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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (8m\#[T+R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1,;qXMhK`;  
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, _uy5?auQ  
|V~(mS747:  
7,&]1+n  
.>gU 9A(Nk  
  class filler 6_`eTL=G  
  { qS/71Kv'  
public : I}g|n0o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GD6'R"tJ  
} ; <g|nmu)o$  
9(FcA5Y  
]a%\Q 2[c  
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: M;Mdz[Q  
Bc9|rlV,  
xUYN\Pc-  
0or6_ y6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  h?pGw1Q  
2sd=G'7!  
)>#<S0>'j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RAx]Sp Q-S  
r^o}Y  
\Dsl7 s=  
i]^*J1a  
二. 战前分析 in;+d~?  
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。 I +4qu|0lA  
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 E/ed0'|m  
XGrxzO|{  
Rp@}9qijb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \8>N<B)  
  /* --------------------------------------------- */ )>A%FL9  
vector < int *> vp( 10 ); 0 *Yivx6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C6T 9  
/* --------------------------------------------- */ Nm :|C 3_I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kp &XX|  
/* --------------------------------------------- */ ?k7/`g U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1 FIiX  
  /* --------------------------------------------- */ {*]= qSz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <812V8<!  
/* --------------------------------------------- */ T?}=k{C]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =L; n8~{@y  
 q&Ua(I  
J`D<  
$;`2^L  
看了之后,我们可以思考一些问题: O [ ;6E  
1._1, _2是什么? VTX'f2\  
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。 ,vY I O  
2._1 = 1是在做什么? BxN#Nk~  
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。  S~5 =1b  
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。 1MzB?[gx  
eEds-&_  
WE8L?55_Au  
三. 动工 t-ReT_D|;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &)'kX  
vR.6^q  
%^@0tT  
Fb4S /_ V  
template < typename T > 0PX@E-n  
class assignment 1ZH8/1gWI  
  { k}a!lI:  
T value; ?B31 t9  
public : YwTtI ID%  
assignment( const T & v) : value(v) {} rN!9&  
template < typename T2 > UtW3KvJ#=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GISI8W^  
} ; ewlc ^`  
g='2~c  
Y?SJQhN6W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oTa+E'q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NZ? =pfK\s  
RoXOGVo  
;0}"2aGY  
Z"8cGN'  
  class holder 9*Mg<P"  
  { eMMiSO!3  
public : VQJ5$4a&  
template < typename T > mp$II?hZ*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M]:B: ;  
  { sy#j+gZ   
  return assignment < T > (t); i*rv_G|(Zj  
} +( 7vmC.  
} ; w5G34[v  
vP;tgW9Qk  
j3'/jk]\  
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: T//+&Sk[  
j W]c9u  
  static holder _1; G!lykk]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /u1zRw  
WQ`P^5e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z"&ODVP  
而不用手动写一个函数对象。 wx7>0[zE  
<5L`d}  
@)B5^[4(;  
y,eoTmaI  
四. 问题分析 T{2//$T?  
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。 jtCob'n8  
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。 -P uVI5L<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ho{?m^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lt2& uYgp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^g"6p#S=n  
?O]gFn  
五. 问题1:一致性 NY w(hAPv  
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?| 78A4n C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $w}aX0dK&  
% ieAY-<"  
struct holder Z.f<6<gF  
  { J\},o|WI  
  // 9GOyVKUv  
  template < typename T > Xq$0% WjG  
T &   operator ()( const T & r) const eh=bClk  
  { g5]DA.&(  
  return (T & )r; *\5H\s9<  
} R5~m"bE  
} ; C8SNSeg  
dNmX<WXG  
这样的话assignment也必须相应改动: hIHO a  
_$x *CP0(  
template < typename Left, typename Right > dTNgrW`4  
class assignment ITOGD  
  { P=i |{vv(  
Left l; Qx#)c%v \\  
Right r; (bXp1*0 ;  
public : .j,&/y&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >@\-m  
template < typename T2 > zXO.NSC[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *Fs^T^ ?r  
} ; +DDvM;31w  
6H9]]Unju  
同时,holder的operator=也需要改动: hkm3\wg  
B9 {DO  
template < typename T > ` OK }q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p`ZGV97  
  { p#I1l2nE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }e6:&`a xD  
} 3@A k6Uh  
T{Q&}`D)r  
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。 <i?-x&Q?=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mQ)l`w Gh  
#@`^  .  
return l(rhs) = r; [C#pMLp,~  
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。 =1uI >[aN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Yf9L~K  
W12K93tO  
template < typename Tp > >.A:6  
class constant_t cZ,_O~  
  { l#:Q V:  
  const Tp t; r#}%sof  
public : vDL/PXNC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sRG3`>1  
template < typename T > smNr%}_g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZaV@}=Rd8  
  { w|ei*L  
  return t; [!$>:_Vq/  
} Tj#XsD?J  
} ; <;K/Yv'{r  
x F#)T *  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Melc -[  
下面就可以修改holder的operator=了 suSIz 7:  
!Hg#c!eOg  
template < typename T > 1+#8} z:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yLX\pkAt4  
  { NoIdO/vy"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M?`06jQD.  
} e4P.G4  
gA*zFhGVS7  
同时也要修改assignment的operator() kDQXP p  
4j{ }{  
template < typename T2 > AEJm/8,T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U9s y]7  
现在代码看起来就很一致了。 S] a$w5ZP  
&!Vp'l\9  
六. 问题2:链式操作 _JXE/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /J:j'6  
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。 CSs6Vm!=  
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。 :4TcCWG  
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。 t~M_NEPxV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $P~a   
NI)nf;C  
template < typename T > i=UJ*c  
struct result_1 }mK_d9dx  
  { 4#uoPkLK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x(~l[hT  
} ; G[ea@u$?  
[8n4lE[)"  
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: UYUd IIoL  
|@F<ajlV  
template < typename T > Y_B( R  
struct   ref j.*}W4`Q_  
  { N3)EG6vE*  
typedef T & reference; ^S @b*  
} ; |Ca n  
template < typename T > ,#{aAx|]  
struct   ref < T &> <o O_wS@:  
  { &iivSc;#  
typedef T & reference; ljRR  
} ; 'UKB pm/  
jLg4_N1SD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W:G*t4i  
R<U <Y'Y  
template < typename T > -q27N^A0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X-)6.[9f  
  { +$C5V,H ~  
  return l(t) = r(t); xe' *%3-v)  
} ]MyWB<9M  
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。 [o6d]i!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~}fpe>M:  
q.4DwY5 L  
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 b%6 _LK[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,==lgM2V>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :1Ay_ b_J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4T" P #)z  
最后的布局是: *(J<~:V?  
                Add \} 5\^&}_  
              /   \ Wk?XlCj  
            Divide   5 nBd;d}LD  
            /   \ Cb<\  
          _1     3 F/h)azcn  
似乎一切都解决了?不。 *!r8HV/<  
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。 <v?-$3YT  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n$>H}#q  
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: O\?ei+(H7  
SrxX-Hir  
template < typename Right > 9S}PCAA;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _kfApO )O  
Right & rt) const q%l<Hw6{z  
  { b1+Nm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MWB?V?qPSC  
} {v(3[ 7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 % rkUy?=vu  
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。 ouuj d~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。 H3JWf MlW  
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。 RAvV[QkT  
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。 f-PDgs   
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? 6xwC1V?:0t  
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: }0I! n@  
z 'j%.Dd8  
template < class Action > xZhh%~  
class picker : public Action 0z .&  
  { 7ORwDR,`5  
public : `y4+OXZ^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C M(g4fh  
  // all the operator overloaded 0W@C!mD~  
} ; `KZ}smMA  
!HFwQGP.Y  
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。 7J\I%r  
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: kC)dia{$  
x9a0J1Nb-h  
template < typename Right > lw7wvZD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q^gd1K<N  
  { 8I*fPf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x\lua  
} &" =inkh  
y<Z8+/f`f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6d,"GT  
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。 f?)qZPM  
=^6]N~*,D  
template < typename T >   struct picker_maker /IgTmXxxj  
  { ~&g:7f|X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D+RG,8Ht  
} ; %"o4IYV#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e_Y>[/Om  
  { r3|vu"Uei  
typedef picker < T > result; r]TeR$NJ  
} ; mIOx)`$  
&#~yci2{  
下面总的结构就有了: cOIshT1  
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。 { aU~[5L3(  
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。 FG?B:Zl%T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U]_1yX  
至此链式操作完美实现。 N52N ^X>  
FJ/kumq  
rLp0VKPe  
七. 问题3 B4|3@X0(  
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。 - iU7'  
XBBsdldZ  
template < typename T1, typename T2 > } pA0mW9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KY@k4S+  
  { Bdf3@sbM]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NVP~`sxiZ  
} h|wy vYKZ  
Uj_%U2S$  
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: yVSJn>l!  
M^H357r%  
template < typename T1, typename T2 > 8I JFQDGA9  
struct result_2 N'IzHyo.  
  { u)%J5TR.Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bjbm"~  
} ; w}+jfO9  
5'6Oan7dL:  
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? 8g$pfHt|e  
这个差事就留给了holder自己。 :0r@o:H  
    gmt`_Dpm$  
&r jMGk"&  
template < int Order > .#CTL|x  
class holder; /1Ndir^c  
template <> y "gYv  
class holder < 1 > GDhg VOW(  
  { '(=krM9;  
public : L_O m<LO2  
template < typename T > =ayl~"bW  
  struct result_1 r-=#C1eY&  
  { b16\2%Ea1  
  typedef T & result; zK?[6n89f  
} ; $5(co)C  
template < typename T1, typename T2 > %-> X$,Q :  
  struct result_2  T=9+  
  { dQTJC %]O  
  typedef T1 & result; H&l/o  
} ; S9-FKjU  
template < typename T > rqSeh/<iD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j%0D:jOY]  
  { PU[] Nw  
  return (T & )r; 3 (jI  
} cJGU~\  
template < typename T1, typename T2 > bvi Y.G3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A(ql}cr  
  { *}Vg]3$4  
  return (T1 & )r1; ?$%#y u#.  
} o^H.uBO{  
} ; OUQySac  
0;KjP?5  
template <> 1)w^.8f  
class holder < 2 > `|+!H.3  
  { uL`_Sdjw  
public : k,OP*M  
template < typename T > V& _  
  struct result_1 &i$p5  
  { LS <\%A}  
  typedef T & result; m?0caLw<  
} ; vjmNS=l  
template < typename T1, typename T2 > TZ3"u@ 06  
  struct result_2 "K;f[&xO,o  
  { |L,_QXA2  
  typedef T2 & result; Onz@A"  
} ; 67?O}~jbG  
template < typename T > 8k vG<&D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _ 5n Lrn,~  
  { v*U OD'tk  
  return (T & )r; A63=$  
} ,Y  ./9F  
template < typename T1, typename T2 > nW1u;.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \  2#7B8  
  { RR |Z,  
  return (T2 & )r2; lp+Uox  
} Z^wogIAV  
} ; wO.T"x%X  
"V'<dn  
B OKY X  
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> >。 *: }9(8d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K !g!tA$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Cj'X L}  
zsOOx% +  
return l(i, j) = r(i, j); b*Sw") #  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n%X5TJE  
9(eTCe-~6  
  return ( int & )i; +6-_9qRq  
  return ( int & )j; 1UdET#\  
最后执行i = j; rrz^LD  
可见,参数被正确的选择了。 m#|;?z  
o+*7Q!  
oR[-F+__  
NpI "XQ  
w]1Ltq*g/  
八. 中期总结 S+2we  
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: Cs9o_Z~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C)hS^D:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7!F<Uf,V3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l^!raoH]q  
;XagLy  
\ ]v>#VXr_  
AO[/-Uij  
x<d2/[(}mT  
ZB+~0[C  
九. 简化 VRE[ vM'  
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。 r|av|7R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \l-JU  
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: `?=Y^+*!-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *{<46 0`!q  
  +-*/&|^等 wDp5HZ>  
2. 返回引用。 rUn1*KWbE  
  =,各种复合赋值等 $-AG $1  
3. 返回固定类型。 ,)?!p_*@:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4m1@lnjp  
4. 原样返回。  \uG^w(*)  
  operator, yo^M>^P\N  
5. 返回解引用的类型。 L5DeLF+  
  operator*(单目) >v#6SDg  
6. 返回地址。 e5 N$+P"  
  operator&(单目) t XfXuHa  
7. 下表访问返回类型。 JIatRc?g  
  operator[] !(A<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gk hmQd  
  operator<<和operator>> FeL!%z  
?uh%WN6nU]  
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。 =[do([A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aE(DNeG-H  
%_ (Xn  
template < typename Left > ;.+C  
struct value_return ,Jrm85 oG  
  { C[R|@9NI  
template < typename T > *)bh6b=7  
  struct result_1 VW\xuP  
  { T3bYj|rh=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w5<&b1:  
} ; aOhi<I`*  
lK Ry4~O  
template < typename T1, typename T2 > ROi_k4Fj  
  struct result_2 4OOI$J$Jh  
  { ec h1{v\B|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U{ 52bH<  
} ; AB+HyZ*//  
} ; \ lW*.<  
T-F8[dd^/  
:d1Kq _\K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lk4U/:  
^]k=*>{ R  
下面我们来剥离functor中的operator() VXPs YR&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sjy/[.4-  
@HQqHO&N  
return l(t) op r(t) |33_="  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?>Bt|[p:s)  
return op l(t) ]|QA`5=$  
return op l(t1, t2) O:j=L{,d^  
return l(t) op $Zn>W@\  
return l(t1, t2) op :Qu.CvYF  
return l(t)[r(t)] oM!zeJNA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /_Fi4wZ  
/u~L3Cp(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: RDxvN:v  
单目: return f(l(t), r(t)); ?$@E}t8g\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |Hv8GT  
双目: return f(l(t)); ;"2(e7ir  
return f(l(t1, t2)); 8vx#QU8E/  
下面就是f的实现,以operator/为例 xf3;:soC  
jwp?eL!7  
struct meta_divide Bq~?!~\?.  
  { CqLAtS X7  
template < typename T1, typename T2 > awgS5We|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _iH:>2p5R  
  { lm8<0*;,  
  return t1 / t2; ({<qs}H"  
} | MXRNA~  
} ; UYH&x:WEd  
o4H'  
这个工作可以让宏来做: ._p^0UxT  
9gFfbvd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ chu r(@Af  
template < typename T1, typename T2 > \ R:y u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q"k #eEA  
以后可以直接用 _| >bOI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i\zN1T_  
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 MZt&HbD-  
(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。。。) Na.)!h_Kn'  
:0% $u>;O:  
:+<GJj_d+  
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 $aY:Z_s  
/Z2 g >  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > snVeOe#'S  
class unary_op : public Rettype ^.>XDUO F  
  { 6C- !^8[f  
    Left l; TUi<  
public : /mQ9} E4X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s;,ulME  
YH3[Jvzf4  
template < typename T > 9u1Fk'cxG,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yHmNO*(  
      { `aM8L  
      return FuncType::execute(l(t)); a;v;%rs  
    } i%otvDn1  
J%P{/nR  
    template < typename T1, typename T2 > X?S LYm@v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J5zu}U?  
      { "v+%F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p><DA fB  
    } `l-R?C?*!  
} ; xeSv+I-b  
q;<Q-jr&O  
~2}^ -,  
同样还可以申明一个binary_op 2(>=@q.1H  
eB5<N?;s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tVHQ$jJY%  
class binary_op : public Rettype zf A"xD  
  { `$>cQwB,D  
    Left l; +||[H)qym  
Right r; J Sms \  
public : An=Q`Uxt/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /i IWt\J  
*Edr\P  
template < typename T > 9S{?@*V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z1LY|8$G  
      { 7J$Yd976  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '?b.t2  
    } % ^&D,  
N4wMAT:h  
    template < typename T1, typename T2 > &$.x1$%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y5:al7*P  
      { MJ~)CiKgN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `bEum3l\6]  
    } 7.(vog"I)  
} ; MKr:a]-'f~  
 DZ&AwF  
f/e2td*A  
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 ?`Som_vKO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J.pe&1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) * TR ~>|  
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。 6WEu(}=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C lzz!v  
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。。。 UE/N-K)`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %M;{+90p>t  
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) o/p'eY:)  
下面是修改过的unary_op Lz;E/a}s  
g<PdiVp+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z.mnD+{  
class unary_op *,oZ]!   
  { :]-? l4(%  
Left l; AV?<D.<  
  }S>:!9f  
public : z,/y2H2  
M ^~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gb@ |\n  
My\  
template < typename T > V39)[FH}  
  struct result_1 ^1NtvQe@Y\  
  { |cq%eN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0Z>oiBr4  
} ; (r )fx  
d^jIsE`  
template < typename T1, typename T2 > cRC)99HP  
  struct result_2 N>_d {=P  
  { >zWVM1\\j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9 TILrK  
} ; "ktC1y1  
b{Kw.?85  
template < typename T1, typename T2 > 0!,)7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .j0]hn]  
  { R7!^ M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;t}ux  
} 7<%Rx19L*  
 LYX\#  
template < typename T > hy|X(m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7&9'=G  
  { wq"AWyu  
  return OpClass::execute(lt(t)); [/I1%6;  
} 1MzOHE  
me`( J y<  
} ; DeTZl+qm1E  
dc0Ro,  
8M;G@ Q80  
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 q3E_.{t  
好啦,现在才真正完美了。 '((Ll  
现在在picker里面就可以这么添加了: g1`/xJz|  
@Q atgYu  
template < typename Right > #/9(^6f:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s(I7}oRWsL  
  { v#`Wf}G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {1 94u %'  
} x 1"ikp}  
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。 = pS\gLQu  
4GRmo"S  
~f2zMTI|  
gaJIc^O  
M('cG  
十. bind <P3r}|K  
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。 V ;)q?ZHg  
先来分析一下一段例子 UI:{*N**Z  
eMvb*X6  
Z qg(\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b\w88=|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :/IcFU~)M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (&$|R\W.  
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。 1XO*yZF  
我们来写个简单的。 Mr(~ *  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Yn}_"FO'  
对于函数对象类的版本: 9c=_p'G3Fw  
K/u`W z~A  
template < typename Func > SS;QPWRZ  
struct functor_trait FBcF  
  { Zh.fv-Ecp  
typedef typename Func::result_type result_type; n]@+<TA<uA  
} ; <nj[=C4v  
对于无参数函数的版本: v=|BqG`  
OI.2CF  
template < typename Ret > 3HA$k[%7P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [#td  
  { s%z'1KPS  
typedef Ret result_type; _rqOzE)  
} ; va8V{q@t'  
对于单参数函数的版本: zY|]bP[NEH  
-j[n^y'v  
template < typename Ret, typename V1 > ^ >ca*g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v}]x>f  
  { v[6BESu  
typedef Ret result_type; b~b(Ed{r  
} ; <5(8LMF  
对于双参数函数的版本: .>?["e#,  
,\DB8v6l\A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9hT^Y,c0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y+?tUSPP  
  { -i'T!Qg1  
typedef Ret result_type; /)de`k"  
} ; 7Yxy2[  
等等。。。 !o4xI?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *<U&DOYV:  
EBM\p+x&  
template < typename Func > (`18W1f5W  
struct func_return c`X'Q)c&K  
  { $YSD%/c  
template < typename T > fwAN9zs  
  struct result_1 >UJ&noUD#:  
  { ;?2vW8{p<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AEnS_Q  
} ; Oyq<y~}  
GGF;T&DWad  
template < typename T1, typename T2 > {zUc*9  
  struct result_2 "\BP+AF  
  { Whd4-pR8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }C7tlA8,7  
} ; s80_e  
} ; /@RnCjc'  
G-3.-  
#K! Df%,<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pLzsL>6h  
*!9/`zW  
template < typename Func, typename aPicker > :/vB,JC  
class binder_1 U&3*c+B4  
  { hDlk! #*  
Func fn; R C (v#G  
aPicker pk; Ti3BlWQH  
public : -t6d`p;dR  
ITc/aX  
template < typename T > h0.Fstf]  
  struct result_1 ;6b#I$-J-  
  { @gi Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R|+R4'  
} ; &ApJ'uC  
#]eXI $HP  
template < typename T1, typename T2 > EJWMr`zdn  
  struct result_2 }7=a,1T  
  { DhZtiqL#_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j|`{ 1`'  
} ; -;P<Q`{I  
N^ D/}n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Xb^\{s?b  
_f3A6ER`  
template < typename T > :LBe{Jbw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M@'V4oUz  
  { %&_(IY$d  
  return fn(pk(t)); ($S{td;  
} ^ Nsl5  
template < typename T1, typename T2 > @5?T]V g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q5,@ P?  
  { )E7A,ZW,  
  return fn(pk(t1, t2)); uCu,'F,6Y  
} @i{JqHU"  
} ; ImV54h'  
Gr6ma*)y~t  
[BQw$8 +n_  
一目了然不是么? "{x~j \<  
最后实现bind K%pmE?%,8  
#dpt=  
<,E*,&0W  
template < typename Func, typename aPicker > 99ha /t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'hek CZZ_I  
  { ;n;^f&;sJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s3+O=5  
} gw*d"~A  
m@O\Bi}=}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9wq%Fnt  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZM#WdP  
Vw{Ys6q  
十一. phoenix %C3cdy_c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xapkhIW2\  
m|]^f;7z  
for_each(v.begin(), v.end(), D+SpSO7yg  
( -YuvEm#f  
do_ k( g$_ ]X  
[ <y.D0^68  
  cout << _1 <<   " , " "q`%d_  
] EkL\~^  
.while_( -- _1), nUd\4;J#  
cout << var( " \n " ) *b)b#p  
) /B!m|)h5~  
); } )e`0)  
oba*w;  
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: jO,<7FPs5  
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 aydal 9M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WD\{Sdx:r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0wkLM-lN  
eYcx+BJ  
I)Lb"  
template < typename Cond, typename Actor > 7k\7G=  
class do_while lXPn]iLJ  
  { ya_'Oz!C  
Cond cd; U2AGH2emw  
Actor act; vLS9V/o  
public : kW!:bh  
template < typename T > =P#!>*\ar  
  struct result_1 \a6)t%u  
  { 9/$P_Q:3  
  typedef int result_type; zOE6;c8 1  
} ; Nb#7&_f=  
WsV3>=@f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ) ,hj7  
\Zv =?\  
template < typename T > .]e6TFsrO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const btF%}<o)  
  { _Y|kX2l S@  
  do cik@QN<[0  
    { V[I<9xaE  
  act(t); -$)Et|  
  } V`M,d~:Pr"  
  while (cd(t)); ,xz^ k/.  
  return   0 ; 68c;Vb  
} Cv~hU%1T  
} ; 1hviT&  
2SJh6U  
1Q J$yr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .O#lab`:2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 N1!5J(V4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4LjSDgA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G zXP  
下面就是产生这个functor的类: %~5Q^3$O  
L%d?eHF  
12PE{Mut  
template < typename Actor > lDU:EJ&DHE  
class do_while_actor !5OMAWNU@  
  { BNCJT$t YX  
Actor act; sOxdq"E  
public : a1`cI5n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .:ZXtU  
&iOtw0E  
template < typename Cond > Hm* vKFhz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3K!0 4\  
} ; |2<f<k/UT  
aTh%oBrtP  
s~$4bN>LD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (YJ AT  
最后,是那个do_ mF}k}0  
Zax]i,Bx  
-b)zira  
class do_while_invoker ,:(leWeA9  
  { *wB-lg7%  
public : ,A!e"=HF  
template < typename Actor > b<(UmRxx3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const % B &?D@  
  { I*t)x,~3  
  return do_while_actor < Actor > (act); _*$B|%k   
} ,Q#tA|:8j  
} do_; '<=MhNh\  
]XG n2U\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JGDUCb~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m90R8  V  
最后来说说怎么处理break和continue .XKvk(9  
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。 V&oT':%q  
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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