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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <]%6x[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z2g<"M  
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, Q1|6;4L  
u"oO._a(  
+J{ErsG?6P  
V.$tq  
  class filler EUI*:JU-  
  { `Rq|*:LV  
public : IQC[ewk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1k:yU(  
} ; T ?[;ej:  
R0#scr   
I:oEt  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: hTO 2+F*  
!nJl.Y$  
t {1 [Ip  
j>\rs|^O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XW8@c2jN\7  
3}phg  
!D{z. KO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E Lq1   
{Y-'i;j?  
a""9%./B  
xWa[qCr  
二. 战前分析 W!.FnM5x  
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。 r9bAbE bI  
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 uA =%EEZ  
(>u1O V  
'>1M~B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E$:2AK{*  
  /* --------------------------------------------- */ c 8  
vector < int *> vp( 10 ); M^HYkXn[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &-^*D%9  
/* --------------------------------------------- */ h7K,q  S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?xMTO  
/* --------------------------------------------- */ $4ZV(j]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S=V  
  /* --------------------------------------------- */ a9^})By&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3I}AA.h'00  
/* --------------------------------------------- */ 3;}YW^oXq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ' ZTRl+  
E>*b,^J7g  
a(O@E%|u  
4mp)v*z  
看了之后,我们可以思考一些问题: mM/#(Ghl  
1._1, _2是什么? qgEzK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 cC$YD]XdIA  
2._1 = 1是在做什么? [-Y~g%M  
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。 |8k^jq  
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。 ]x8Y]wAU&{  
W2$rC5|  
OraT$lV)_  
三. 动工 hF^JSCDz l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RB""(<  
im:[ViR {  
x7l}u`N4  
\&V[<]  
template < typename T > Qz{Vl> "  
class assignment ^_G#JJ\@$  
  { L&NpC&>wD  
T value; ]CS N7Q+l  
public : uW[AnQ1w  
assignment( const T & v) : value(v) {} oliVaavj  
template < typename T2 > &l{ctP%q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K]>4*)A:  
} ; V5h_uGOD  
c??m9=OX1  
*)\y52z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :nnch?J_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @*op5qVw  
%(? ;`  
v/]xdP^Z  
T72Z<h|<  
  class holder ],R\oMYy|P  
  { `+TC@2-?  
public : TDP Q+Kg_  
template < typename T > {}" <  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PDgZb  
  { 7X$pgNRx/a  
  return assignment < T > (t); n^G[N-\3  
} 9*n?V;E  
} ; z'>b)wY](  
e *D,2>o  
0H}O6kU  
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: 6_9@s*=d>  
a)+*Gf7?  
  static holder _1; -=1>t3~\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fx^yC.$2  
^q}phj3E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^\VVx:]  
而不用手动写一个函数对象。 q8e]{sT'!  
/b4>0DXT5  
[*ug:PG  
KmD#Ia  
四. 问题分析 90<a'<\|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 e<u~v0rDl  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 {FN4BC`3+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f.vJJa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -gb@BIV#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uD4W@*PYr  
Q?Xqf7y  
五. 问题1:一致性 %wJ>V-\e  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z=rSb4"W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mI;\ UOh'  
ronZa0  
struct holder @GQtyl;q  
  { b^P\Kky  
  // qs (L2'7/  
  template < typename T > fzjtaH?  
T &   operator ()( const T & r) const Z+FhI^  
  { l>7?B2^<E  
  return (T & )r; }hc+ENh  
} "t>H B6^  
} ; a{}8030S  
 |L  <  
这样的话assignment也必须相应改动: w (odgD  
[Z]CBEE  
template < typename Left, typename Right > #\LYo{op/.  
class assignment kh"APxQ79  
  {  zK:2.4  
Left l; WsmP]i^Q  
Right r; )Y=ti~?M(  
public : m]VOw)mBF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xwijCFI*  
template < typename T2 > Q6PMRG}/o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xZMAX}8v  
} ; 9@ ^*\s  
2$joM`j$  
同时,holder的operator=也需要改动: %cq8%RT  
zgSv -h+f  
template < typename T > %/K;!'7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ec!R3+  
  { Q2t>E(S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !4+@b s  
} r 4+%9)  
4AN(4"$N  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,@@FAL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N8`q.;qewz  
U0dhr;l  
return l(rhs) = r; T:w%RF[v9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {&)E$ M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .:TSdusr~  
;-{'d8  
template < typename Tp > D~f[Rg  
class constant_t W&9X <c*  
  { O['5/:-  
  const Tp t; )9V8&,  
public : j:J7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KA]5tVQA  
template < typename T > fzjZiBK@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h8?E+0  
  { \yA*)X+  
  return t; xayd_RB9  
} )gKX +'  
} ; .Gnzu"lod  
N5@l[F7I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %9`\ 7h7K  
下面就可以修改holder的operator=了 PRyzUG&  
\PgMMc4'  
template < typename T > sn:wLc/GAd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :P2 0g](  
  { iig@$ i#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T Ue=Yj  
} WxF0LhM  
R\n*O@E v3  
同时也要修改assignment的operator() 7& G#&d  
[5s4Jp$+  
template < typename T2 > ]sV) '-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JAP4Vwj%j  
现在代码看起来就很一致了。 * odwg$  
!ZTBiC5R  
六. 问题2:链式操作 Bq#B+JwX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ub=Bz1._  
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。 Rkz[x  
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。 \TTt!"aK  
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。 -4nSiI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `{W>Dy  
|;(0]  
template < typename T > !Di*y$`}b  
struct result_1 cuo'V*nWQ  
  { ?D`h[ai  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <B3$ODGJp  
} ; @6:J$B~)u  
I\:(`)"r  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qQx5n  
Ym/y2B(  
template < typename T > {/PiX1mn  
struct   ref  Vq K/GWg  
  { a  C<  
typedef T & reference; X*Cvh|  
} ; Hlye:.$  
template < typename T > ]9/{  
struct   ref < T &> h!h<!xaclW  
  { 3pk `&'  
typedef T & reference; e:kd0)9  
} ; 4J6,_8`U  
P{_Xg,Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -P7JaH/Q  
yi$Jk}w  
template < typename T > Ec;{N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [[ ;vZ  
  { i#W0  
  return l(t) = r(t); l/F'W}  
} {Wp5Ane  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "J(W)\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?,0 5!]  
=& .KKr  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ri?>@i-9=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3iC$ "9!p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q1?09  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b9gezXAcd  
最后的布局是: ,Kw]V %xOb  
                Add Rx>>0%e.  
              /   \ .uGvmD <;x  
            Divide   5 rp^G k  
            /   \ [TFd|ywn  
          _1     3 ?rG>SA>o  
似乎一切都解决了?不。 ;mw$(ZKa#  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 p2Fff4nQ   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =A< Fcl\Rz  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |JD"iP:  
4Y#F"+m.]  
template < typename Right > 2y0J~P!I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F}Kkhs {  
Right & rt) const wQV[ZfU^h  
  { ] s))O6^f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i G%h-  
} 2[8C?7_K0?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^UEExj f  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 I}S~,4  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 BlrZ<\-/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 c{X:0man  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Yz/Blh%V  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? R/~!km  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +pR,BjY  
GQbr}xX. #  
template < class Action > _KM? ?&  
class picker : public Action cr!8Tp;2A  
  { y RxrfAdS  
public : j.&dHtp  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  R0Vt_7  
  // all the operator overloaded ;oOTL'Vu  
} ; ia5%  
NTu |cX\R  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x$d[Ovw-  
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: U"r*kO%  
X~r9yl>  
template < typename Right > G=cRdiy`C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 63 oe0T&  
  { E*YmHJ:k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m \)B=H!bz  
} %tVU Rj  
21v--wZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ge2Klyi  
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。 2PQBUq  
7z;2J;u`n  
template < typename T >   struct picker_maker M`&t=0D  
  { q1VKoKb6\:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M+&~sX*a  
} ; |XB<vj07G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +ay C 0  
  { No7-fX1B  
typedef picker < T > result; ^&<M""Z  
} ; PlB3"{}0Q  
-- %XkO  
下面总的结构就有了: QP'sS*saJ  
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。 AZ!/{1Az  
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!!0V!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^ |MS2'  
至此链式操作完美实现。 k1z`92"  
2Z{?3mAb;  
@{@b^tk  
七. 问题3 C|]c#X2t3  
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。 XNa{_3v  
iFUiw&  
template < typename T1, typename T2 > X4o#kW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y7S1^'E 3  
  { YIk@{V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HB )+.e  
} N_g=,E=U%  
mPA)G,^  
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: CNRSc 4Le  
bVcJ/+Yx|  
template < typename T1, typename T2 > RZxh"lIo  
struct result_2 bg|$1ue  
  { S5JM t;O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  8~T}BC  
} ; Pjh;;k|V  
76T7<.S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? -9 LvAV>  
这个差事就留给了holder自己。 ! #Pn_e  
    ;I5P<7VW  
#_ulmB;  
template < int Order > FtJaX])b  
class holder; CY?J$sN  
template <> ;8#6da,  
class holder < 1 > QV."ZhL5=  
  { %rB,Gl:)g  
public : Y1lUO[F j  
template < typename T > $/^Y(0  
  struct result_1 Vw ;iE=L  
  { [ DpOI  
  typedef T & result; &DGqY5=  
} ; <]?71{7X  
template < typename T1, typename T2 > SkV pZh  
  struct result_2 i$pUUK  
  { ]+G\1SN~  
  typedef T1 & result; #>_t[9;  
} ;  @mw1__?  
template < typename T > :&5u)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e}O&_ j-  
  { kPOk.F%)  
  return (T & )r; jA8Bmwt;w  
} bBINjs8C_  
template < typename T1, typename T2 > Z^]Oic/0Oa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R)d_0Ng  
  { &2:WezDF  
  return (T1 & )r1; yq, qS0Fo  
} KdiJ'K.  
} ; yo5-x"ze  
% A 5s?J?  
template <> rSDI.m   
class holder < 2 > Z3zD4-p$_  
  { + d>2'  
public : lx$Z/f  
template < typename T > c9gm%  
  struct result_1 &%3}'&EBv  
  { Q_/UC#I8  
  typedef T & result; ^Gbcs l~Gj  
} ; kFQo[O]  
template < typename T1, typename T2 > %N\45nYU:  
  struct result_2 @0:Eg1-  
  { (CDh,ZN;|  
  typedef T2 & result; &iuMB0rbu  
} ; Mj0jpP<uf  
template < typename T > 0<-A2O),  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1.2qh"#  
  { %7[d5[U~ZA  
  return (T & )r; aEUEy:.  
} m{*_%tjN0  
template < typename T1, typename T2 > % T$!I(L&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5[6{o$I  
  { j0cB#M44  
  return (T2 & )r2; D(_j;?i  
} {Y+e|B0  
} ; G #$r)S  
*wdNZ  
)CH\]>-FO  
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> >。 AGlFbc(L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NljcHe}Qy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZV/g_i #  
[2!?pVI  
return l(i, j) = r(i, j); )\e0L/K@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 74A&#ecb{  
/jc; 2  
  return ( int & )i; z4[ 8*}  
  return ( int & )j; Urm(A9|N  
最后执行i = j; 0;5qo~1  
可见,参数被正确的选择了。 gE&83i"  
['c*<f" D2  
 *% ]&5  
DS< E:'N  
e&pt[W}X%u  
八. 中期总结 G7#<Jo<8  
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: f2P2wt.$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 avMre_@V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D<4cpH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =6, w~|W  
XJ1<!tl  
$.Qq:(O:6  
c_6~zb?k+m  
=eeZtj.  
)K 0rPnYV  
九. 简化 /n1H; ~f]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 YLNJ4nE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eBl B0P  
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: 8Dc'"3+6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \4hB1-  
  +-*/&|^等 m@c\<-P  
2. 返回引用。 3Yf!H-(\uB  
  =,各种复合赋值等 ";/,FUJJ  
3. 返回固定类型。 ;LFs.Jc<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RATW[(ZA  
4. 原样返回。 zqGo7;;#  
  operator, T oK'Pd  
5. 返回解引用的类型。 w;DRC5V>  
  operator*(单目) Pu0O6@Rg  
6. 返回地址。 /-C6I:  
  operator&(单目) /U,;]^  
7. 下表访问返回类型。 sy+tLDMd  
  operator[] e_t""h4D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =7%c*O <  
  operator<<和operator>> R(cM4T.a  
%b3s|o3An  
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。 J*"G*x#u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $n9Bp'<  
!:<n]-U  
template < typename Left > A{KF<Omu  
struct value_return HF]|>1WV[  
  { L[.RV*sL  
template < typename T > 0%GQXiy  
  struct result_1 A\};^Y  
  { _(J/$D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D eM/B5qw  
} ; .0u@PcE:O  
5"I8ric  
template < typename T1, typename T2 > .7M :AS>  
  struct result_2 ?CUGJT  
  { -_"6jU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^|ln q.j  
} ; 2<8JY4]!]  
} ; -k"5GUc|  
w>Y!5RnO  
u:s[6T0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QcG-/_,'}  
_h8|shyP  
下面我们来剥离functor中的operator() 1|/]bffg!c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ntt:>j$  
jK9#. 0  
return l(t) op r(t) a\?-uJ+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F{"4cyoou  
return op l(t) JUlCj #%  
return op l(t1, t2) G [$u`mxV^  
return l(t) op W"*~1$vf  
return l(t1, t2) op B~t[Gy  
return l(t)[r(t)] `c%{M4bF\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g|rbkK%SoE  
af<wUxM0  
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: Hklgf  
单目: return f(l(t), r(t)); (nLT 8{>0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /yNLFL"  
双目: return f(l(t)); #Z>EX?VS:  
return f(l(t1, t2)); @Rp#*{  
下面就是f的实现,以operator/为例 7\nR'MOZ  
g;G]Xi.B}  
struct meta_divide IFfB3{J  
  { -N~eb^3[c  
template < typename T1, typename T2 > .`Rju|l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;'~GuZ#I  
  { 9qXKHro  
  return t1 / t2; z6>Rv9f  
} E[2>je  
} ; AIX?840V  
dAkJ5\=*  
这个工作可以让宏来做: N^;rLrm*  
gyf9D]W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u#r[JF9LP  
template < typename T1, typename T2 > \ jNu`umS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (+lCh7.  
以后可以直接用 w_h}c$;GK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Bq4^nDK  
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 9~ JeI/  
(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。。。) 0AWOdd>.  
Ia!B8$$'RP  
|h(05Kbk  
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 fNnX{Wq  
:7Jpt3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LCouDk(=`  
class unary_op : public Rettype >3&Oe  
  { ~H1 ZQ[  
    Left l; K 0Gm ?(  
public : O\&-3#e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U1;<NUg  
|O4LR,{G.w  
template < typename T > !Pf6UNN'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z8-dntkf  
      { SL ) ope  
      return FuncType::execute(l(t)); <2,NWn.  
    } &&$,BFY4  
pb5q2|u`h  
    template < typename T1, typename T2 > g;mX{p_@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uZhY)o*]@  
      { & @rXt!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >^N{  
    } 5R}K8"d  
} ; _6!@>`u~  
=%Z5"];  
i2&I<:  
同样还可以申明一个binary_op DqN<bu2  
VAnP3:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #_?m.~`g[  
class binary_op : public Rettype ,:=g}i  
  { 4];<` %  
    Left l; y)*W!]:7^>  
Right r; >_'0 s  
public : e~P4>3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ouos f1  
 Jk>!I\  
template < typename T > qac8zt#2 C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6QM$aLLP?  
      { Gr8%%]1!0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NE5H\  
    } ;>*Pwz`~jT  
M'|?* aNK  
    template < typename T1, typename T2 > OuMj%I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y?#aUQc  
      { ;FnU[Q`M#L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >QSlH]M  
    } ;q&uk -  
} ; FxdWJ|rN9D  
)o`[wq  
LMHii Os,  
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 4Is Wp!`W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P{+,?X\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?M B Od9  
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。 >UnLq:G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a3J' c  
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。。。 p1!-|Sqq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L ARMZoyi  
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 b?x-%Za  
下面是修改过的unary_op `l?(zy:R  
C 8KV<k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p735i`8  
class unary_op G#YBfPmr  
  { Vy7 )_D  
Left l; 3R<VpN){  
  &$yDnSt\  
public : V;d<S@$  
U etI 4`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p0Pmmp7r  
q}gM2Ia'vY  
template < typename T > "EBCf.3-  
  struct result_1 %$'Z"njO&  
  { 4ufT-&m};s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yy0U2N [i  
} ; #'4Psz  
:Q ?p^OC  
template < typename T1, typename T2 > D<'G\#n3I=  
  struct result_2 rN'8,CV  
  { J"K(nKXO_?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3QCCX$,  
} ; "u)Le6.  
Ctbc!<@o  
template < typename T1, typename T2 > '.]<lh!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <6&Z5mpm$w  
  { )cU$I)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]fSpG\yU  
}  \|C*b<  
Q_`EKz;N{  
template < typename T > $!^C|,CS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Xm> 3  
  { MS\?+8|SV(  
  return OpClass::execute(lt(t)); [Pl''[  
} h0")NBRV&  
<8^ws90Y  
} ; HLPY%VeD  
u7  
EFv^uve  
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 .:O($9^Ho  
好啦,现在才真正完美了。 G +AP."M?  
现在在picker里面就可以这么添加了: N]-skz<v  
`A<2wd;  
template < typename Right > x,HD,VQR/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {s{+MbD  
  { GK [Hs 1/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @sUec  
} FSkLR h  
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。 :3{n(~  
HX ,\a`  
$,0EV9+af  
_na/&J 6  
tJ .Ln  
十. bind *JAC+<~d  
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。 ,y@WFRsx  
先来分析一下一段例子 Awr(}){  
cPkP/3I]h  
p0PK-e`@:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ab`9MJc;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3p]\l ]=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L`(\ud  
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。 v`S ;.iD  
我们来写个简单的。 G cB<i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9@}5FoX"  
对于函数对象类的版本: z]D/Qr  
w`v` aw]  
template < typename Func > Q(O0z3b  
struct functor_trait )l.AsfW%  
  { 0|g@; Pc  
typedef typename Func::result_type result_type; wPq9`9 #  
} ;  FjMKb  
对于无参数函数的版本: g~U<0+&yw%  
D&i, `j  
template < typename Ret > +hX =  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9|Ylv:sR  
  { hj{)6dBX%  
typedef Ret result_type; AMASh*  
} ; zF|c3ap  
对于单参数函数的版本: o ZQ@Yu3  
rITA-W O  
template < typename Ret, typename V1 > 1K(mdL{m5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C6Cr+TScH  
  { O*Y?: t  
typedef Ret result_type; R0mkEM  
} ; Jfo'iNOu  
对于双参数函数的版本: 8(\J~I[^  
Q [C26U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sbhzER  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IZ iS3  
  { Bs|Xq'1M!;  
typedef Ret result_type; C%{2 sMJz  
} ; Uq`6VpZ  
等等。。。 x+ER 3wDD@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Vw.)T/B_D  
7WY~v2SDF  
template < typename Func > =qpGAv_#  
struct func_return :U/]*0b  
  { =f [/Pv  
template < typename T > C`.eJF  
  struct result_1 '.<c[Mp  
  { FP}I+Ys  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iOSt=-p  
} ; <&gs)BY  
ob'" ^LO\  
template < typename T1, typename T2 > >`/s+V  
  struct result_2 U OGjil{.  
  { 9Kg yt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :I7mM y*  
} ; )?7/fF)@|  
} ; VH<d[Mj  
-iY-rzW  
5S_fvW;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  o0>|  
(6NDY5h~=n  
template < typename Func, typename aPicker > </@5>hx/  
class binder_1 ~d1=_p:~T  
  { i+_=7(e  
Func fn; =:xX~,qmv  
aPicker pk; LI25VDZ|iP  
public : ,4`Vl<6  
]z8/S!?  
template < typename T > b 9"t%R9/Q  
  struct result_1 D&I/Tbc  
  { kB=B?V~#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EJMd[hMhe  
} ; Lwx J:Kz.  
7SH3k=x  
template < typename T1, typename T2 > N*6~$zl&  
  struct result_2 Vdefgq@<  
  { .VNz( s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ujkWVE'  
} ; D`!BjhlW  
>ov#\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VpAwvMw  
X%znNx  
template < typename T > nxBP@Td  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9}a$0H h  
  { CLe{9-o  
  return fn(pk(t)); @t1pB]O:  
} d4ld-y  
template < typename T1, typename T2 > >5Lp;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \'[tfSB  
  { V*fv>f:Yv  
  return fn(pk(t1, t2)); Vy[xu$y  
} 8#tuB8>  
} ; 8Dtpb7\o  
)u28:+8  
F=w:!tqA  
一目了然不是么? 6__!M  
最后实现bind 94dd )/a  
v0! 1W  
0A~UuH0.  
template < typename Func, typename aPicker > gp{C89gP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PN 8#T:E  
  { m a@V>*u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xx[,n-rA  
} <;W-!R759  
5p}j{f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %xG<hNw/  
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。 BY[7`@  
^VG].6  
十一. phoenix tJ6Q7 J;n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 73 .+0x  
vk X+{n  
for_each(v.begin(), v.end(), uKXD(lzX  
( 9_jiUZFje  
do_ o3|4PAA/  
[ pg7~%E4  
  cout << _1 <<   " , " /FC HF#yK  
] .N.RpRz{f  
.while_( -- _1), #|(>UM\  
cout << var( " \n " ) kqj)&0|X  
) 5psJv|Zo]  
); d_pIB@J  
oOvQA W8`  
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: %Gyn.9\  
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 )$i,e`T   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Cm%I/4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f -F}~S  
Nj2l>[L;  
,vf#e= Z  
template < typename Cond, typename Actor > Haktr2I  
class do_while bfoTGi  
  { %]0?vw:;j  
Cond cd; > K,QP<B  
Actor act; 1Hr1Ir<KR  
public : 1 /{~t[*.  
template < typename T > p o)lN[v  
  struct result_1 ]N'% l]_$  
  { EwV$2AK  
  typedef int result_type; < B]qqqP  
} ; "h[)5V{  
u=v-,Tw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KU(BY}/ ^  
a$Ud"  
template < typename T > yc3/5]E&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }cCIYt\RK  
  { SZrc-f_  
  do "xTVu57Z[  
    { >}~[ew  
  act(t); Hqs-q4G$  
  } J Hm Pa  
  while (cd(t)); :P2!& W  
  return   0 ; l]wLQqoO  
} -o"b$[sf=Z  
} ; yeta)@nH  
K*DH_\SPK  
^8 ,prxaok  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jG{?>^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t(roj@!x_o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?32~%?m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &gS-.{w "  
下面就是产生这个functor的类: EU:N9oT  
Nk\ni>Du3  
GEVDXx>@  
template < typename Actor > Y(1?uVYW\d  
class do_while_actor T}Wbt=\M  
  { 6U8esPs,  
Actor act; hwe6@T.#  
public : _MIheCvV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ju[y-am$/  
Fyw X  
template < typename Cond > iVeH\a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R8lja%+0$  
} ;  Hk4k  
7w9'x Y  
.kuNn-$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sDg1nKw(  
最后,是那个do_ ZEDvY=@a   
L58H)V3Pn  
7\g#'#K  
class do_while_invoker %?+Lkj&  
  { Yh!k uS#<  
public : (c}!gjm  
template < typename Actor > "eTALRL'o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (m! kg  
  { PY '^:0  
  return do_while_actor < Actor > (act); g^|R;s{  
} GL9'dL|  
} do_; k&5T-\q  
[ t8]'RI%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p]y.N)a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 havmhS)O  
最后来说说怎么处理break和continue l-c:'n  
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。 FhBV.,bU,m  
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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