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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t trp| (  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O[5ti=W  
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, @^@-A\7[KO  
p%'((!a2  
#kEdf0  
SNFz#*  
  class filler beoMLHp  
  { so?1lG  
public : `dhK$jYD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h#9)M  
} ; G<DUy^$i  
7ac3N  
g?wogCs5  
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: 9G9lSj5>  
'@bA_F(  
zvWQ&?&o2  
38^_(N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #'oKkrl  
[g_@<?zg  
] 2'~e,"O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TB\CSXb  
Zup?nP2GkT  
F9" K  
Qfi5fp=f  
二. 战前分析 lQjq6Fl2  
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。 . b"e`Bw_=  
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 6dp~19T^  
j!/(9*\  
Qzv_|U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;RI,zQ  
  /* --------------------------------------------- */ e2Dj%=`EU  
vector < int *> vp( 10 ); 2UquN0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1GxYuTZ{  
/* --------------------------------------------- */ 49 D*U5o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B~IOM  
/* --------------------------------------------- */ wv$=0zF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E}u\{uY  
  /* --------------------------------------------- */ B#}RMFIj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s zg1.&  
/* --------------------------------------------- */ rO~D{)Nu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t30V_`eQ  
FtXEudk  
}e$);A|  
V RL6F2 >6  
看了之后,我们可以思考一些问题: '*:YC  
1._1, _2是什么? .O(UK4Mb  
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。 d8>D=Ve  
2._1 = 1是在做什么? rv%Xvs B  
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。 DzEixE-  
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。 g;pymz  
wpvaTHo  
)m U)7@!  
三. 动工 -eya$C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4^5s\ f B  
UJI1n?~  
RK0IkRXQd  
6lPGop]js]  
template < typename T > @`yfft  
class assignment C-7.Sa  
  { 9}-,dgAB  
T value; +qdK]RR}  
public : j:#[voo7  
assignment( const T & v) : value(v) {} .B@;ch,  
template < typename T2 > 0M"E6z)9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?@#<>7V  
} ; nC w1H kW  
%K%z<R8  
x;I*Ho  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P~&X$H%e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V2*b f`/V  
S}+n\pyQ  
LX8vVj8K  
~(c<ioIf  
  class holder "o1/gV  
  { & 3gni4@@  
public : z y.Ok 49  
template < typename T > XjC+kH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X qh+  
  { _LK(j;6K}  
  return assignment < T > (t); v1: 5 r  
} I;7VX5X  
} ; 1+]e?  
,70|I{,Km  
.R1)i-^  
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: uZNR]+Yu@  
5VI'hxU4Qg  
  static holder _1; +VJl#sc/;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k3Y>QN|q8  
607#d):Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J&5|'yVX  
而不用手动写一个函数对象。 0-@waK  
Z^sO`C  
wL*z+>5  
.{6TX"M  
四. 问题分析 iU &V}p  
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。 :%Bo)0a9  
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。 xKxWtZ0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2/GH5b(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4CDmq[AVS[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 niFjsTA.Z  
0Y\u,\GrxW  
五. 问题1:一致性 -n6C~Yx  
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?| rh+OgKi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 EV9m\'=j  
h"[ ][  
struct holder twJck~l~n  
  { Ys\l[$_`*  
  // } nQHP4'  
  template < typename T > JO _a+Yl  
T &   operator ()( const T & r) const 5~qr+la  
  { 3vy5JTCz~  
  return (T & )r; 9Y7 tI3  
} +q3W t|  
} ; ).-FuL4Y  
0j3j/={|.1  
这样的话assignment也必须相应改动: 7JujU.&{6  
/q]WV^H  
template < typename Left, typename Right > f6DPah#  
class assignment 8gZ5D  
  {  W?.Y%wc0  
Left l; 0-=QQOART\  
Right r; 2WKA] l;  
public : __zsrIUJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )sW1a  
template < typename T2 > Bq'hk<ns[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1[!Idl?m  
} ; xa K:@/  
sR5dC_  
同时,holder的operator=也需要改动: GU=h2LSi]  
1aSuRa  
template < typename T > oI^iL\\2h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $BG9<:p  
  { p t<84CP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #x'C  
} xe 6x!  
sO6+L #!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 4p F%G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7bTs+C_;7  
iXBc ~S  
return l(rhs) = r; O^LzS&I*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 'A4Lr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r&^4L  
~=}56yxl[  
template < typename Tp > '?#e$<uS-  
class constant_t p_[k^@ $  
  { a-hF/~84S:  
  const Tp t; ,"&vhgYU  
public : ] Qj65]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~fr1O`8  
template < typename T > "ibKi=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R_/T bz  
  { P4s:wuJ^  
  return t; 64[j:t=N  
} IUwY/R9Q  
} ; lO<Ujb#"R  
:I1bGa&I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S0\:1B  
下面就可以修改holder的operator=了 R D)dw  
GK:*|jV  
template < typename T > %2V_%KA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T?Gi;ld7  
  { U%2pbGU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O75ioO0  
} D*heYh  
BoFJ8Ukq|  
同时也要修改assignment的operator() 0^zu T  
VYvHpsI  
template < typename T2 > QRx'BY$5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I/fERnHM/+  
现在代码看起来就很一致了。 <` HLG2  
'j>Q7M7q{  
六. 问题2:链式操作 )0!hw|0|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %$S.4#G2  
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。 i |cSO2O+  
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。 XYf;72*  
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。 9].!mpR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I8e{%PK  
3xbA]u;gp  
template < typename T > n&k1'KL&  
struct result_1 |7%M:7 Q  
  { jR*1%.Ng  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R$wo{{KX  
} ; s!uewS.  
KK/~W  
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: _epi[zf@  
-S Z^;t  
template < typename T > ^?w6  
struct   ref F~z4T/TN%G  
  { .z)&#2E  
typedef T & reference; 'd'*4 )]k  
} ; ga0W;Vq&X  
template < typename T > kx*=1AfU+Y  
struct   ref < T &> s:,BcVLx^  
  { Y[@$1{YS  
typedef T & reference; m8#+w0p)  
} ; mam|aRzd  
rC$ckug  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NgQ {'H[Y  
OV^) N  
template < typename T > ;}WdxWw4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V]<J^m8  
  { @<r  ;>G  
  return l(t) = r(t); L:j;;9Sp{  
} Cz8=G;\  
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。 :p5V5iG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?HAWw'QW  
gtqgf<mS  
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 ig)rK<@*[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -"#;U`.oh7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H~Hh $-z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u6$fF=  
最后的布局是: >@` D@_v  
                Add _T)dmhG  
              /   \ \k;*Ej~.  
            Divide   5 rt^<=|Z  
            /   \ [C.Pzo  
          _1     3 ;WWUxrWif  
似乎一切都解决了?不。 VYMs`d[  
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。 c"H*9u:  
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。 gfR B  
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: 5$`ihO?  
5W(G~m?jC6  
template < typename Right > ok  iI:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "~> # ;x{  
Right & rt) const R^{Ow  
  { 9YwK1[G6/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -[^aWNqyJ  
} #0zMPh /U}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ej4xW~_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 uwU;glT  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 i9 8T+{4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %D:Mt|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 DfXXN  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Rbm"Qz  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: g#2Q1t,~U  
.q"`)PT  
template < class Action > %lF}!  
class picker : public Action Dh*Uv,  
  { tl !o;`W  
public : y_;LTCj?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8F9sKRq|rO  
  // all the operator overloaded c!d>6:\  
} ; ]_G!(`Udh  
TGlIt<&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 rd vq(\A  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lb{<}1YR0o  
/\q1,}M  
template < typename Right > |kB1>$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }uz*6Z(S  
  { \=P+]9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]k-<[Z;I,  
} 1Y'9|+y+  
*F42GiBZR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > URz$hcI8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Y &6vTU  
ZaIlo5  
template < typename T >   struct picker_maker Y_ b;1RN  
  { B b_R~1 l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !vH7vq  
} ; &-mPj82R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {9S=:  
  { 5ztHar~f  
typedef picker < T > result; F@~zVu3'  
} ; 6p|*H?|It  
T:p,!?kc7  
下面总的结构就有了: Ztu _UlGC  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8+5 z-vd  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7O84R^!|2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q ;V `  
至此链式操作完美实现。 = Bz yI  
G}<%%U D  
3GqvL_  
七. 问题3 e@}zp  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~M7 J{hK  
?=}~]A5N  
template < typename T1, typename T2 > x%Ivd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B U |]4  
  { ~<!b}Hv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5Arx"=c  
} \3a(8Em  
0.7* 2s-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *.nC'$-2r  
)GhMM  
template < typename T1, typename T2 > nG hFYQl  
struct result_2 vs]#?3+  
  { _1 TSt%L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @62QDlt;  
} ; HIM>%   
4Qh\3UL~  
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? -b'93_ZTu:  
这个差事就留给了holder自己。 >U?HXu/TJr  
    Z\Qa6f!  
ky*-THS  
template < int Order > 6P@3UQ)}s  
class holder; 8#b>4 Dx  
template <> 5:ca6 H  
class holder < 1 > tai  
  { Hry*.s -  
public : j[2?}?  
template < typename T > HMDQEd;  
  struct result_1 7v\K,P8  
  { C QO gR GW  
  typedef T & result; unn2MP'  
} ; \@6P A  
template < typename T1, typename T2 > s2s}5b3  
  struct result_2 j<[+vrj  
  { 4|i.b?"  
  typedef T1 & result; rN* , U\q  
} ; H%2Y8}  
template < typename T > yv2BbrYyy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }H2<w-,+  
  { doM}vh)6  
  return (T & )r; ?L.c~w;l  
} Byq4PX%B  
template < typename T1, typename T2 > Pt<lHfd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5R 6@A?vr  
  { ETQ.A< v  
  return (T1 & )r1; H3< `  
} DY]\@<ez  
} ; Gc6`]7 s  
eF)vx{s  
template <> V0y Q  
class holder < 2 > t<'-?B2g  
  { ^@V$'Bk  
public : &d/v/Y  
template < typename T > _c| aRRW  
  struct result_1 j n[%@zD}  
  { O{WJi;l  
  typedef T & result; :$eg{IXC"  
} ; haj\Dm  
template < typename T1, typename T2 > G+Vlaa/7  
  struct result_2 O%:EPdoU  
  { 1%W|>M`  
  typedef T2 & result; h!#!}|Q'  
} ; +Ja9p  
template < typename T > NY]`1yy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zr!he$8(2  
  { (W.euQy  
  return (T & )r; erG@8CG  
} pC9Ed9uRK  
template < typename T1, typename T2 > Q 5R7se_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +Fu=9j/,j  
  { '&_<!Nv3  
  return (T2 & )r2; '&~A  
} D#lx&J.s  
} ; Nc4e,>$]&  
?FC6NEu}8  
=l%"Om*A  
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> >。 ZT@a2:&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |cZKj|0>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Id->F0x0  
5$SO  
return l(i, j) = r(i, j); iM'{,~8R5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {UX[SAQ  
TM sEHd  
  return ( int & )i; r +X%0@K  
  return ( int & )j; 5tyr$P! N  
最后执行i = j; :{pJ  
可见,参数被正确的选择了。 []e*Io&[  
\A-w,]9^V  
t-#Y6U}b+  
\W73W_P&g  
H}KJd5A7  
八. 中期总结 G(piq4D  
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: 0Me *X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q<]~>cd^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DkO>?n:-C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <&&xt ?I.  
nr/^HjMV  
m*VM1kV  
1EW-%GQO  
Umwd <o  
3e)3t`  
九. 简化 v6{qKpU#  
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。 UnjUA!v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ti`R  
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: (^h47kY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E3N4(V\*  
  +-*/&|^等 =\IcUY,4  
2. 返回引用。 VU>s{_|{  
  =,各种复合赋值等 MYqxkhcLH1  
3. 返回固定类型。 *.ffyBI*~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #]`ejr:2O  
4. 原样返回。 .F=15A  
  operator, 8'+XR`g:ax  
5. 返回解引用的类型。 >j]*=&,7  
  operator*(单目) Q7PqN1jTE  
6. 返回地址。 IyE9G:fY  
  operator&(单目) $;<h<#_n;  
7. 下表访问返回类型。 ; *G[3kk  
  operator[] *GsrG*OM*D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F*WW v&\X  
  operator<<和operator>> qcxq-HS2'  
|q$br-0+  
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。 Q}!U4!{i|p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -Kt36:|  
_tE$a3`  
template < typename Left > mea]m)P  
struct value_return Q$iGpTL  
  { >M7e'}0 ;  
template < typename T > u(KeS`  
  struct result_1 B1@c`BJ;9T  
  { [ @> 8Qhw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !:3NPjhf1Y  
} ; *(&,&$1K  
A0*u(15%  
template < typename T1, typename T2 > ]2Aqqy  
  struct result_2 'Mjbvh4  
  { ,cm;A'4]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !F{5"$  
} ; v ~73  
} ; 5Am*1S^  
$UlA_l29  
x@ bZ((w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WU1 I>i  
2S^xqvh  
下面我们来剥离functor中的operator() fU~>A-P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {p UOu8`Z  
c4CBpi?}  
return l(t) op r(t) 1N< )lZl)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~AuvB4xe~  
return op l(t) k}-%NkQ 9O  
return op l(t1, t2) r8C6bFYM  
return l(t) op x U1dy*-  
return l(t1, t2) op NXDV3MH=  
return l(t)[r(t)] )|/t}|DIx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /= P!9d {  
<R~(6krJwZ  
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: $Vp&Vc8  
单目: return f(l(t), r(t)); >fo &H_a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e*vSGT$KgL  
双目: return f(l(t)); ihH!"HH+  
return f(l(t1, t2)); b]6;:Q!d  
下面就是f的实现,以operator/为例 />\.zuAr&  
J.":oD  
struct meta_divide Z.m.Uyz{7  
  { HkxFDU-K  
template < typename T1, typename T2 > ;,*U,eV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B!< {s'  
  { -'k<2"z  
  return t1 / t2; nngL,-v#F  
} L~ V 63K  
} ; DC*|tHl  
vE?qF9I{$0  
这个工作可以让宏来做: #.}Su+XF  
R|t.wawCo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7K9+7I&C  
template < typename T1, typename T2 > \ Mz]LFM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >C_! }~  
以后可以直接用 (m3p28Q?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [ sz#*IJ  
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 OR&+`P"-\  
(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。。。) .(;k]U P  
@tjC{?5Y  
\{?v|%n=/i  
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 /]]\jj#^  
1; L!g*!E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #=t:xEz  
class unary_op : public Rettype iG!MIt*  
  { 7+T\  
    Left l; r~nrP=-%  
public : $.kIB+K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }9P)<[>  
U$VTk  
template < typename T > ;?inf`t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |c8p{)  
      { jopC\Z  
      return FuncType::execute(l(t)); \/K>Iv'$  
    } BY,%+>bc)  
1[3"|  
    template < typename T1, typename T2 > vR1%&(f{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zZ-e2)1v  
      { 9FV#@uA}D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9'//_ A,  
    } ZWf{!L,@Z  
} ; .(9IAAwKn  
e%'9oAz  
cx_"{`+e  
同样还可以申明一个binary_op tvRa.3  
QS=n 50T,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $ Qg81mu  
class binary_op : public Rettype FG#E?G  
  { 5+%BZ  
    Left l; zCvR/  
Right r; :Fj4YP"  
public : 'U}i<^,c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1ygu>sKS&A  
m U7Ad"  
template < typename T > "c\T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HEe0dqG  
      { nk-6W4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eMz,DYa/G  
    } MzK&Jh  
BzWmV .5  
    template < typename T1, typename T2 >  ]g?G 0m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _IpW &  
      { (2qo9j"j/Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  mH?^3T  
    } j?z(fs-  
} ; 5-u=ZB%p  
, st4K;-  
$#Ji=JX  
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 u> >t"w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NJl|/(]v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :^iR&`2~  
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。 sOJ"~p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -QS_bQG%  
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。。。 ,rX!V=Z5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e`}|*^-  
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) J)g(Nw,O  
下面是修改过的unary_op toIljca  
Ii|<:BW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }P}l4k1W  
class unary_op p3x(:=   
  { ?6j@EJ<2q  
Left l; $g|g}>Sc  
  QT%&vq  
public : IHagRldG  
W=)}=^N0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m5d;lrk@&/  
~=c^ Oo:  
template < typename T > 9pjk3a  
  struct result_1 R~Xl(O  
  { /Zv}u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GB[W'QGiq  
} ; U}Hmzb  
M>I}^Zp!  
template < typename T1, typename T2 > +%gh?  
  struct result_2 4a)qn?<z  
  { t9P` nfY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @ $(4;ar  
} ; b|fq63ar;  
XTeU 2I  
template < typename T1, typename T2 > I|R9@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \-sD RW  
  { $~ItT1k_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !4z"a@$  
} Jge;/f!i  
HVu_@[SYR3  
template < typename T > )0d3sJ8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QL\'pW5  
  { vB.LbYyF  
  return OpClass::execute(lt(t)); [;.zl1S<  
} z1]RwbA?1  
rqa;MPl  
} ; !EKF^n6  
: wn![<`3q  
e dD(s5  
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 N$=<6eQm  
好啦,现在才真正完美了。 fYCAwS{  
现在在picker里面就可以这么添加了: +p43d:[  
3d,|26I7f  
template < typename Right > ,%ajIs"Gi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1^$Io}o:S  
  { oEi +S)_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m X2Qf8  
} ;2X1qw>  
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。 xSLN  
wL%>  
.eeM&n;c  
74Kl!A  
WnIh( 0  
十. bind E26ZVFg  
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。 1[}VyP6 e  
先来分析一下一段例子 @7BH`b$)!  
~^3B(feQ]  
f 8uVk|a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^R2:Z&Iv%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4QDF%#~q^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =RQ>q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 K): )bL(B  
我们来写个简单的。 7tt&/k?Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #D}NT*w/  
对于函数对象类的版本: H ($=k-+5  
~i(*.Z) \  
template < typename Func > isDr|g$S  
struct functor_trait sjzZl*GSy  
  {  kU#$  
typedef typename Func::result_type result_type; P|64wq{B8  
} ; 0,VbB7 z  
对于无参数函数的版本: thq(tK7  
%_/_klxnO  
template < typename Ret > 5B@&]-'~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B6ys 5eQ  
  { duwZe+  
typedef Ret result_type; $%!]tNGS  
} ; h7%<  
对于单参数函数的版本: A).wjd(_,  
(F#Qunze  
template < typename Ret, typename V1 > ]p$fEW g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _/PjeEm $p  
  { `@Qq<T}V  
typedef Ret result_type; p-Q1abl  
} ; Z/2#h<zj  
对于双参数函数的版本: Wk$%0xZ7  
XfY]qQP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E7 7Au;TL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "\e9Y<  
  { =k&'ft  
typedef Ret result_type; , {]>U'-  
} ; cvAkP2  
等等。。。 %7hYl'83  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aA\v  
|~uCLf>  
template < typename Func > L-$GQGk{  
struct func_return n!f @JHL  
  { ^IC|3sr   
template < typename T > GV%ibqOpQj  
  struct result_1 <.:B .k  
  { ^#_@Kq%th  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zR]l2zL3  
} ; 38JvJR yK}  
R|5w:+=z  
template < typename T1, typename T2 > +VzR9ksJj  
  struct result_2 i\N,4Fdor  
  { WJ/&Ag1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HhIa=,VY  
} ; tn:tM5m  
} ; M|e@N  
Nhuw8Xv  
J/ 4kS<c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c!6.D  
HbV[L)zYG  
template < typename Func, typename aPicker > k}JjSt1_A;  
class binder_1 B(E+2;!QF  
  { ^gD&NbP8  
Func fn; wl}Q|4rZ  
aPicker pk; esFBWJ  
public : ?|{P]i?)'  
"-\I?k  
template < typename T > .`iOWCS  
  struct result_1 [_CIN  
  { w 8T#~Dc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 91[(K'=&  
} ; UKn>.,  
BK6oW3wD/  
template < typename T1, typename T2 > *\-6p0~A  
  struct result_2 Lw2EA 5  
  { dTS 7l02  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CSIW|R@   
} ; 1[mX_ }K  
4fQ<A <2/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lP0'Zg(  
+.gZILw  
template < typename T > N9idk}T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  O &;Cca  
  { ,D;d#fJ  
  return fn(pk(t)); +>Y2luR1  
} yP6^& 'I+  
template < typename T1, typename T2 > 7'CdDB6&.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E%2]c?N5  
  { V+-%$-w>  
  return fn(pk(t1, t2)); FAo\`x  
} Jro)  
} ; 8FU8E2zo  
}cEcoi<v!  
`l'z#\  
一目了然不是么? <Zn]L:  
最后实现bind b-\ 1D;]  
2w+w'Ag_R  
o4\\q66K  
template < typename Func, typename aPicker > yIA- +# r[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _-$(=`8|<{  
  { _?CyKk\I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RGf&KV/  
} #8i DM5:EQ  
U]ynnw4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3fM8W> *7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 yX0n yhq  
:Ugf3%sQ  
十一. phoenix wQEsq<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =+DfIO  
oIrO%v:'!  
for_each(v.begin(), v.end(), n 9PYZxy  
( g]vo."}5E  
do_ <A^sg?s<'  
[ .o8Sy2PaV  
  cout << _1 <<   " , " 0"}J!c<g  
] k<Qhw)M8  
.while_( -- _1), SMoJKr(:w#  
cout << var( " \n " ) ``4e&  
) WX6}@mS.  
); 6I2` oag  
2*Zk^h=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0xVw{k}1U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ORuC("  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'HKDGQl`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _Z7`tUS-j  
,_iq$I;  
~-R%m  
template < typename Cond, typename Actor > )G#mC0?PV  
class do_while VKV :U60  
  { P9`R~HO'`  
Cond cd; Yw] 7@  
Actor act; aD]! eP/)  
public : 3P@D!lV&K  
template < typename T > -M/j&<;LW  
  struct result_1 w=pr?jt1:  
  { n,U?]mr  
  typedef int result_type; ] # VHx  
} ; @A4$k dJ2  
<O5WY37"q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o?Aj6fNY?  
2ah%,o  
template < typename T > ,qx^D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F~q(@.b  
  { Q$uv \h;  
  do WQ{[q" O  
    { \yl|*h3  
  act(t); 5r`rstV  
  } dvZH~mF  
  while (cd(t)); N_I KH)  
  return   0 ; 9w$m\nV  
} +$|fUn{  
} ; S=(<m%f  
XeX"IhgS>E  
V"m S$MN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -8xf}v~u  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Dn6U8s&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >!6|yk`GJ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [% C,&h5  
下面就是产生这个functor的类: `J1HQ!Z  
];Z6=9n  
s'h;a5Q1'Q  
template < typename Actor > ,Klv[_x7  
class do_while_actor #0>xa]S  
  { &W,jR|B  
Actor act; 5BJ E  
public : `PC9t)%.pV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *!%lBt{2  
I|U'@E  
template < typename Cond > Gq^vto  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 51SmoFbMz  
} ; N7?B"p/  
hbJ>GSoZ,  
]1|P|Jp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |'q%9 #  
最后,是那个do_ >#w;67he2  
ZEAUoC1E1  
JVYH b 60Z  
class do_while_invoker ;f =m+QXU  
  { Ho>Np&  
public : r-<O'^C  
template < typename Actor > dE7S[O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^U }k   
  { t:2v`uk  
  return do_while_actor < Actor > (act); u= NLR\  
} Ax;=Zh<DAv  
} do_; 1z? }'&:  
T.4&P#a1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m1l6QcT1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U[@y 8yN6M  
最后来说说怎么处理break和continue CIjc5^Y2  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 `ePC$Ovn  
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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