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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |];f?1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }{S f*  
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, vE<z0l  
GZCXm+  
0V[`zOO(o  
#$;i 4a  
  class filler ll8Zo+-[  
  { E@%9u#  
public : Tw+V$:$$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nXFPoR)T  
} ; (`me}8  
xq-TT2}<L  
pf[m"t6G~  
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: sm9/sX!  
u-%|ZSg  
!Un &OAy.!  
rS&"UH?c7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `m7w%J.>n  
~H~iKl}|7  
Iq["(!7E5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SL ) ope  
i4s_:%+  
eb#p-=^KP  
+u\kTn  
二. 战前分析 8 LH\a.>  
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。 SQ0?M\D7  
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 }K'gjs/N;  
|rr<4>)X  
%]1.)j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jhF&   
  /* --------------------------------------------- */ X5w_ }Nhe  
vector < int *> vp( 10 ); PPMAj@B}V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wkj0z ]]?  
/* --------------------------------------------- */ x?rn< =  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2.PZtl  
/* --------------------------------------------- */ _6!@>`u~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &$L6*+`h#  
  /* --------------------------------------------- */ N3$%!\~O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y7_2pGvZ  
/* --------------------------------------------- */ Z;M th#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c]]e(  
r~q 3nIe/,  
u}Q cyG^  
s9aa _Th  
看了之后,我们可以思考一些问题: |D1:~z  
1._1, _2是什么? a4E{7c  
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。 iRK&-wn  
2._1 = 1是在做什么? Xt9vTCox  
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。 d$qi. %<kh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 nBkzNb{"AZ  
Or3GrZ!H  
tQWjNP~  
三. 动工 tB{HH%cV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =V>inH  
)&vuT q'7'  
{v>8Kp7_R  
GJTakhj3  
template < typename T > `W9~u: F  
class assignment aGbHDo  
  { !))!! {  
T value; 5`\"UC7?%  
public : /hp [ +K  
assignment( const T & v) : value(v) {} %Kzu&*9Hb  
template < typename T2 > Zgw4[GpL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LTWiCI  
} ; ;}KT 3Q<^  
A~M.v0  
x^~@`]TV^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1EAQ ~S!2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;6}> Shs  
1uco{JX<S  
K3xt,g  
w:nLm,  
  class holder {!>'# F^e  
  { TD.t)  
public : Dn[uzY6  
template < typename T > ~i UG24v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rd1EA|T  
  { 3-v&ktD&N'  
  return assignment < T > (t); L}=t"y  
} f<y-{.VnN$  
} ; '_B;e=v`  
?M B Od9  
AwtiV-w  
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: /{>_'0  
u9u'!hAGH  
  static holder _1; V>(>wSR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nq qqP  
k7kPeq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L};P*{q2Z  
而不用手动写一个函数对象。 k@P?,r  
L Z}m;  
*-X`^R  
LbUH`0:%t  
四. 问题分析 p`)Mk<`dYD  
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。 M3!4,_!~  
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。 'l $ViNq;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9Ecc~'f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pmc)$3u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Go)}%[@w  
Ia j`u  
五. 问题1:一致性 X:mm<4  
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?| oer3DD(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ijACfl{!:t  
+:3s f%0  
struct holder N{#9gr3zi  
  { QB"+B]rV  
  // ~A_1he~  
  template < typename T > a"m-&mN  
T &   operator ()( const T & r) const 3?Fe( !@  
  { -unQ 4G  
  return (T & )r; m+QZ|  
} cJ#n<Rsz  
} ; M'nzoRk  
snP]&l+  
这样的话assignment也必须相应改动: d+p^fBz  
5}TTf2&Xo#  
template < typename Left, typename Right > "Pl.G[Buc-  
class assignment U;#G $  
  { s\e b  
Left l; [&pMU)   
Right r; 1EWskmp  
public : #xh M&X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cb }OjM F  
template < typename T2 > A [_T~+-G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S;j"@'gz9  
} ; Ui'*$W]v  
Nz>xilU'  
同时,holder的operator=也需要改动: yp]z@SYA@  
J"K(nKXO_?  
template < typename T > g>QN9v})  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w[g`)8Ib  
  { r0s(MyI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5a|{ytP   
} S5\KI+;PW  
f h:wmc'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 afE8Kqa:H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {Ga=; 0  
C8%MKNPd  
return l(rhs) = r; ,V[|c$  
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。 ]fSpG\yU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 63QF1*gPH  
Q@[(0R1  
template < typename Tp > CYYo+5x  
class constant_t O-ppR7edh  
  { QB d4ok: R  
  const Tp t; jB,VlL  
public : _k#!^AJ}x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (5 e4>p&+  
template < typename T > gF:| j(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M7{_"9X{  
  { 8On MtP  
  return t; p@U[fv8u  
} pGr4b:N  
} ; v oO7W"  
vCUbbQz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7n*"9Ai(  
下面就可以修改holder的operator=了 AWg'J  
"A0y&^4B@  
template < typename T > ,z#S=I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +zK?1llt  
  { EY0,Q {  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K/_"ybR7  
} Sa@T#%oU  
t/@t_6m}*  
同时也要修改assignment的operator() i,rX. K}X  
3`;1;T2$B  
template < typename T2 > h)^|VM   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LTuT"}dT[  
现在代码看起来就很一致了。 c4.2o<(Xt  
{s{+MbD  
六. 问题2:链式操作 pTT00`R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tAkv'.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5> !N)pA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 na@Go@q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 DGg1TUE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e ^ZY  
u/V&1In  
template < typename T > yd[4l%G(zS  
struct result_1 |uI~}pSG  
  { |Xt6`~iC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `VF_rC[?  
} ; yb,$UT"]  
:KqSMuKR  
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: <sSH^J4QqX  
Tj}%G  
template < typename T > Ii<k<Bt,  
struct   ref ~V0 GRPnI  
  { +No` 89Y  
typedef T & reference; {^k7}`7,  
} ; o#>Mf464I  
template < typename T > /x<uv_"  
struct   ref < T &> WJk3*$=  
  { 39I|.B"  
typedef T & reference; < <F  
} ; \-sW>LIA  
v`S ;.iD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O$N;a9g  
IC1nR u2I  
template < typename T > DXQ]b)y+N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z#lIu  
  { Dl,sl>{  
  return l(t) = r(t); Sj o-Xf}  
} w`v` aw]  
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。 lbPn<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "&o"6ra }  
|T]&8Q)S  
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 ].sD#~L_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C-g,uARX(r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /1_O5'5+v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wPq9`9 #  
最后的布局是: Xka+1c  
                Add pE%*r@p4&4  
              /   \ WJ^]mpH9  
            Divide   5 EMpq+LrN  
            /   \ 2:<H)oB  
          _1     3 JeF$ W!!{  
似乎一切都解决了?不。 Bd- &~s^  
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。 K_k'#j~*?  
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。 9|Ylv:sR  
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:  S9^S W3  
3Pp+>{2_?  
template < typename Right > h50]%tp\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %V#MUi1  
Right & rt) const 1 ^30]2'_  
  { ju07gzz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &%g$Bi,G  
} YT,yRV9#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N1$PW~)Y  
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。 1K(mdL{m5  
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。 Zrj#4 E1  
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。 0|C !n+OK  
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。 `P <#kt  
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? ].2t7{64  
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: :4\%a4{Ie  
";7/8(LBZ  
template < class Action > CD5% iFy  
class picker : public Action My Ky*wD  
  { ;-BN~1Jg  
public : ; 6PRi/@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R_>.O?U4  
  // all the operator overloaded hwA&SS  
} ; gXU(0(Gq  
j"fx|6l)  
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。 q8n@fi6  
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: dp&G([  
Zz+v3o0  
template < typename Right > [lVfhXc&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TY5R=jh=  
  { *e<}hm Dr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %nG>3.%  
} ^Wn+G8n  
FnI}N;"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #)@#Qd  
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。  \S1W,H|  
sKJr34  
template < typename T >   struct picker_maker $M/1pZ  
  { 8 nL9#b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4jGN:*kZ  
} ; dQ _4aO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _l1"X^Aa  
  { oI'& &Bt  
typedef picker < T > result; ^q#[oO  
} ; wwQ2\2w>Hm  
[h !i{QD  
下面总的结构就有了: J*Ie# :J]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^,F G 9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 X6_ RlV]Sk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "6U@e0ht  
至此链式操作完美实现。 %d *0"<v  
gK@`0/k{  
;yyR_N S  
七. 问题3 KUK.;gG*Z  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 x*RSD,3  
#sBL E  
template < typename T1, typename T2 > 12?!Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JtsXMZz  
  { e|5@7~Vi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VBS}2>p  
} #5kclu%L$  
N ~fE&@-  
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: :zq Un&k&  
?1c7wEk  
template < typename T1, typename T2 > Q672iR\#)  
struct result_2 hdcB*j?4  
  { L N.:>,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e$WAf`*  
} ; 8x LXXB  
_+nk3-yQw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GDe,n  
这个差事就留给了holder自己。 B$YoglEW:  
    oU @!R  
4o;;'P   
template < int Order > EJMd[hMhe  
class holder; TC44*BHq  
template <> - 0q263z  
class holder < 1 > 5Phsh  
  { JZ![:$:  
public : D`!BjhlW  
template < typename T > XP0;Q;WF}  
  struct result_1 Yy 0" G  
  { K(lSR  
  typedef T & result; b_6cK#  
} ; {r$Ewc$Yb7  
template < typename T1, typename T2 > Ok@`<6v  
  struct result_2 9}a$0H h  
  { ]\A=[T^  
  typedef T1 & result; ]!P8{xmb@  
} ; S]|sK Y  
template < typename T > rc<Ix  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d4ld-y  
  { %72(gR2Wa2  
  return (T & )r; 8>LDo"<  
} 3**t'iWQ  
template < typename T1, typename T2 > ]+m 2pEO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U1Fo #L  
  { >i  >|]  
  return (T1 & )r1; 8#tuB8>  
} 1n}#54  
} ; 8> $=p4bf  
^BRqsVw9  
template <> F=w:!tqA  
class holder < 2 > (~{Y}n]s  
  { ,dK)I1"C  
public : \}W3\To_  
template < typename T > 3(|,:"9g  
  struct result_1 j<~T:Tk  
  { #.*&#w)  
  typedef T & result; H~vrCi~t"  
} ; ~Js kA5h|&  
template < typename T1, typename T2 > DCZG'eb  
  struct result_2 |4 \2,M#  
  { nh5=0{va|L  
  typedef T2 & result; *s" OqTM]x  
} ; z,E`+a;  
template < typename T > -P|claO0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `[#id@Z1  
  { 4@Db $PHs  
  return (T & )r; WwZ3hd  
} V>Z4gZp5sc  
template < typename T1, typename T2 > 3(t,x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _6,\;"it?8  
  { ]dJ"_  
  return (T2 & )r2; |94o P>d  
} dL'oKh,  
} ; v6=%KXSF  
o@.{|j  
{5X,xdzR  
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> >。 $H)!h^7^9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :2==7u7v?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l-v m`-_#  
R6fkc^  
return l(i, j) = r(i, j); DW9MX`!Xc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b=2:\F  
C,eP!_O  
  return ( int & )i; FNF`Z  
  return ( int & )j; > K,QP<B  
最后执行i = j; WrDFbcH  
可见,参数被正确的选择了。 1 /{~t[*.  
L8h!%56s  
ak| VnNa]  
_Y&.Nw  
H,GjPIG  
八. 中期总结 &QfEDDJ  
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: fvH{ va.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y %bb-|\W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w*/@|r39  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4D<C;>*/b  
yUo8-OaL7  
*aM7d>nG5  
d;gs1]E50  
PcT]  
Ym\<@[3+!  
九. 简化 3'0vLi  
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。 SZrc-f_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IaSPwsvt'  
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: RDHK'PGA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H{5,  -x  
  +-*/&|^等 <2 [vR|Q*  
2. 返回引用。 obF|;fwPnR  
  =,各种复合赋值等 71AYDO  
3. 返回固定类型。 M_%KhK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hLZf A rq}  
4. 原样返回。 A_U=`M=-  
  operator, 59j`Z^e  
5. 返回解引用的类型。  {p/Yz#  
  operator*(单目) +kYp!00  
6. 返回地址。 ]k]bLyz\J  
  operator&(单目) 3>L5TYa  
7. 下表访问返回类型。 }MMKOr(  
  operator[] \ Xh C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )6p6<y  
  operator<<和operator>> Nb ~J'"  
b,+KXx  
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。 zT&"rcT">  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e }C,)   
*@#Gc%mGu  
template < typename Left > N]iarYc  
struct value_return Q) aZ0 Pt  
  { ,|VLOY ^  
template < typename T > PH8 88O  
  struct result_1 ub>:dNBN  
  { Qu'#~#L`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H#YI7l2  
} ; /"A=Yf  
ai?J  
template < typename T1, typename T2 > 9RJ#zUK  
  struct result_2 oVHe<zE.  
  { l%mp49<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >S}X)4  
} ; hwe6@T.#  
} ; 7Rtjm  
6g#yzex  
qP;1LAX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RZ{O6~VH  
Lks+FW  
下面我们来剥离functor中的operator() v07A3oj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %2I>-0]B  
af @a /  
return l(t) op r(t) p>?(u GV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GQYn |vm  
return op l(t) ]5a3e+  
return op l(t1, t2) /2=9i84  
return l(t) op `.~S/$a.&  
return l(t1, t2) op w<!,mL5 N  
return l(t)[r(t)] \l3z <\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =d"5k DK-m  
7\g#'#K  
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: 19O    
单目: return f(l(t), r(t)); ;J+iwS*Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s Adb0 A  
双目: return f(l(t)); }8}`A\ dgV  
return f(l(t1, t2)); J^#g?RHN>m  
下面就是f的实现,以operator/为例 \DE, ,  
,jz~Np_2  
struct meta_divide |n;);T(  
  { _\k?uUo&,^  
template < typename T1, typename T2 > ;! ?l8R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1@LUxU#Uu$  
  { J"E _i]  
  return t1 / t2; ^.@%n1I"5y  
} MRo_An+  
} ; j`@`M*)GB  
q!U$\Q&  
这个工作可以让宏来做: K>~YO~~  
\5<Z[#{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ->;2CcpHB  
template < typename T1, typename T2 > \ (AjgLNB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f0^s<:*  
以后可以直接用 fsEQ4xN'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,37<F XX,  
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 =c,7uB  
(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。。。) D{7^y>8_Y-  
<a_ (qh@B  
"v0bdaQH3  
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 ,m0 M:!hK  
"R)n1,0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wS,fj gX  
class unary_op : public Rettype ]57Ef'N  
  { cQd?,B3#F  
    Left l; *v8daF  
public : sxuP"4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OUwnVAZZ6  
[+A]E,pv]1  
template < typename T > 9vDOSwU*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m0.g}N-w  
      { }zkFl{/u  
      return FuncType::execute(l(t)); `mD!z.`U  
    } jzpDKc%  
J_yXL7d  
    template < typename T1, typename T2 > `w4'DB-R)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U8>4ClJ4  
      { K9}Brhe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vAop#V  
    } AH'3 5Kf)  
} ; 0x*|X@ 6\  
o>+mw|{  
FY)]yz  
同样还可以申明一个binary_op g<^A(zM  
|Axbx?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~bzac2Rp  
class binary_op : public Rettype *m>[\)  
  { ^gyI-S(;  
    Left l; BaP'y8dVN  
Right r; N5K2Hv<"  
public : K3=0D!Dq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BL>~~  
d+]=l+&  
template < typename T > QH7 GEj]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I} Q+{/?/  
      { \AoqOC2u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )J+OyR=  
    } }#&[[}@th  
6M_ W(  
    template < typename T1, typename T2 > q6sb;?I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A{)pzV25  
      { y eIS}O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !or_CJ8%  
    } g__s(  IJ  
} ; dOaCdnd~  
sL\ {.ad5  
5"1wz  
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 _e8v12s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @\oZ2sB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hiV!/}'7  
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。 }{,Wha5\n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (igB'S5wf  
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。。。 >fT%CGLC0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xbcmvJrG  
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) (5+g:mSfr  
下面是修改过的unary_op :p)^+AF"5  
M5:*aCN6P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jVoD9H F/  
class unary_op 8a8D0}'  
  { y|0/;SjV  
Left l; p0CPeH  
  a[rb-Z  
public : o F_r C[  
D ZZRu8~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #^aa&*<D_  
sc# EL~  
template < typename T > !z2xm3s{]p  
  struct result_1 H)&iFq  
  { _):@C:6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GCw4sb4~w  
} ; 0SIUp/.  
{<}Hut:a  
template < typename T1, typename T2 > O/(vimx.#F  
  struct result_2 c`S+>:  
  { v,~f G>Y}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +`mI\+y,  
} ; <rui\/4NJ  
:w|=o9J  
template < typename T1, typename T2 > Ets6tM`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g6.I~o Q j  
  { ;:R2 P@6f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CZ$B2i6  
} /yx)_x{  
:mLXB75gH  
template < typename T > ywyg(8>zE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mty[)+se  
  { gzW{h0iRr  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4 eSFpy1  
} DaGny0|BB  
_.]mES|  
} ; pAA)?/&oKV  
]WcN6|b+  
w0H#M)c  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rL+.3ZO):P  
好啦,现在才真正完美了。 SGy2&{\Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: IBu\Sh-  
Pn@DHYP  
template < typename Right > cmCD}Skk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SG0PQ  
  { t7V7TL!5'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (64es)B}"  
} {5%d#|?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &?xmu204  
gyh8  
V=1zk-XC  
jr#*;go  
E&@#*~   
十. bind <_=O0 t| 6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 c1y+k vv  
先来分析一下一段例子 x7i<dg&  
BE~-0g$W  
_]D 6m2R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ! jDopE0L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D8Mq '$-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5.yiNWh  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 II~91IEk  
我们来写个简单的。 R@_3?Z!W=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sD{Wc%5  
对于函数对象类的版本: kw2d< I$]  
1_c%p#?K  
template < typename Func > GM)q\Hx{  
struct functor_trait u.?jWvcv  
  { O?A%  
typedef typename Func::result_type result_type; ^si[L52BZ  
} ; !V/7q'&t=  
对于无参数函数的版本: 2:nI4S  
w5/6+@}  
template < typename Ret > >@4AxV\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iAXGf V  
  { =43NSY  
typedef Ret result_type; {&B0kjf  
} ; ?q2Yk/P  
对于单参数函数的版本: BTG_c_ ?]e  
Gui[/iY,F  
template < typename Ret, typename V1 > uf (_<~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hJk:&!M=T  
  { E?BF8t_fTE  
typedef Ret result_type; Y(?SE< 4R  
} ; |68/FJZ,5  
对于双参数函数的版本: -O-?hsV)y  
g4+Hq *  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .ns=jp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :^>&t^E  
  { u5KAwMw%Q  
typedef Ret result_type; # kNp);  
} ; }?c%L8\  
等等。。。 rw gj]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8xh x*A  
A2A_F|f  
template < typename Func > v.u 5%  
struct func_return e+VE FWz  
  { h9iQn<lp4.  
template < typename T > 5tZ0zr  
  struct result_1 R?- zJ ;  
  { qcQq.cS_'N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U^U hZ!  
} ; -:J<JX)o  
72*j6#zS  
template < typename T1, typename T2 > KMQPA>w#  
  struct result_2 eL}X().  
  { `P*BW,P'T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BS?$eai@:9  
} ; bz~aj}"`  
} ; [/ertB  
 y}|E)  
owVks-/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $% gz, {  
c813NHW  
template < typename Func, typename aPicker > 3#>%_@<  
class binder_1 Q1|zX@,  
  { yaWY>sB  
Func fn; KU+\fwYpnk  
aPicker pk; S{f,EBE  
public : V d]7v  
>lzXyT6x8  
template < typename T > `Lavjmfr2V  
  struct result_1  {d0-.  
  { f\.y z[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DQ c\[Gq&  
} ; twbxi{8e.  
8ZM#.yB B  
template < typename T1, typename T2 > GU/-L<g  
  struct result_2 P4eH:0=#  
  { Q7<VuXy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U|\ .)h=  
} ; 6KXW]a `  
c14d0x{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u GqeT#dP  
/{R.   
template < typename T > NJ-Ji> w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gFu,q`Vf*  
  { vNl)ltzJF  
  return fn(pk(t)); dga4|7-MY  
} BGwD{6`U  
template < typename T1, typename T2 > l"DHG`kb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,R3TFVV!?  
  { m.! M#x2!  
  return fn(pk(t1, t2)); Di4GaKa/  
} 5 ;XYF0  
} ; ED" fi$  
X  u HR  
Wi>m}^}9  
一目了然不是么? %N`_g' r!  
最后实现bind z9g6%RbwX  
$?]`2*i  
SBs!52  
template < typename Func, typename aPicker > S_OtY]gF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BT_XqO  
  { *n7=m=%)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (6:.u.b  
} /93z3o7D>  
gH\>", [  
2个以上参数的bind可以同理实现。 748:* (O  
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。 P3Lsfi.  
vD?D]8.F~Q  
十一. phoenix $e--"@[Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Gau@RX:O  
Ak kF6d+  
for_each(v.begin(), v.end(), q5z^y(Sv  
( vq+CW?*"  
do_ 7wPI)]$  
[ 0R[fH  
  cout << _1 <<   " , " S<cz2FlV  
] 0j6b5<Gpc*  
.while_( -- _1), L%Rw]=v}v  
cout << var( " \n " ) c ^.^5@  
) 1r}i[5  
);  ^RT_Lky  
Y&U-d{"  
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: v {uq  
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 2 rf8)8':  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n8_X<jIp3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vcp{Gf|^  
*i:8g(  
v~T)g"_|  
template < typename Cond, typename Actor > R LF6Bc  
class do_while JehanF[  
  { ]Sa#g&}T>  
Cond cd; 8]`s&d@GY  
Actor act; YlGUd~$`"+  
public : yUpN`;  
template < typename T > CsycR@[  
  struct result_1 ?YZgH>7"  
  { #0uu19+}  
  typedef int result_type; jQ%1lQ#R)  
} ; Mog [,{w  
C,W_0= !e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} etiUt~W  
M:%g)FgW  
template < typename T > K{/i2^4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3'`&D/n  
  { Y$n+\K  
  do L/-SWid)  
    { ol/@)k^s>  
  act(t); R8u8jG(4  
  } 'h'pM#D  
  while (cd(t)); rA B=H*|6  
  return   0 ; /}>8|#U3y  
} wzd(= *N  
} ; D})/2O p   
#-G@p  
Ot`%5<E^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fx(8 o+  
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。 2#lpIj  
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。 g_P98_2f.k  
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。 y'odn ;  
下面就是产生这个functor的类: mhhc}dS(H  
8~-TN1H  
3))R91I  
template < typename Actor > )^s> 21  
class do_while_actor ;7?oJH;  
  { H,w8+vZ4\  
Actor act; wZ\93W-}  
public : X;6;v]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #xu1 eX0<  
=0Y0o_  
template < typename Cond > \:1$E[3v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sfw* _}y  
} ; x,10o   
&`n:AR`  
z8}QXXa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \9#f:8Q  
最后,是那个do_ +[uh);vD`G  
1 Vt,5o5  
>h#juO"  
class do_while_invoker mkyYs[  
  { EHn!ZrQgh  
public : :6t73\O  
template < typename Actor > h;+O96V4.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const > TCit1yD  
  { G`0{31us  
  return do_while_actor < Actor > (act); rCA!b"C2  
} UsU Ri  
} do_; RxJbQs$Ph  
[9Rh"H;h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JJWP te/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r`6f  
最后来说说怎么处理break和continue t855|  
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。 gsM$VaF(  
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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