : m#UQ,EM  
template < typename T > Pdf-2 Tx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9K@ I  
  { &\ 9%;k  
  return assignment < T > (t); f- XUto  
} d}Pfj=W  
} ; )Jjp^U3Ub  
?SNacN@r  
u1 Q;M`+>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +ALrHFG  
@/:4beh  
  static holder _1; 4NID:<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %4nf(|8n  
)9nW`d+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zu1"`K3b  
而不用手动写一个函数对象。 '6M6e(  
486\a  
X\m\yv}}  
?(gha  
四. 问题分析 T#qf&Q Z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 , Wd=!if  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @MOQk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AAQ!8!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U,W MP<5&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^UKAD'_#%O  
684& H8  
五. 问题1:一致性 >pp/4Ia!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ycBgr,Ynu<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3JGrJ!x  
D\_nqx9O  
struct holder 3WP\MM  
  { RFRXOyGz$  
  // G[ U5R?/  
  template < typename T > $l*?Ce:  
T &   operator ()( const T & r) const )8C`EPe  
  { m538p.(LIR  
  return (T & )r; $Y7VA  
} :%h1Q>F  
} ; Tv"T+!Z  
UDI\o1Rbp  
这样的话assignment也必须相应改动: $_F_%m"\  
)vO"S  
template < typename Left, typename Right > 5@xR`g-  
class assignment oT\K P  
  { Ga 5s9wC  
Left l; cjL)M=pIS  
Right r; b\0>uU  
public : B2kZ_4rB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fx|d"VF[  
template < typename T2 > t}k:wzZ@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b@CjnAZ  
} ; 6]iU-k0b  
W+a/>U  
同时,holder的operator=也需要改动: #HgN wM  
"Vq= Ph  
template < typename T > UE^o}Eyg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =Q<VU/  
  { 8e-nzc,]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =p4n @C  
} 6m$X7;x}  
<KX9>e  
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。 LY0f`RX*&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9HJYrzf{%  
oH w!~ c7  
return l(rhs) = r; y>=YMD  
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。 uMDd Zj&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $=.%IJ_MAz  
&j:e<{@  
template < typename Tp > :O413#8  
class constant_t Pp } Z"  
  { 9;LjM ~Ct  
  const Tp t; _fS\p|W(E  
public : /}6I3n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gfK_g)'2U  
template < typename T > +\Vw:~e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~+1mH  
  { KfjWZ4{v  
  return t; _+48(Q F<  
} ht%qjE  
} ; UWO3sZpU  
/V*SI!C<f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F% n}vA`  
下面就可以修改holder的operator=了 (W h)Ov"  
{Lal5E4-  
template < typename T > ;<0vvP|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q &W>h/  
  { 1\( N,'h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [TA.|7&  
} /!0&b?  
`T*Y1@FV  
同时也要修改assignment的operator()  x(HHy,  
-ZE YzZqY  
template < typename T2 > 9.(|ri  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,+df=>$W  
现在代码看起来就很一致了。 t|'%0 W  
hk=[v7  
六. 问题2:链式操作 [ifw}(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s/hgWW$  
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。 bJn&Y  
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。 xwo *kFg  
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。 J\@g3oGw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /x@aAJ|  
*jhgCm  
template < typename T > JL G!;sov  
struct result_1 SAq .W"ri  
  { rSv,;v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y\WQ0'y  
} ; ,j XK  
g^ ?G)>  
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: YD[AgToo0  
B](R(x>L  
template < typename T > zlP{1z;nV  
struct   ref 4*Hzys[{  
  { &ic'!h"  
typedef T & reference; K 3\a~_0  
} ; &iWTf K7  
template < typename T > MH)V=xU|)  
struct   ref < T &> H_@6!R2  
  { DNZ,rL:h  
typedef T & reference; b4wT3  
} ; 445JOP  
wtSU43D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B`)sc ~u  
3PvxU|*F  
template < typename T > U;iCH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I`oJOLV  
  { d1_kw A2y  
  return l(t) = r(t); (b~l.@xh  
} ??aO3Vm{  
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。 -3yK>\y=|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5ph CEKt;  
rZwSo]gp  
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 (z8ZCyq7r[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vcj(=\ e8v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !i8)si_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qN1fWU#$  
最后的布局是: rD21:1s  
                Add ShL!7y*rT{  
              /   \ F(.`@OO  
            Divide   5 dH5*%  
            /   \ hN K wQ  
          _1     3 :Ni#XZ{F-/  
似乎一切都解决了?不。 <D:q4t  
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。 q !9;JrX  
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。 00D.Jn  
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: ;bG?R0a  
jMBM qQNU  
template < typename Right > ?J + jv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #Pk{emYW  
Right & rt) const ;{0alhMZ  
  { 5cf?u3r!qJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h0m5o V  
} 6 8n ;#-X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7]Qxt%7/>  
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。 [)}P{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。 jA{B G_  
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。 qJs_ahy(  
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。 ':}9>B3 S  
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? @su<_m6'  
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: b]?5r)GK  
C3^3<  
template < class Action > } *) l  
class picker : public Action &Y@),S9  
  { SVwxK/Fci  
public : DM v;\E~D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zmZU"eWp)  
  // all the operator overloaded E> pr})^w  
} ; Z] r9lC  
+JG05h%'  
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。 k@%5P-e}  
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: $-]G6r  
k(tB+k!vH\  
template < typename Right > !21G $ [H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3}g>/F ~  
  { >0:3CpO*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O[$X36z  
} n~ $S  
aC=2v7*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0sSBwG  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #t Uhul/O  
bA 0H  
template < typename T >   struct picker_maker ORKJy )*"  
  { 9$U>St  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .<%q9Jy#  
} ; 7hx^U90K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F$4=7Njv  
  { h&i(Kfv*  
typedef picker < T > result; Cp!9 "J:  
} ; :(OV{ u  
WwoT~O8R  
下面总的结构就有了:  * ;Q#UH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 H@zZ[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 % +  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ueU"v'h\  
至此链式操作完美实现。 f%_$RdU  
[E<A/_z  
c]VK%zl  
七. 问题3 Na]Z%#~  
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。 ! 1?u0  
Y ?~n6<  
template < typename T1, typename T2 > r9(c<E?,h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ER-Xd9R  
  { 3ONWu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i@P= *lLD  
} "Ltp]nCR  
&<#1G u_  
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: ,0HID:&  
jX'pUO  
template < typename T1, typename T2 > @|<nDd{2  
struct result_2 %vf;qVoA~  
  { ;j;U9-oh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  WSeiW  
} ; M7Z&t'=  
(?uK  
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? H/W&a2R^P  
这个差事就留给了holder自己。 .AX%6+o  
    8KP   
uCW}q.@4  
template < int Order > 0V8G9Gj  
class holder; Q$'\_zV  
template <> ?vD<_5K; I  
class holder < 1 > d_:tiHw$  
  { *S <I!7Q  
public : >~_>.R+{  
template < typename T > /;Cx|\  
  struct result_1 N{RHbSa(  
  { xPT$d,~"  
  typedef T & result; cbou1Ei   
} ; uVZm9Sp  
template < typename T1, typename T2 > JKp@fQT *  
  struct result_2 s#0m  
  { j;Lp@~M  
  typedef T1 & result; biV|W@JM  
} ; #Sg/  
template < typename T > FDFVhcr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M>RLS/r>d  
  { 23;\l   
  return (T & )r; eon(C|S7eK  
} Z^A(Q>{e  
template < typename T1, typename T2 > }EfRYE$E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ou|3%&*"  
  { b[n6L5P5m2  
  return (T1 & )r1; @ohJ'  
} '@hnqcqXq  
} ; A-\n"}4  
y fS  
template <> Y\1&  Uk  
class holder < 2 > r 3T#Nv  
  { M tDJ1I%  
public : J{EK}'  
template < typename T > 9% P$e=Ui#  
  struct result_1 '+^XL6$L  
  { 8fWnKWbbjw  
  typedef T & result; blbzh';0}  
} ; 'i/"D8  
template < typename T1, typename T2 > nM$-L.dG  
  struct result_2 @M }`nKXM  
  { |])Ko08*tE  
  typedef T2 & result; 7V\M)r{q7  
} ; r_a1oO:  
template < typename T > \gZjq]3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $U_1e'  
  { H:1F=$0I9  
  return (T & )r; 9fSX=PVRmQ  
} xdsF! Zb  
template < typename T1, typename T2 > q=BAYZ\`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K,HR=5  
  { =PBJ+"DQs  
  return (T2 & )r2; ^dhtc% W>  
} ol4!#4Y&{  
} ; '(($dT  
U@:iN..  
BS3BJwf; f  
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> >。 T:j!a{_|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pHDPj,lu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uUpOa+t  
~65lDFY/  
return l(i, j) = r(i, j); ]7dal [i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @(tiPV  
==7=1QfP  
  return ( int & )i; 8\Z/mU*4  
  return ( int & )j; O~#OVFJ9=  
最后执行i = j; 5Ul=Nv]  
可见,参数被正确的选择了。 9c@\-Z'  
lFM'F[-?-  
U &W}c^#  
Cd'SPaR  
>\!>CuU  
八. 中期总结 }xzbg  
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: ~hA;ji|I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oakm{I|k}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L@5g#mSl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x(88Y7o.t  
2! bE|  
[Hp"a^~r|  
myY@Wp  
h<2O+"^  
m`ab5<%Gn  
九. 简化 (V~PYf%  
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。 gI~jf- w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $3n@2 N`  
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: (kI@U![u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kIUb`b>B  
  +-*/&|^等 .hXdXY  
2. 返回引用。 d5B96;3  
  =,各种复合赋值等 ODqWXw#  
3. 返回固定类型。 6JL:p{RLi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v:] AS:  
4. 原样返回。 K_~SJbl  
  operator, [R[Suf  
5. 返回解引用的类型。 Bx&wS|-)D  
  operator*(单目) B\!.o=<h  
6. 返回地址。 U5wO;MA  
  operator&(单目) cS1BB#N0  
7. 下表访问返回类型。 |2~fOyA+  
  operator[] >;@hA*<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eqE%ofW  
  operator<<和operator>> lFL iW  
gobqS+c  
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。 Z66@@?`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S}*%l)vfR  
@=[ SsS  
template < typename Left > )TcW.d6  
struct value_return $r=Ud >  
  { _7zER6#}  
template < typename T > d6k`=Hlg  
  struct result_1 0Sz iTM  
  { G" Fd]'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =#<TE~n2(  
} ; #zcnc$x\  
[0e}%!%M  
template < typename T1, typename T2 > VXAgp6  
  struct result_2 zZ=.riK  
  { :xT=uE.I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ls^$E  
} ; #_bSWV4  
} ; .ZrQ{~t  
z_J"Qk  
Q4MTedj1H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uNYHEs6%T$  
^4yFLqrC  
下面我们来剥离functor中的operator() GZ]; U] _  
首先operator里面的代码全是下面的形式: daZY;_{"o  
ATU 2\Y  
return l(t) op r(t) =kvYE,,g_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WVf>>E^1  
return op l(t) Mc6?]wDB]  
return op l(t1, t2) a{6rQ  
return l(t) op d(L u|/~  
return l(t1, t2) op n'JwT! A  
return l(t)[r(t)] U>^ -Db]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ukr a)>Y[|  
 3y?ig2  
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: pr[[)[]/  
单目: return f(l(t), r(t)); T(^<sjOs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M+ gYKPP  
双目: return f(l(t)); 'qhA4W9  
return f(l(t1, t2)); }cE,&n  
下面就是f的实现,以operator/为例 /tf}8d  
\~zTc_  
struct meta_divide V4!RUqK  
  { fD<3Tl8U0  
template < typename T1, typename T2 > }IGr%C(3%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kN>AY'1  
  { x=bAR%i~  
  return t1 / t2; ;Q2p~-0Q  
}  wYS,|=y  
} ; QO)Q%K,  
16YJQ ue  
这个工作可以让宏来做: &Fl^&&1C  
zTP3JOe(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vF;%#P  
template < typename T1, typename T2 > \ ;ePmN|rq;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *"Ipu"G5?  
以后可以直接用 dQt*/]{q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LRv-q{jP;  
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 XH0R:+s  
(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。。。) ?/~7\ '|Z  
xU^Flw,4  
uM0 z%z5b  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 F[c;iM(^  
n}yqpW!%n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Au" [2cG  
class unary_op : public Rettype x 1$tS#lS  
  { mD)_quz.sk  
    Left l; oZ@_o3VG  
public : Ajhrsa\~a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gBq,So  
8lt P)K4  
template < typename T > 2|#3rF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ue$\ i=jw  
      { .Lp0_R@  
      return FuncType::execute(l(t)); a$FELlMv  
    } H.Z:at5n  
56AaviEC  
    template < typename T1, typename T2 > ab' f:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V2'(}k  
      { #T n~hnW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^c^9kK'  
    } BRV /7ao="  
} ; -rlxxLT+  
z$`=7 afp  
s&M6DFlA  
同样还可以申明一个binary_op Q/=L(_1l  
pP)0 l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /H,!7!6>?  
class binary_op : public Rettype j+J)S1  
  { a)[XJLCQ  
    Left l; TjlKy  
Right r; ?4_^}B9  
public : |jaUVE_2[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &|26x >  
ID5?x8o#k  
template < typename T > * KFsO1j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !/['wv@  
      { W<B8PS$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /U6G?3b  
    } 5 8p_b  
_pKW($\  
    template < typename T1, typename T2 > -";'l @D=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VA)3=82n  
      { M:nXn7)+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?U2ed)zzw  
    } }jfU qqFd  
} ; MlsF?"H p  
9 YU7R)  
7 4aap2^  
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 $[[6N0}*:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 or ~o'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B.K"1o  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 VE6T&fz`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yK0Q,   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 EUe2<G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D_9&=a a'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =6j  5,  
下面是修改过的unary_op 91%+Bf()J6  
q[1H=+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RoLUPy9U  
class unary_op m^O:k"+!  
  { McxJ C<  
Left l; _W]2~9  
  .?_wcp=  
public : N*lq)@smq  
WMZa6cH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zV4%F"-  
l`gRw4 /$  
template < typename T > Cr4shdN34  
  struct result_1 {mw,U[C  
  { H[<"DP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L1Fn;nR  
} ; q!""pr<n  
e&7GW9FSg  
template < typename T1, typename T2 > ~VUNN[  
  struct result_2 PFG):i-?  
  { Z,,Da|edH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BYVp~!u  
} ; ZHICpL  
+sE81B  
template < typename T1, typename T2 > Vs8os+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hof$0Fg  
  { wv ,F>5P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A T+|}B!  
} ZGzrh`j{-  
.pi#Z /v  
template < typename T > ;#3!ZB:}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U v[:Aj  
  { 23pHB |X  
  return OpClass::execute(lt(t)); (bH"x  
} 2j4VW0:  
X||o iqbY  
} ; v=i[s  
7SXi#{  
|j^>6nE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (Y, @-V  
好啦,现在才真正完美了。 11X-X  
现在在picker里面就可以这么添加了: y$*Tbzp  
&>@nW!n u  
template < typename Right > /%Rz`}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const //Hn[wEOh  
  { -YA1Uk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Kdx?s;i  
} ,, ]y 8P  
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。 tV*g1)'zX  
}.o rfW  
zL3~,z/o  
%nF6n:|:  
\[]36|$LS  
十. bind :8E(pq|1PB  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5U3="L  
先来分析一下一段例子 k2<VUeW5  
l0tMdsz  
4zpprh+`K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d|j3E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e0j*e7$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k-Jj k3  
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。 <|hvH  
我们来写个简单的。 BA A)IQF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }n:'@}  
对于函数对象类的版本: b,KQG|k  
T9RR. ng  
template < typename Func > c pgHF`nt  
struct functor_trait ~6kEpa  
  { R7ZxS  
typedef typename Func::result_type result_type; !(uyqplTk  
} ; )3'/g`c  
对于无参数函数的版本: 8$OE<c?#5n  
2!7wGXm~U  
template < typename Ret > yFl@ z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /]F3t]FlC  
  { 3UslVj1u  
typedef Ret result_type; 1f~unb\Gg  
} ; o`M7:8G  
对于单参数函数的版本: Xy_+L_h^  
Z7K ;~*  
template < typename Ret, typename V1 > 7$Bq.Lc#z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ="d}:Jl  
  { ) (PA:j  
typedef Ret result_type; r$=iM:kERC  
} ; I Zi1N  
对于双参数函数的版本: $khWu>b  
6n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (gvaYKvr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eMPi ho  
  { zK k;&y|{  
typedef Ret result_type; k~`pV/6  
} ; `L]cJ0tAs  
等等。。。 o" &7$pAh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^7Z)/c`"  
;pBSGr 9  
template < typename Func > ,kpk XK  
struct func_return ,l&Dt,  
  { TW{.qed8^  
template < typename T > BV9B}IV  
  struct result_1 ?\(E+6tpP  
  { jXSo{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &}OaiTzEmc  
} ; )f*&}SV  
uPr@xff  
template < typename T1, typename T2 > ;} Ty b  
  struct result_2 Z8z.Xn  
  { x: `oqbd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P`@d8 %*;  
} ; ;&s`g   
} ; ?E^~z-  
;R@zf1UYA  
sn@gchO9s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r[q-O&2&  
*6df|q  
template < typename Func, typename aPicker > yS@c2I602  
class binder_1 q$(aMO&J  
  { k9~NIvnB`  
Func fn; !L2R0Y:a  
aPicker pk; L1VUfEG-  
public : l"f.eo0@7  
d2Z5HFtY  
template < typename T > Y]Vt&*{JV  
  struct result_1 u+&BR1)C  
  { ; "ux{ .  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {SY@7G]  
} ; ~ZweP$l  
}/4 AT  
template < typename T1, typename T2 > 3PIZay  
  struct result_2 r.lH@}i%n  
  { p3&/F=T;)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D\}^<HW  
} ; K9njD#/  
*Cz>r}W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~4"adOv  
@mSdksB/L  
template < typename T > :"5i/Cx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5k)QjZo  
  { s{(aW5$!s  
  return fn(pk(t)); cV\(Z6u  
} xdFm-_\-  
template < typename T1, typename T2 > -y5^xR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ur6UE2   
  { 8`v+yHjG  
  return fn(pk(t1, t2)); !trt]?*-  
} ^HgQ"dD <  
} ; , ;W6wj  
:1^ R$0d  
f=+|e"i #p  
一目了然不是么? r{!]` '8  
最后实现bind 3k.{gAZKh  
n sKl3}uU  
[<\k  
template < typename Func, typename aPicker > ~Z9Eb|B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lr'h  
  { !8lG"l|,l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cfBq/2I  
} AyKvh  
0"ksNnxK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;R|i@[(J  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J3fk3d`2  
= NHuj.  
十一. phoenix /{>$E>N;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cKJf0S:cx-  
cXU8}>qY7  
for_each(v.begin(), v.end(), ,pM~Phmp  
(  J -tOO  
do_ 7I;xRo|  
[ NRN3*YGo  
  cout << _1 <<   " , " 9 js!gJC  
] x' >Nz{B,P  
.while_( -- _1), o=}}hE\H  
cout << var( " \n " ) BgRfy2:  
) $&& mGD;?K  
); 7|%|w  
Aslh}'$}-  
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: #5)0~4%l  
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 K&Ner(/X`6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s~ ||Vv!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $0$'co"  
B~+3<#B  
+Z> Y//  
template < typename Cond, typename Actor > =r"-Pm{  
class do_while &|yQwNA*a"  
  { *j5>2-C &  
Cond cd; %:2EoXN"  
Actor act; jBZlN Ew  
public : QZ?#ixvJ  
template < typename T >  ;wo  
  struct result_1 POvxZU  
  { 8=QOp[w   
  typedef int result_type; /kV3[Rw+  
} ; z"#iG&>a,  
)3K#${p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .c__<I<G<  
wJyrF  
template < typename T > tpu2e*n-|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const URU,&gy=  
  { 0U|t@&q  
  do j/.$ (E   
    { \ #<.&`8B  
  act(t); EQe!&;   
  } "NEg]LB5  
  while (cd(t)); 8T6LD  
  return   0 ; ^*s DJ #  
} 9 5bi W  
} ; b-? wJSf|  
eS#kDa/ %  
5Ku=Xzvq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). & -r^Q  
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。 krqz;q-p~  
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。 S!+c1q: ].  
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。 r-^FM~Jp  
下面就是产生这个functor的类: ?,s]5   
yP$@~L[!  
~8 >Tb  
template < typename Actor > :j(e+A1@  
class do_while_actor R[_Q}W'HG  
  { (~>uFH  
Actor act; =MR.*m{  
public : MoAie|MKe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W X"iDz.  
r<'ni  
template < typename Cond > G47(LE"2b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !8g419Yg  
} ; hcn $uyP  
?^Gi;d5  
,+w9_Gy2H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -e_91W I  
最后,是那个do_ *Bfo"["0.  
\c ')9g@  
`iHyGfm  
class do_while_invoker 8^IV`P~2M  
  { u<L<o 2  
public : [U5@m]>^  
template < typename Actor > JJ:pA_uX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SjosbdD  
  { Vz.G!*>Dg  
  return do_while_actor < Actor > (act); _V2^0CZ  
} Eep~3U  
} do_;  yqH  
.lsD+}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m}UcF oaO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T`?7z+2A  
最后来说说怎么处理break和continue 6jw9p+.  
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。 Clz. p  
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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