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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MhJ`>.z1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]k,fEn(  
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, PE4{;|a }  
kdoE)C   
wvUph[j}J  
<-lz_  
  class filler `ZNjA},.  
  { pwu5Fxn)  
public : g5T~%t5lo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u6%56 %^f  
} ; 5Impv3qaZ  
u |f h!-  
!Noabt  
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: 8fDnDA.e  
Dnd  
s"sX# l[J  
g@1MIm c'!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sAnH\AFm  
3mBr nq]j>  
q=R=z$yr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :b.#h7Qt<  
<p<gx*%  
z?yADYr9  
$'&`k,a3|P  
二. 战前分析 bBDgyFSI <  
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。 u' r ;-|7  
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 d<Z`)hI{K  
\k g2pF[V  
J 0s8vAs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p*dez!  
  /* --------------------------------------------- */ 3Um\?fj>}(  
vector < int *> vp( 10 ); o >W}1_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?j $z[_K  
/* --------------------------------------------- */ ,q:6[~n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); : ;d&m  
/* --------------------------------------------- */ #s]]\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #}B~V3UD  
  /* --------------------------------------------- */ KIuYWr7&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rW1 > t+  
/* --------------------------------------------- */ \!631FcQ   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :jUd?(  
%n-LDn  
)Wc#?K  
u`("x5sa  
看了之后,我们可以思考一些问题: "+)ey> _  
1._1, _2是什么? DE. Pw+5<.  
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。 bu$5gGWVf  
2._1 = 1是在做什么? qA03EU  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &[kwM3 95  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 qkR.{?x  
+\}]`uS:  
fEgZ/p!g  
三. 动工 .j;My%)?p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: us5`?XeX]  
O'!k$iJNb  
CBO8^M<K  
#" f:m`  
template < typename T > Fmsg*s7w  
class assignment a_pkUOu6  
  { s+ 0$_&xR  
T value; 6?hv ,^  
public : r3iNfY b  
assignment( const T & v) : value(v) {} blS*HKw  
template < typename T2 > `;i| %$TU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hz )L+  
} ; u2!8'-Ai  
; /EH@V|  
R?I(f(ib   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q <78< #I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gp$+Qd  
.$?s :t  
O >'o;0  
RtF_p {s  
  class holder b@5bN\"x$  
  { a+J :1'  
public : &<v# ^2S3  
template < typename T > Z\@vN[[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xat)9Yb}0  
  { 3xj<ATSe  
  return assignment < T > (t); 9K)OQDv%6D  
} .Yh-m  
} ; {Y IVHl  
aY"qEH7]  
y0rT=kU  
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: 9l(e:_`_  
D./e|i?  
  static holder _1; tuUk48!2I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W_M]fjL.  
EJL45R>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iVmf/N@A|  
而不用手动写一个函数对象。 fzw6VGTf  
)B8[w  
hgsE"H<V  
N*@bJ*0  
四. 问题分析 *d(wO l5[  
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。 a{]1H4+bQ  
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。 hBN!!a|l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Iy e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `~*qjA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?VReKv1\  
drN^-e  
五. 问题1:一致性 8zZR %fZ  
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?| lOZ.{0{f,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A0&~U0*(~  
 V+(  
struct holder )_+#yaC  
  { c) 1m4SB@  
  // ! 4i  
  template < typename T > :Z`4ea"w  
T &   operator ()( const T & r) const U,g!KN3P  
  { %f, 9  
  return (T & )r; cZ o]*Gv.  
} a1om8!C  
} ; R=8!]Oi6  
Y B)1dzU  
这样的话assignment也必须相应改动: %L~X\M:Qk  
m>UJ; F  
template < typename Left, typename Right > !Ng^k>*h  
class assignment x)V.^-  
  { ZXr]V'Q?  
Left l; Npq=jlj  
Right r; ]c$%;!ZE  
public : 6bfk4k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8/=[mYn`-  
template < typename T2 > \@I.K+hj$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9X=#wh,q  
} ; e2Xx7*vS  
m#8KCZS  
同时,holder的operator=也需要改动: BNaZD<<  
in B}ydk  
template < typename T > KF7f<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QmgwIz_  
  { 2X6y^f';\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d6(qc< /!r  
} IO,kP`Wcx  
36lIV,YnU  
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。 9lny[{9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )Cx8?\/c=x  
o@ ;w!'  
return l(rhs) = r; R_Eu*Qu j  
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。 E1VCm[j2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a9D 5qj  
?u8+F  
template < typename Tp > .,EZ-&6{  
class constant_t &I d ^n  
  { S%Ja:0=}?  
  const Tp t; i|=}zR  
public : Sw(%j1uL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V <k_Q@K  
template < typename T > u1nv'\*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c~c3;  
  { <5L!.Ci  
  return t; $ar:5kif  
} 8t6h^uQ  
} ; {d )Et;_  
 .# M 5L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v~@Y_ `l  
下面就可以修改holder的operator=了 ;z%& 3u/  
L.|GC7$0  
template < typename T > %/U Q0d~b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KAUYE^  
  { 6W#+U<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /$q;-/DnTZ  
} YQ?|Vb U  
gg8T],s1!a  
同时也要修改assignment的operator() dQ^k-  
8vUP{f6{  
template < typename T2 > UayRT#}]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `knw1,qL"  
现在代码看起来就很一致了。 9|#h )*  
_&BnET  
六. 问题2:链式操作 O;,k~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iJsw:Nc  
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。 R>Zn$%j\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4.VEE~sH$  
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。 a(}jn|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8q0f#/`v  
I>P</TE7  
template < typename T > &[3!Lk`.0  
struct result_1 EA8(_}  
  { Ye )(9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mexI }  
} ; h]'fX  
v4Nb/Y  
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: U&B~GJT+  
}]?RngTt  
template < typename T > <F!:dyl  
struct   ref 1B WuFYB  
  { R 6M@pO  
typedef T & reference; Rx'7tff%I  
} ; O050Q5zy  
template < typename T > hSg: Rqnk  
struct   ref < T &> 4wNxn lP  
  { h eh! cDK  
typedef T & reference; 7&sCEYEb  
} ; E!Ng=}G&_  
33u7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QZwRg&d<o  
}D=h"\_=  
template < typename T > `Cb$8;)z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f[ER`!  
  { tv;3~Y0i  
  return l(t) = r(t); -7+Fb^"L  
} X^@d@xU4v  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }B]FHpi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pXQ&2s$  
^Jkj/n'  
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 -D V;{8U4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3^`bf=R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w=f8UtY9@A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^Xb!dnT.*a  
最后的布局是: )s^XVs.-  
                Add L\"=H4r  
              /   \ s5z@`M5'm  
            Divide   5 :;|x'[JoE?  
            /   \ a~{St v  
          _1     3 7,O^c +  
似乎一切都解决了?不。 oVsl,V  
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。 $[]=6.s  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /\\C&Px  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cu""vtK   
~S=hxKI  
template < typename Right > fc\hQXYv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g.9MPN  
Right & rt) const wTTQIo 60  
  { J7E/2Sl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s%/0WW0y^  
} ( /N`Wu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?9PNCd3$d  
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。 k}<mmKB  
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。 U O[p   
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。 m<076O4|`  
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。 hA~}6Qn  
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? .t}nznh  
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: UbuxD})  
1yKf=LZ^  
template < class Action >  x'  
class picker : public Action yBr{nFOgdY  
  { 4H " *.l  
public : Nd6N:1 -  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;N,7#l|wi  
  // all the operator overloaded "n05y}  
} ; km3-Hp1  
xbmOch}j6  
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。 z?i82B[Tm  
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: bRIb'%=+GA  
W>, b1_k c  
template < typename Right > }u|0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A&t}s #3  
  { t>b^S,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {`}RYfZ  
} 0 Q1}u@G  
#p[=iP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >MhkNy  
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。 dA_s7),  
x,1&ml5  
template < typename T >   struct picker_maker =Of#Ps)  
  { ZERd#7@m+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %Ajf|Go0/G  
} ; lc/2!:g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |X_yL3`Zb  
  { y[$e]N  
typedef picker < T > result; qI'a|p4fn?  
} ; '<@PgO~  
w!xSYh')  
下面总的结构就有了: ,*bxNs'/  
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。 }y0UyOa{C  
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。 #G\)ZheG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u{_T,k<!  
至此链式操作完美实现。 Y- w5S|!  
2Nj0 Hqjq  
`bxgg'V  
七. 问题3 r<0 .!j%c  
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。 zPVA6~|l  
N .SszZh  
template < typename T1, typename T2 > Nd( $s[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W*_ifZ0s.  
  { z24-h C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); LAvAjvRc  
} yC _X@o-n  
Fs=nAn#  
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: IYj-cm  
[` i;gx[^  
template < typename T1, typename T2 > 4e5Ka{# <  
struct result_2 00 $W>Gr  
  { -MU^%t;-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F4:ssy^  
} ; &9O-!  
Uh7kB`2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !X,=RR `zT  
这个差事就留给了holder自己。 q= tDMK'h  
    ?^6RFbke+  
9EH%[wfv  
template < int Order > V1Fdt+#  
class holder; LOOv8'%O8  
template <> )>?K:y8I~  
class holder < 1 > j0OxR.S  
  { N(IUNL  
public : irL ehPX9  
template < typename T > iKdC2m  
  struct result_1 Cx@,J\rsQ  
  { 'DKP-R"  
  typedef T & result; Ig=4Z*au!g  
} ; L>PpXTWwy  
template < typename T1, typename T2 > E>7[ti_p5  
  struct result_2 C f<,\Aav  
  { T{ojla(  
  typedef T1 & result; ]6(NeS+  
} ; jgC/  
template < typename T > J M`uIVnNA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ho0T$hB  
  { )v'DQAL  
  return (T & )r; #kxg|G[Ol  
} Kj}}O2  
template < typename T1, typename T2 > }F\0Bl&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w1.KRe{M  
  { Q#vur o  
  return (T1 & )r1; oinF<-(  
} 6T)D6;@L  
} ; KBOxr5w  
2'/ ip@  
template <> qUVV374N  
class holder < 2 > {=&pnu\  
  { ^6obxwVG  
public : BG=h1ybz  
template < typename T > ni3^J5XW  
  struct result_1 V-)q&cbW]q  
  { Q"\*JV5  
  typedef T & result; Iunt!L  
} ; 7?F0~[eGG  
template < typename T1, typename T2 > ?6a:!^eL  
  struct result_2 6@ nEcr  
  { 2avSsN{^  
  typedef T2 & result;  ;BpuNB  
} ; |)0kvf?  
template < typename T > (h2bxfV~+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2vK{Yw   
  { fD V:ueO  
  return (T & )r; ] $Z aS\m  
} P=V~/,>SZ!  
template < typename T1, typename T2 > rs<UWk<q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z m_mLk$4H  
  { ^[5yff 4  
  return (T2 & )r2; $Y>LUZ)b&8  
} v k<By R  
} ; ;ML21OjgN  
.( 75.^b2)  
=)'AXtvE  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 c7sW:Yzil  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T?Hs_u{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /}(w{6C  
5{j1<4zxR  
return l(i, j) = r(i, j); l'mgjv~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #W* 5=Cf  
A LKU  
  return ( int & )i; mKn:EqA  
  return ( int & )j; poQY X5  
最后执行i = j; }oloMtp$  
可见,参数被正确的选择了。 /\OjtE  
ix6j=5{  
`@-H ;  
wzF/`z&0?6  
_0ep[r  
八. 中期总结 c:4 i&|n  
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: `WX @1]m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TLw.rEN!;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >f74]J=V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0oc5ahp  
L%I@HB9-Q0  
UoBmS 5  
*7`;{O  
iVwI}%k  
OZDnU6  
九. 简化 F0])g  
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。 wwk=*X-8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \za 0?b  
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: ]qvrpI!E!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QGn3xM66  
  +-*/&|^等 9qIjs$g  
2. 返回引用。 K+2<{qwh  
  =,各种复合赋值等 [3}m|W<  
3. 返回固定类型。 l/#;GYB]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0LeR#l:I  
4. 原样返回。 4ZSc'9e9  
  operator, ~~;J[F p  
5. 返回解引用的类型。 6XKiVP;h%  
  operator*(单目) bw&8"k>D?  
6. 返回地址。 (TgLCT[@T  
  operator&(单目) tg.[.v Ks  
7. 下表访问返回类型。 Fzt{^%\`  
  operator[] p0>W}+8fF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <$qe2Ft Uq  
  operator<<和operator>> A )tGB&  
1 cvoI  
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。 J7c(qGJI2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .T#h5[S2x  
bM+}j+0  
template < typename Left > <My4 )3  
struct value_return |eU{cK~e^  
  { au1uFu-  
template < typename T > *@^9 ]$*$  
  struct result_1 L9W'TvTwo  
  { 4|ML#aRz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _H} 8eU  
} ; P uYAoKG  
$~W =)f9  
template < typename T1, typename T2 > W+k SL{0  
  struct result_2 #R-l2OO^]  
  { A]c'`Nf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @FO= 0_;y  
} ; )O;6S$z9Y  
} ; w&8N6gA14  
.hPk}B/KV  
=ss(~[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {(Jbgsxm  
#Ie/|  
下面我们来剥离functor中的operator() aQzx^%B1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BE>^;`K  
td@I ;d2  
return l(t) op r(t) 3k3-Ts  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /Ps/m!  
return op l(t) "MM)AY*b  
return op l(t1, t2) <A@}C+  
return l(t) op !8~A`  
return l(t1, t2) op .FYxVF.  
return l(t)[r(t)] X\sOeb:]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y=.`:EB9b  
f=:ycd!  
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: "Tt5cqUQoY  
单目: return f(l(t), r(t)); PuO5@SP~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w5Lev}Rb  
双目: return f(l(t)); uW;[FTcqy$  
return f(l(t1, t2)); > oh7f|  
下面就是f的实现,以operator/为例 &UrPb%=2H  
\Hb"bv  
struct meta_divide S*PcK>  
  { bAOL<0RS9`  
template < typename T1, typename T2 > @-zL"%%dw'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X/Sp!W-H  
  { [L(qrAQ2|z  
  return t1 / t2; wB'GV1|jL  
} 'rl?'~={p  
} ; GW{e"b/x  
&;3iHY;  
这个工作可以让宏来做: g A+p^`;[  
Y.yiUf/Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AdU0 sZ+&c  
template < typename T1, typename T2 > \ _"l2UDx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x_L5NsO:  
以后可以直接用 1egq:bh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W?TvdeBx  
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 VcX89c4\  
(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。。。) 'Hf+Y/`  
<DR$WsDG  
12]rfd   
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 ]Xm+-{5?!R  
yjE $o?A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wHuz~y6  
class unary_op : public Rettype `@3{}  
  { {HO,d{{  
    Left l; &s^t~>Gpr  
public : \RT3#X+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _|jEuif  
5FMe&  
template < typename T > I_k/lwBD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n?(sn  
      { z&wJ"[nOC  
      return FuncType::execute(l(t)); &TT vX% T  
    } /Z| K9a  
M!R=&a=Z  
    template < typename T1, typename T2 > -y|*x-iZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1`Z:/]hl  
      { joA>-k04  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lJvfgP-j  
    } ^#gJf*'UE  
} ; _s18^7  
`(uN_zvH  
ZyX+V?4  
同样还可以申明一个binary_op N(J'h$E  
A1Es>NK[qW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XOL_vS24  
class binary_op : public Rettype Suo%uD  
  { PiIP%$72O  
    Left l; `T,^os#6  
Right r; 7I/a  
public : )">uI\bi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oM^VtH=>  
>PYc57S1c  
template < typename T > l@:&0id4I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j4wsDtmAU  
      { " M3S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A'aYH`j  
    } sK@]|9ciQ  
dv cLZK  
    template < typename T1, typename T2 > 50e vWD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uCHM  
      { a! 3eZ,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9 lXnNK |]  
    } qTz5P  
} ; cO8yu`4!e  
B7.<A#y2  
7Hg;SK6t0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 : #OaE,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9 K>~9Za  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zeshM8=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5cj&D74o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O/.8;.d;4Y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0nPg`@e.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~^/BAc  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) KBDNK_7A  
下面是修改过的unary_op &})Zqc3Lqk  
,(B/R8ZF~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]E|E4K6g  
class unary_op q*!Vyk  
  { q{}U5(,{0  
Left l; h AJ^(|  
  d@? zCFD  
public : YF(bl1>YC  
8dh ?JqX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &,QBJx<#  
gm$<U9L\v  
template < typename T > ;EsfHCi)  
  struct result_1 &`}d;r|yn1  
  { 79uAsI2-Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~zoZ{YqP  
} ; S;" $02]  
J;k8 a2$_  
template < typename T1, typename T2 > `j4OKZ  
  struct result_2 r*c x_**  
  { =%S*h)}@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q sPZ dC  
} ; -sx=1+\nf  
xUPg~c0  
template < typename T1, typename T2 > Iv{uk$^7S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 Nt9'"  
  { sWq@E6,I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "`V:4uz  
} zUA -  
Z*Fn2I4  
template < typename T > _=K\E0I.m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ),@m 3wQ  
  { 6u,w  
  return OpClass::execute(lt(t)); cS>xT cj  
} c3)6{  
}-@h H(  
} ; fM3ZoH/  
RijFN.s  
R=C+]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "d*-k R  
好啦,现在才真正完美了。 =.IAd< C  
现在在picker里面就可以这么添加了: )%q )!x  
7Q|v5@;pU  
template < typename Right > .X"\ Mg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^@$T>SB1  
  { hdpA& OteR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \/!jGy*  
} _o-01gu.  
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。 bLC+73BjC  
X CHN'l'  
t?FPmbj v  
0BN=>]V~j7  
Bam 4%G5  
十. bind iwfH~  
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。 H284 ]i  
先来分析一下一段例子 [ z{ }?  
8p]Krs:  
)5x,-m@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} # "TL*p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W3xObt3w\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t x1(6V&l;  
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。 3JZ9 G79H  
我们来写个简单的。 zrV~7$HL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uXdR-@80*  
对于函数对象类的版本: (X|lK.W y  
npcL<$<6X  
template < typename Func > `o%Ua0x2  
struct functor_trait 6z5?9I4[  
  { ~./M5P!\  
typedef typename Func::result_type result_type; WE&"W$0  
} ; m</nOf+C  
对于无参数函数的版本: Zv8G[(  
8cbgP$X  
template < typename Ret > `IK3e9QpcA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R-5e9vyS  
  { /&RS+By(i  
typedef Ret result_type; 9]|G-cyt  
} ; Tl*FK?)MC^  
对于单参数函数的版本: ;CA7\&L>  
nn/_>%Y  
template < typename Ret, typename V1 > <a=k"'0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ig?Tj4kD  
  { okD7!)cr=  
typedef Ret result_type; !qJ|`o Y  
} ; #po}Y  
对于双参数函数的版本: L)_L#]Yy  
sX]ru^F3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C6c]M@6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EYU3Pl%  
  { $c24lJ#/  
typedef Ret result_type; ;%Zn)etu  
} ; "3VMjF\  
等等。。。 1{bsh?zd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d+g+ {p>?  
_"sFLe{  
template < typename Func > !,N),xG}~  
struct func_return S.NLxb/  
  { `L {dF  
template < typename T > A@OSh6/{h  
  struct result_1 M-NY&@Nj  
  { Z#062NL "  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fQ~YBFhlr  
} ; 4vf,RjB-5  
!e:HE/&>i  
template < typename T1, typename T2 > WAp#[mW.fx  
  struct result_2 n*i1QC  
  { ' Y.s}Duj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @W*Zrc1NF  
} ; c>e~$b8  
} ; F anA~  
S-)%#  
\S"YLRn"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9h 0^_|"  
/(skIvE|  
template < typename Func, typename aPicker > !_=3Dz  
class binder_1 hh"=|c  
  { (Y?" L_pC  
Func fn; [<7Vv_\Q  
aPicker pk; dtUt2r)6L;  
public : k{j (Gb2sp  
6"U)d7^  
template < typename T > |DMa2}%  
  struct result_1 j%OnLTZ  
  { lBnG!!VrWa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N}j^55M_]  
} ; `Hq)g1a7q  
}mSfg  
template < typename T1, typename T2 > 3QzHQU  
  struct result_2 =o+))R4  
  { ~85Pgb<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yet!qmZ  
} ; \!,@pe_  
jaI mO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5x; y{qT  
}w8:`g'T0/  
template < typename T > D$ +"n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^gD%#3>X  
  { 5KFd/9  
  return fn(pk(t)); =e$6o2!'}  
} eb>YvC  
template < typename T1, typename T2 > e(m#elX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = A;B-_c  
  { ghd*EXrF H  
  return fn(pk(t1, t2)); 1f^4J~{  
} \;Ywr3  
} ; 53cW`F  
B!cg)Y?.bd  
-(fvb  
一目了然不是么? '@<aS?@!t  
最后实现bind 'Nbae-pf  
O[[#\BL  
s`:-6{E  
template < typename Func, typename aPicker > |4s`;4c&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +]%d'h  
  { px1{=~V/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "' hc)58y  
} |_J[n !~f7  
RuHMD"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9(( QSX  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aGY F\7  
r{gJ[%  
十一. phoenix 4(f4 4' ^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |Skk1 #  
5B'};AQ  
for_each(v.begin(), v.end(), Zom7yI  
( Cq,ox'kGl  
do_ YdK]%%  
[ R~],5_|  
  cout << _1 <<   " , " 3./4] _p  
] RrDNEwAr  
.while_( -- _1), OyG$ ]C  
cout << var( " \n " ) P]@m0f  
) (&G4@Vd  
); ^"h`U'YC  
tGs=08`  
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: \=yx~c_$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 |? !Ew# w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "gD)Uis  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a N|MBX;  
:>.~"uWo{  
3P!Jw7e  
template < typename Cond, typename Actor > 1Yy5bg6+E  
class do_while E(e'qL  
  { F-k3F80=  
Cond cd; 1YA_`_@w  
Actor act; O0{M3-  
public : $:%?-xy(  
template < typename T > T/" 6iv\1  
  struct result_1 %<oey%ue  
  { 9LkP*$2"M<  
  typedef int result_type; 1|VnPQqA  
} ; wPDA_ns~  
wyk4v}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (N U*PQY6  
%:/_O*~)Yg  
template < typename T > .ya^8gM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Syn>;FX  
  { 9'I I!  
  do Uu9\;f  
    { @L8('8~d  
  act(t); n:GK0wu.s  
  } I-NzGx2u  
  while (cd(t)); PF-7AIxs"  
  return   0 ; 4425,AR  
} *sqq]uD  
} ; .Z}ySd:X  
h'x|yy]@3  
Ch`XwLY9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;(Q4x"?I  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `/'Hq9$F<"  
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。 5A:mu+Iz6H  
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。 8VJUaL@  
下面就是产生这个functor的类: xV'\2n=1T  
e`#c[lbAAM  
Y?2I /  
template < typename Actor > M`ETH8Su=  
class do_while_actor nBGFa  
  { )DsC:cP  
Actor act; J'O</o@e  
public : ]k%Yz@*S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wj/\ !V!  
(z0S5#g ,x  
template < typename Cond > o[Yxh%T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Da!A1|"  
} ; <LDVO'I0 !  
#]i*u1  
3u7N/OQ(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 edqekjh  
最后,是那个do_ 8 kw`=wSH>  
Us'm9 J  
rS>JzbWa  
class do_while_invoker Z;bzp3v  
  { =N`"%T@=  
public : ]&1Kz 2/  
template < typename Actor > 3~\mP\/4v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \iAkF`OC  
  { rLNo7i  
  return do_while_actor < Actor > (act); @<e+E"6  
} ] 5lp.#EB  
} do_; k+2~=#  
mvI[=e*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &AmTXW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oBr/CW  
最后来说说怎么处理break和continue vBUx )l  
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。 RF 4u\ \  
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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