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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /*mFP.en  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '=Ip5A{S/  
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, D]LFX/hlH  
o|Yn(xu-  
fF9;lWt  
&-=G9sb,  
  class filler 2Mv)0%,c  
  { Wme1Uid  
public : *_<SWTE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TV$\v@\ =  
} ; }+QhW]nO{F  
6_ 33*/>=c  
E#&c]9QM75  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4F1.D9u  
r P<d[u  
3thG*^C5  
Q KDb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c)n0D=  
6@,'m  
0& SrKn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r7wx?{~ 28  
5KA FUR0  
hr$VVbOho  
;c \zgs~"T  
二. 战前分析  ?fqkM  
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。 *1 J#Mdd  
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 ->RF`SQu  
nEa'e5 lg  
Np5/lPb1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =%#$HQ=  
  /* --------------------------------------------- */ b> >=d)R  
vector < int *> vp( 10 ); A{u\8-u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?*MV  ^IY  
/* --------------------------------------------- */ ,~ia$vI}R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "\R@l Ux.Y  
/* --------------------------------------------- */ jmA{rD W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Cs6zv>SR  
  /* --------------------------------------------- */ >uqS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L`VQ{|&3V  
/* --------------------------------------------- */ D,m&^P=%e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X<@y*?D9D  
cr=FMfhB  
>8Yrmq  
jP6oJcZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: VK@i#/jm  
1._1, _2是什么? k:HSB</}  
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。 ys"mP* wD  
2._1 = 1是在做什么? eiNk]KXAYX  
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。 h#6 jUQ  
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。 NIXcib"tG  
(VF4FC  
V~gUMu4ot  
三. 动工 ZF11v(n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H(*=9  
Pc\4 QvQ8  
K:lT-*+S  
*t]&b ;=gE  
template < typename T > v#YS`];B  
class assignment Nf?, _Rl  
  { l2KxZteXY0  
T value; Al-%j- j@-  
public : *{p& Fy55  
assignment( const T & v) : value(v) {} JNA}EY^2I.  
template < typename T2 > hvv>UC/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .of:#~  
} ; ] l qFht  
<=GzK:4L  
/{#_Um0.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tV}ajs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (HX[bG`  
q.hc%s2?  
: QhEu%e  
"'p+qbT8  
  class holder }s)&/~6  
  { aK=3`q  
public : 4`'BaUU(  
template < typename T > ~D-OL* 2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7.1E mJ  
  { @x>$_:]  
  return assignment < T > (t); S5[RSAbf*t  
} ^zluO   
} ; N=?kEX O  
Xe^=(| M  
A%2M]];%X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: JI#Enh!Lv  
L|xen*O  
  static holder _1; a^)4q\E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]bU'G$Qm&s  
x) qHeS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %dWFg<< |  
而不用手动写一个函数对象。 ~9>[U%D  
g(}8n bTA  
`F`'b)  
Vh[o[ U  
四. 问题分析 .)pRB7O3  
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。 lIc9, |FL  
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。 EvardUB)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~b<4>"7y.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X]^E:'E!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {*r$m>HpM  
<}'B-k9  
五. 问题1:一致性 ~FrkLP  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zxmI/]3+/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ch&]<#E>`  
XTXo xZ#w  
struct holder i I Nu`>I  
  { `h{mj|~  
  // M,! no  
  template < typename T > vz_g2.7l\  
T &   operator ()( const T & r) const 4JQ`&:?r  
  { ydFhw}1>  
  return (T & )r; 3 BhA.o  
} L-:L= snO  
} ;  #=~1hk  
TOF62,  
这样的话assignment也必须相应改动: la{:RlW  
oZcwbo8  
template < typename Left, typename Right > ]?^xc[  
class assignment 6)2M/(  
  { |l\/ {F  
Left l; lJ1xx}k{U  
Right r; m~IWazj;A  
public : b2-|e_x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~5dq5_  
template < typename T2 > jO N}&/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } + d)~;I$  
} ; ]f @LhC1x  
r@ *A   
同时,holder的operator=也需要改动: 92ww[+RQ@  
1?$!y  
template < typename T > 2_~XjwKE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pi sr&"A  
  { |}y}o:(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dX}dO)%m{  
} YhK/pt43C  
){|Lh(  
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。 UNLNY,P/!)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0guc00IN  
v5ddb)  
return l(rhs) = r; JkDZl?x5  
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。 pXEVI6 }  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ${,eQ\  
wmCV%g\.d:  
template < typename Tp > ;mKU>F<V  
class constant_t Im1qWe  
  { >w#3fTJ  
  const Tp t; g;Q^_4@  
public : -#M~Nb I,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =QO[zke:  
template < typename T > fv'P!+)t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b'"%   
  { /1 %0A  
  return t; -2Cf)>`v  
} n|2-bRK-  
} ; K T72D  
vX24W*7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 84\o7@$#  
下面就可以修改holder的operator=了 `mTxtuid{  
^G<M+RF2J  
template < typename T > !0+Ex F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,/U 9v~  
  { !+ hgKZ]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vXZz=E AH  
} Z"KuS  
MpvA--  
同时也要修改assignment的operator() !h(0b*FUJ  
UimZ/\r  
template < typename T2 > ~?+m=\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~i#xjD5  
现在代码看起来就很一致了。 m;1 exa  
o*BI^4  
六. 问题2:链式操作 CrQ& -!Eh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rmoEc]kt]  
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。 ^Exq=oV  
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(N <Mf  
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。 u`nn{C4D"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jM<Ihmh|  
7B :aJfxM  
template < typename T > -^"?a]B  
struct result_1 ?q&mI*j!  
  { ,"R_ve  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LA0x6E+I  
} ; OyZ>R~c'B  
dAt[i \S  
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: rqo<Xt`  
$^ 3 f}IzA  
template < typename T > v>PHn69PU  
struct   ref e-t`\5b;  
  { dK$dQR#  
typedef T & reference; }TLC b/+  
} ; bcs(#  
template < typename T > _9 O'  
struct   ref < T &> bJ}+<##  
  { h /Nt92  
typedef T & reference; \H12~=p`B  
} ;  e n":  
8RD)yRJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pU/.|Sh  
>GRuS\B  
template < typename T > %c{)'X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K.zs;^  
  { Z:Am\7 I  
  return l(t) = r(t); KgS xF#  
} j(2T,WM  
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。 :]jtV~E\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _s,svQ8#  
(#lS?+w)  
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 2Mp;/b!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mD3#$E!A1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [8#l~ |U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ".IhV<R  
最后的布局是: .}s a2-  
                Add _aYQ(FO  
              /   \ !vw0Y,F&  
            Divide   5 {\I \4P  
            /   \ [j39A`t7 o  
          _1     3 zZ-*/THB@R  
似乎一切都解决了?不。 *uR'eXW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 cB^lSmu5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Gx($q;8  
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: f 5Oh#  
oef(i}8O@  
template < typename Right > M:E#}(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;{RQ+ZX'[  
Right & rt) const db|$7]!w  
  { AaVlNjB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M-hnBt  
} r9[J3t*({~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g;T`~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 pz+#1=b]  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?*=Jq  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7 pV3#fQ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 C.O-iBVe#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 10(N|2'q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: u QCS%|8C  
]LjW,b"  
template < class Action > r>\.b{wI  
class picker : public Action SbY i|V,H  
  { cxV3Vrx@A  
public : gO%3~f!vY#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ko$R%W&T  
  // all the operator overloaded =8-e1R/  
} ; /DCUwg=0  
T=vI'"w  
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。 N{0 D<"  
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: rcCM x"L=  
lx SGvvP4  
template < typename Right > cqDnZ`|6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G(i/ @>l  
  { hE${eJQ| U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nm..$QL  
} Yhfk{CI  
$v,_8{ !  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xp = ]J UQ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 n7vi@^lf(  
V! p;ME  
template < typename T >   struct picker_maker p6p_B   
  { hI$an%Y(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A]1](VQ)4  
} ; o'G")o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <pCZ+Yv E"  
  { ~9=g"v  
typedef picker < T > result; oT OMqR{"  
} ; %0 S0"t  
'tekne  
下面总的结构就有了: 8I%1 `V  
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。 > ewcD{bt  
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。 ? T9-FGW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p)`JVq,H/B  
至此链式操作完美实现。 tP3Upw"U  
<?+ \\Z!7  
Ktoxl+I?  
七. 问题3 L fhd02  
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。 %VgR *  
JdE=!~\8  
template < typename T1, typename T2 > R/=yS7@{)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zrcSPh  
  { ~_Aclm?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S[Et!gj:  
} d}1R<Q;F  
tG'c79D\  
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: !U@[lBW  
`J;_!~:  
template < typename T1, typename T2 > !^w+<p  
struct result_2 >Tw|SK+3  
  { cYK3>p A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  5bk5EE`  
} ; x@yF|8  
Zi^&x6y^  
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? uXXwMc<p  
这个差事就留给了holder自己。 |,o!O39}>  
     1r$q $\  
W<t,Ivg  
template < int Order > YkTEAI|i  
class holder; h<[o;E  
template <> ws@;2?%A  
class holder < 1 > "!2Fy-Y  
  { \\_Qv  
public : ."dmL=  
template < typename T > p\Jz<dkN1  
  struct result_1 J*.qiUAgW  
  { koFY7;_<?  
  typedef T & result; f5AK@]4G  
} ; {$b]K-B  
template < typename T1, typename T2 > L0}"H .  
  struct result_2 #,Rmu  
  { ~Os~pTo  
  typedef T1 & result; ip~PF5  
} ; ?_IRO|  
template < typename T > 1 Nv_;p.{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K*>lq|i u  
  { 99vm7"5hQ  
  return (T & )r; =F6J%$  
} t68h$u  
template < typename T1, typename T2 > bX8Bn0#a+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +`zM^'^$  
  { -3A#a_fu  
  return (T1 & )r1; &{99Owqg  
} U)2\=%8  
} ; M '[.ay  
,u/GA<'#M  
template <> CtS*"c,j  
class holder < 2 > nI&Tr_"tm  
  { +c?1\{M   
public : XDU&Z2A  
template < typename T > {2A/@$?  
  struct result_1 z>~Hc8*]3  
  { ?Yxk1Y4ig)  
  typedef T & result; 7Q2"]f,$CQ  
} ; \f .ceh;!  
template < typename T1, typename T2 > bmFnsqo  
  struct result_2 >J+hu;I5  
  { )=#QTiJ  
  typedef T2 & result; ?J|~ G{yH  
} ; zGF_ c9X  
template < typename T > %R(1^lFI$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0@vSl%I+  
  { r!'\$(m E  
  return (T & )r; Q u{#4qToA  
} 1t6VS 3  
template < typename T1, typename T2 > 5\lOZYHX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mJp)nF8r~  
  { <GT&q <4w  
  return (T2 & )r2; -:&qNY:Vp  
} /aP4'U8ov  
} ; Y;G+jC8   
N^H~VG&D(  
ewN!7  
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> >。 zQ&`|kS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \:, dWL u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Cwl#(; @  
0& 54xP  
return l(i, j) = r(i, j); Hn+w1v&3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rfku]A$  
?*){%eE  
  return ( int & )i; Q0s!]Dk  
  return ( int & )j; N;Wm{~Zhb  
最后执行i = j; 8wMu^3r  
可见,参数被正确的选择了。  ,SNN[a  
D<78Tm x  
sE{A~{a`  
{ <f]6  
9q(*'rAm  
八. 中期总结 >fNRwmi  
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: MIGcV9hf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Lj`MFZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6SJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x8|sdZFxo  
`KgIr,Q)  
HG{r\jh  
W{B)c?G]  
B@U;[cO&  
>,wm-4&E  
九. 简化 nO.RB#I$F  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 d2Pqi* K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ( E;!.=%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~H`~&?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3Uw}!>`%  
  +-*/&|^等 . Lbu[  
2. 返回引用。 c0h:Vqk-  
  =,各种复合赋值等 dz3chy,3  
3. 返回固定类型。 1 w*DU9f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lC):$W  
4. 原样返回。 ;w--fqxVl  
  operator, lB3@ jF  
5. 返回解引用的类型。 ]n _OQ)VO  
  operator*(单目) I@ "%iYL  
6. 返回地址。 ~?`V$G=?,  
  operator&(单目) qD0sD2 x  
7. 下表访问返回类型。 f sRRnD  
  operator[] HuzHXn)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `tZm  
  operator<<和operator>> csABfxib  
ay4E\=k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %\<SSp^n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a$-:F$z  
;c};N(2  
template < typename Left > zI1-l9 o  
struct value_return rRgP/E#_  
  { ksb.]P d.  
template < typename T > *c<0cHv*  
  struct result_1 N{rC#A3  
  { 8Evon&G59  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4K{<R!2I  
} ; 1HPYW7jk@"  
<e)5$Aj  
template < typename T1, typename T2 > <? h`  
  struct result_2 (^,4{;YQ5  
  { u6tD5Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !5FZxmUup  
} ; y{{7)G  
} ; Tp-<!^o4  
KPW2e2{4@  
j6@5"wx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0H;,~ WY  
&"G4yM  
下面我们来剥离functor中的operator() |1M+FBT$w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vMT:j  
"'i" @CR  
return l(t) op r(t) }fzv9$]$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (4ueO~jb $  
return op l(t) yhwwF n\  
return op l(t1, t2) >d1gVBhk  
return l(t) op VEUdw(-?s  
return l(t1, t2) op [3&Y* W  
return l(t)[r(t)] DSb/+8KT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'Ll,HgU;  
T;{M9W+  
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: c^Y&4=>T  
单目: return f(l(t), r(t)); wlvhDJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e[`u:  
双目: return f(l(t)); Qqju6}+  
return f(l(t1, t2)); E}&Z=+v}  
下面就是f的实现,以operator/为例 F^knlv'  
kWkAfzf4a  
struct meta_divide YTWlR]Tr6?  
  { ~x}/>-d  
template < typename T1, typename T2 > q].n1w [  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SY: gr  
  { YS7R8|  
  return t1 / t2; IG}`~% Z  
} iobL6SUZ  
} ; 5 *w a  
#a : W  
这个工作可以让宏来做: "otks\I<  
&2i3"9k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7-*QF>w<a  
template < typename T1, typename T2 > \ IYb%f T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <|,0%bq)|  
以后可以直接用 8 oK;Tzh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P8Nzz(JF  
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 XnBpL6"T`  
(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。。。) Ry5/O?Q L  
`F)Q=  
eYJ6&).F  
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 Y%1 J[W  
6L`{oSX!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q $wa<`  
class unary_op : public Rettype _!m_s5{  
  { N9lCbtn(0x  
    Left l; j9sK P]w  
public : N001c)*7Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IO, kGUS  
i Eh -  
template < typename T > >%vw(pt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Woo2hg-ti  
      { Z33&FUU  
      return FuncType::execute(l(t)); 7.G1Q]6/  
    } f{]eb1  
Km)5;BQxg  
    template < typename T1, typename T2 > G'*_7HD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GQZLOjsop  
      { >o\s'i[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fWr6f`de  
    } AYB =iLa  
} ; J?Y1G<&  
t")+ L{  
%&D,|Yl6  
同样还可以申明一个binary_op ?2#!63[Kg  
h}vzZZ2,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pWU3?U  
class binary_op : public Rettype [P'crV,m  
  { ?zypF 5a  
    Left l; 32DSZ0  
Right r; Sk*-B@!S  
public : . *9+%FN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @PYCl  
T);eYC"@  
template < typename T > v^Vr^!3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XET'XJWF%  
      {  8(.DI/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;=&D_jGf]  
    } >lD*:#o  
)kMA_\$,  
    template < typename T1, typename T2 > gnAM}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sn|q EH  
      { qNhV zx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a!`b`r -4  
    } 6##}zfl  
} ; D4CN%^?  
t>W^^'=E  
+Lq;0tRC  
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 VxlK:*t`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q T16th[D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NT qtr="  
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。 aD2+9?m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3' HtT   
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。。。 {I/|7b>@r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rZ.,\ X_  
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) kh11Y1Q0d  
下面是修改过的unary_op w|~d3]BqT  
a6UW,n"n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6usy0g D  
class unary_op ,I(PDlvtM  
  { ZcTxE]Y  
Left l; #g ;][  
  _h@s)"  
public : Hh/Z4`&yi  
5if4eitS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]6W;~w%  
F vJJpPS  
template < typename T > (}$~)f#s  
  struct result_1 6mawcK:7  
  { Je|D]w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IEi E6z]L(  
} ; &VY(W{\eY  
(-V=&F_  
template < typename T1, typename T2 > r_sZw@lqJ  
  struct result_2 *O`76+iZ|_  
  { ?;\xeFy!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (-lu#hJ`&r  
} ; N8$MAW  
/xK5%cE>B  
template < typename T1, typename T2 > O@.afk"{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D$sG1*@s-  
  { k+(UpO=/*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S Z@ JzOA  
} "82<}D^;  
wm3fd 7T  
template < typename T > AR<'Airi:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "IOu$?  
  { j( *;W}*^  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'IaI7on  
} /}~; b#t  
9fWr{fx  
} ; N9W\>hKaeh  
ELx?ph-9  
m?Gb5=qo  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !&~8j7{  
好啦,现在才真正完美了。 ?V6+o`bm  
现在在picker里面就可以这么添加了: QlbhQkn  
DYvi1X6  
template < typename Right > (#w8/@JxF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Jm%hb ,  
  { GJ>vL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .x$!Rc}  
} (qE*z  
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。 4:!KtpR[O  
#8 N9@  
3@k;"pFa<  
x;RjLI4h  
R:*I>cRs  
十. bind x6,kG  
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。 1dhp/Qh  
先来分析一下一段例子 By3/vb)M5  
5 =Os sAr  
Zi+>#kDV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cZ(7/Pl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O/gBBTB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sLx!Do$'  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %4Nq T  
我们来写个简单的。 RvL-SI%E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H}}]Gh.T  
对于函数对象类的版本: X&^8[,"  
I,{9vew  
template < typename Func > TQx''$j\  
struct functor_trait E' p5  
  { >+v)^7c  
typedef typename Func::result_type result_type; oa:GGW4Q  
} ; AT^?PD_  
对于无参数函数的版本: &i`\`6 q  
e+"r L]  
template < typename Ret > opz.kP[e,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H6<\7W89y  
  { uJ S+;H  
typedef Ret result_type; }r&^*" 2=  
} ; A9lnQCsJ  
对于单参数函数的版本: Sd]`I)  
xUYUOyV  
template < typename Ret, typename V1 > 1>W|vOv"Z?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6 &% c  
  { 'C6 K\E  
typedef Ret result_type; oB27Y&nO  
} ; H<dOh5MFh  
对于双参数函数的版本: YaTJKgi"0  
B\2<r5|QG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $'}:nwq6x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > + M2|-C  
  { V@jR8zv|_  
typedef Ret result_type; )W&H{2No  
} ; f=v +D0K$n  
等等。。。 MVV9[f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A7.$soI\  
.M_[tl  
template < typename Func > CT6Ca,  
struct func_return S#{e@ C  
  { M%f96XUM  
template < typename T > i(q%EMf  
  struct result_1 H*_:IfI!  
  { /H+j6*}r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a;AvY O  
} ; }Vw"7  
IfoeHAWX  
template < typename T1, typename T2 > ya]CxnKR3  
  struct result_2 A{Giz&p  
  { DSyfF&uC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4{rwNBj(  
} ; Pj_2y)^?  
} ; >JVZ@ PV H  
\D BtU7"v  
^8dJJ*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D@tuu]%p  
@dAc2<4  
template < typename Func, typename aPicker > e:IUO1#  
class binder_1 R;6(2bTN6  
  { 6\(wU?m'/  
Func fn; %s~MfK.k  
aPicker pk; [3++Q-rR=  
public : ZbJzf]y:6  
yG'5up  
template < typename T > Ip]-OVg  
  struct result_1 8>G3KZ3  
  { bH+p5Fd;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; > TG:}H(J  
} ; W?8 |h  
0_Tr>hz  
template < typename T1, typename T2 > f.0~HnNg1  
  struct result_2 mM"!=' z  
  { `,ZsKxI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M xUj7ae  
} ; %-?HC jT  
FbQ"ZTN\;Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <#w0=W?  
O3#4B!J$E  
template < typename T > A?8f 6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uW!',"0ER  
  { {:c*-+?  
  return fn(pk(t)); P6* IR|  
} yhQv $D,^f  
template < typename T1, typename T2 > b|t` )BF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fkWuSGi  
  { G 8OLx+!0e  
  return fn(pk(t1, t2)); $O,$KAC  
} 2SEfEkk  
} ; g@YJ#S(}  
AQ 3n=Lr   
zghUwW|K  
一目了然不是么? aoQK.7  
最后实现bind z c N1i^   
EY;C5P4  
yWsV !Ub  
template < typename Func, typename aPicker > 1Qui.],c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PiXegh WH  
  { kL,bM.;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x/47e8/  
} GQ ZEMy7  
NK]X="`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aH'Sz'|E  
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。 E[HXbj"  
:9q=o|T6D  
十一. phoenix #4_'%~-e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zb Z0BD7e  
=@;uDu:Q  
for_each(v.begin(), v.end(), ]N}80*Rl  
( g@hg u   
do_ Az[Yvu'<  
[ !vHUe*1a{  
  cout << _1 <<   " , " ?e9Acc`G5  
] 1 *'SP6g  
.while_( -- _1), U)a}XRS  
cout << var( " \n " ) x|n2,3%  
) .ICGGC`O  
); p't>'?UH|  
|,L_d2lb  
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: !VU[=~  
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 +CtsD9PA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jSp4eq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d:}aFP[  
/10 I}3D  
\Fj$^I>C  
template < typename Cond, typename Actor > Ss+e*e5Ht  
class do_while (D F{l?4x-  
  { Fp..Sjh 6  
Cond cd; q:@$$}FjL  
Actor act; %k @"*  
public : %YLdie6c  
template < typename T > .^8 x>~  
  struct result_1 $]EG|]"Ns  
  { 6f/>o$  
  typedef int result_type; |k3ZdM  
} ; ;=>4 '$8  
wND0KiwH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .t|vwx  
!Vl>?U?AN  
template < typename T > 5xL%HX[S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ykc$B5*  
  { tK{2'e6x  
  do !7t,(Id8  
    { FI{9k(  
  act(t); ,5Jq ZD  
  } &P Wz4hZ  
  while (cd(t)); ?khwupdi  
  return   0 ; CS2AKa@`  
} qwJeeax  
} ; H/'tSb  
/H&:  
)MqF~[k<-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B]~#+rMK  
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。 `G> 6  
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。 cN_e0;*Ua  
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。 \xJTsdd  
下面就是产生这个functor的类: &*iar+vr  
pfsRV]  
fl>*>)6pm  
template < typename Actor > @/i{By^C  
class do_while_actor cLR02  
  { 3OTq  
Actor act; FC+K2Yf1=0  
public : ~Q%C>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (cJb/|?3  
GY 4?}T^s  
template < typename Cond > MB;< F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m~ :W$x1+  
} ; tep_g4CQR_  
F M:ax{  
^;4nHH7z-,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MFO}E!9`q  
最后,是那个do_ f@Mm{3&.  
i2`i5&*  
,y@` =  
class do_while_invoker aGvD  
  { <kIg>+  
public : v]+,kbT  
template < typename Actor > } _Yk.@J5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SOQm>\U'i  
  { 8 St`,Tq)  
  return do_while_actor < Actor > (act); +Z[(s!  
} /~*U'.V  
} do_; aY7kl  
xB"o 7,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k @'85A`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ym6zNb8 bQ  
最后来说说怎么处理break和continue B]oIFLED  
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。 gn"_()8cT  
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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