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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |)th1 UH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wYXQlxdy  
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, F@7jx:tI  
bn&TF3b  
"m$##X\  
IZ-1c1   
  class filler J9nX"Sb  
  { h|9L5  
public :  R Z?jJm$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \[i1JG  
} ;  `,*3[  
9 RgVK{F  
6dr%;Wp  
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: PcMD])Z{G  
0cH`;!MZ  
St9?RD{4;  
<]t%8GB2V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QD&`^(X1p  
u(.e8~s8  
kPG-hD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `:fZ)$sY  
 :A_@,Q  
,Ks8*;#r  
\~mT] '5  
二. 战前分析 LKB$,pR~1l  
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。 Y=?3 js?O  
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 cGzPI +F  
OX0%C.K)hZ  
i v38p%Zm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :uS\3toj  
  /* --------------------------------------------- */ =U9*'EFr  
vector < int *> vp( 10 ); q'F+OQb1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3AtGy'NTp  
/* --------------------------------------------- */ r.&Vw|*>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [#vH'y  
/* --------------------------------------------- */ YQvD|x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V#$RR!X'  
  /* --------------------------------------------- */ A2Ed0|By  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z (wc0I  
/* --------------------------------------------- */ x.6:<y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ibk6|pp  
>Eto( y"q  
K#d`Hyx  
2 c{34:  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9ULQrq$?  
1._1, _2是什么? S!CC }3zw  
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。 WIxy}3_to  
2._1 = 1是在做什么? qS$Ox?Bw#u  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :J@ gmY:C  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V!A~K   
`5.'_3  
prF%.(G2)  
三. 动工 %)W2H^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Do7Tj  
Cctu|^V  
xGg )Y#  
- %h.t+=U  
template < typename T > Qbn"=n2  
class assignment J/aC}}5D  
  { CYP q#rd  
T value; .@U@xRu7|  
public : i$G@R %  
assignment( const T & v) : value(v) {} \ :sUL!  
template < typename T2 > @o _}g !9=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *vxk@ `K~  
} ; HyZqUb Ha  
ZhaP2pC%4  
v>)"HL"XG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *)T^Ch D,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~Ea} /Au  
4F'LBS]=0  
Jhhb7uU+  
7,o7Cf2z  
  class holder `?_Q5lp/s  
  { 9}<ile7^  
public : <0&*9ZeD  
template < typename T > xF'EiX~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 24*XL,  
  { Yujiqi]J;  
  return assignment < T > (t); IueFx u  
} )23H1  
} ; l'.VKh\C  
Ckuh:bs  
<uw9DU7G  
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: x2\qXN/R  
om z  
  static holder _1; [!#L6&:a8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K`zdc`/  
m@v\(rT.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IK=a*}19L  
而不用手动写一个函数对象。 /]Md~=yNp  
h2]P]@nW;W  
xj;H&swo  
~IBP|)WA-  
四. 问题分析 MaQqs=  
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。 :>f )g  
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。 }@q`%uzi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FbFPJ !fb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 37.S\ gO]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K;H&n1  
`0gyr(fES  
五. 问题1:一致性 nT$SfGFj8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| WO>nIo5Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D8?Vn"  
s$`0yGmQ  
struct holder CxW>~O:  
  { c]o'xd,T8\  
  // T_5H&;a  
  template < typename T > kv{za4,&  
T &   operator ()( const T & r) const mL{6L?  
  { vw/J8'  
  return (T & )r; ^A&1^B  
} q{LF>Wi  
} ; G}raA%  
Z0", !6nS  
这样的话assignment也必须相应改动: L^?qOylu  
+lcbi  
template < typename Left, typename Right > 4p;`C  
class assignment -- 95Jz  
  { qt"m  
Left l; .|fH y  
Right r; \V~eVf;~  
public : `mJ6K&t$<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j>"@,B g*  
template < typename T2 > J<h $ wM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `l[c_%Bm  
} ; .?sx&2R2  
SZ'R59Ee<  
同时,holder的operator=也需要改动: flbd0NB  
;$wVu|&  
template < typename T > Wt-GjxGi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bJTBjS-7  
  { iz PDd{[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z$. 88 ^  
} Y\8)OBZ  
O m2d .7S  
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。 ?NsW|w_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WP'!*[z  
;h  
return l(rhs) = r; ;dgp+  
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。 0GCEqQy8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -C]5>& W  
Y.rsR 6  
template < typename Tp > n;Vs_u/Nx  
class constant_t M!^az[[  
  { 5Yq@;e  
  const Tp t; cR<fJ[*  
public : BW*rIn<?G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tg4pyW <  
template < typename T > W[e$>yK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Eo]xNn/g  
  { v PG},m~-  
  return t; hhc,uJ">!  
} c<Tf 2]vZE  
} ; 7ZWgf"1j  
y766; X:J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =GMkR+<)  
下面就可以修改holder的operator=了 .}~_a76  
v`Oc,  
template < typename T > je=a/Y=%U{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'I6i ,+D/q  
  { z<XtS[ki  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yl+gL?IES  
} h J)h\  
-gX1-,dE  
同时也要修改assignment的operator() #c.K/&Gc7j  
E{P|)`,V  
template < typename T2 > g (CI;f}y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Txb#C[`  
现在代码看起来就很一致了。 kUrkG80q|  
1K50Z.o&@  
六. 问题2:链式操作 Y&Z.2>b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GH$pKB  
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。 bP&]!jZ  
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。 Ean5b>\  
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。 =W!/Z%^*8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5K8^WK  
$5%SNzzl  
template < typename T > q#9RW(o  
struct result_1 z5*'{t)  
  { u <v7;dF|s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?J >  
} ; M@v.c; Lt  
Ne1$ee. NE  
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: Si;H0uPO  
MeZf*' J  
template < typename T > i5@ z< \  
struct   ref u>a5GkG.  
  { #BH*Z(  
typedef T & reference; Ry6@VQ"NLb  
} ; {8bSB.?R  
template < typename T > $c(nF01  
struct   ref < T &> -;WGS o  
  { B>P{A7Q  
typedef T & reference; )R1<N  
} ; ^RIl  
0[W:d=C`a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U26}gT)  
5vnrA'BhBU  
template < typename T > ~6LN6}~|.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @*KZ}i@._  
  { <*cikXS  
  return l(t) = r(t); &`2)V;t  
} 8$Y9ORs4  
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。 $X,D(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (V2fRv  
f x+/C8GK  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 iSs:oH3l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~q25Yx9W@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1\I}2;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q9s=~d7  
最后的布局是: Jij*x>K>y  
                Add 4ID5q~  
              /   \ 6?c7$Y  
            Divide   5 NU2;X (z[  
            /   \ )MTOU47U  
          _1     3 #Ki[$bS~6  
似乎一切都解决了?不。 28d'7El$  
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。 rf{rpe$  
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。 ?hy&  
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: m^;f(IK5  
nUOz\ y  
template < typename Right > xdkZdx>N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T{[=oH+  
Right & rt) const WCixKYq  
  { g{&ui.ml&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <frutU16\  
} ; kI134i=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ge8ZsaiU  
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。 amY!qg0P*  
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。 _E.>`Q  
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。 f9{Rb/l!BQ  
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。 T1=fNF  
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? Z4 =GMXj  
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: .U]-j\  
^Xh^xL2cn  
template < class Action > -PR N:'T  
class picker : public Action v mk2{f,g  
  { '?(% Zxw%&  
public : E+;7>ja  
picker( const Action & act) : Action(act) {} </*6wpN  
  // all the operator overloaded >tW#/\x{  
} ; }:)&u|d_  
#?:lb1  
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。 gc$l^`+M  
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: O3kA;[f;  
k~w*W X'  
template < typename Right > ]~3V}z,T*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -6B4sZpzD  
  { h(EhkCf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +TDw+  
} 6qnzBA7  
c9h6C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Wvf ^N(  
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。 o!A+&{  
E hMNap}5"  
template < typename T >   struct picker_maker z-)O9PV  
  { Lw>N rY(Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BnasI;yWb  
} ; #S"nF@   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *gWwALGo5  
  { $-sHWYZ  
typedef picker < T > result; Uz]|N6`  
} ; oXF.1f/h  
#QMz<P/Gl6  
下面总的结构就有了: )\$|X}uny&  
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。 97!;.f-  
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。 dvUic-w<j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g3y+&Y_  
至此链式操作完美实现。 U # qK.  
pFjK}J OF  
@~a%/GQ#n*  
七. 问题3 TarY|P7_  
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。 1iF1GkLEq  
pYf-S?Y/V  
template < typename T1, typename T2 > =D"#U#>;7&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {bY%# m  
  { h@ry y\9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); EXqE~afm2  
} $ (x]  
l+^*LqEW2  
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: |&i<bqLw:  
{"KMs[M  
template < typename T1, typename T2 > `<d }V2rdz  
struct result_2 R (n2A$  
  { kE1TP]|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }k.Z~1y  
} ; >fQMXfoY  
*\F~[  
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? m ~$v;?i  
这个差事就留给了holder自己。 X!EP$!  
    8YSAf+{FtK  
R0*|Lo$6  
template < int Order > X#^[<5  
class holder; Slc\&Eb  
template <> om:VFs\U  
class holder < 1 > }Jj}%XxKs  
  { nAlQ7 '  
public : + mT_QsLEv  
template < typename T > |+D!= :x  
  struct result_1 a9Zq{Ysj  
  { FfT`;j  
  typedef T & result; ] Zh%DQ  
} ; SOA,kwHRe  
template < typename T1, typename T2 > 5\VWCI  
  struct result_2 c@L< Z`u  
  { ~((O8@}J  
  typedef T1 & result; F*ylnB3z  
} ; sK?twg;D*|  
template < typename T > l+0oS'`V*L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KHvYUTY  
  { ,Ma^&ypH  
  return (T & )r; j^RmrOg ,  
} NC6&x=!3  
template < typename T1, typename T2 > &mS^ZyG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (KZ{^X?a  
  { a/xn'"eli  
  return (T1 & )r1; Tpa5N'O  
} @-`*m+$U6  
} ; 3F^Q51:t  
SNk=b6`9  
template <> ysnx3(+|  
class holder < 2 > ('+d.F[109  
  { vKAN@HSYr  
public :  K_}K@'  
template < typename T > >Y@H4LF;1x  
  struct result_1 ;L ^o*`  
  { YKK*ER0  
  typedef T & result; aV0"~5  
} ; ]\HvKCN}  
template < typename T1, typename T2 > /&J T~M  
  struct result_2 s_p!43\J  
  {  6(R<{{  
  typedef T2 & result; [AJJSd/:  
} ; nQ3A~ ()  
template < typename T >  &q*Aj17  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 42ge3>  
  { ,64 -1!  
  return (T & )r; w7&A0M  
} k$:|-_(w  
template < typename T1, typename T2 > C\hM =%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i SQu#p@  
  { B&"Q\'c  
  return (T2 & )r2; -MBxl`JU  
} _Y m2/3!  
} ; XW92gI<O  
w5 Li&m  
@_{=V0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?:eV%`7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;5( UzQU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DzRFMYBR  
pT6$DB#  
return l(i, j) = r(i, j); +Vdpy (  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NDokSw-  
9%obq/Lb  
  return ( int & )i; YtLt*Ig%  
  return ( int & )j; vW@=<aS Z  
最后执行i = j; W[r>.7>?h  
可见,参数被正确的选择了。 '$+ogBS  
P[fq8lDA  
Ab;.5O$y  
$<[79al#  
A^SgI-y|  
八. 中期总结 <IW$m!{VG  
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: @IZnFHN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~pky@O#b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uCB=u[]y4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;722\y(Y  
;-Aa|aT!  
%J-GKpo/S  
>y+B  
f* wx<  
fI|$K )K  
九. 简化 4?01s-Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L-&\\{ X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GTxk%   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: MiX43Pk]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  4Wp=y  
  +-*/&|^等 uhq8   
2. 返回引用。 ,<X9Y2B  
  =,各种复合赋值等 | 6y  
3. 返回固定类型。 Rf% a'b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "$vRMpW:  
4. 原样返回。 0<*<$U  
  operator, Vi|#@tC'  
5. 返回解引用的类型。 ?Z}&EH  
  operator*(单目) EKN~H$.  
6. 返回地址。 \z)%$#I  
  operator&(单目) JK] PRDyD  
7. 下表访问返回类型。 %@Jsal'  
  operator[] MnHNjsO#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ue>D 7\8  
  operator<<和operator>> /g.U&oI]D  
ksm~<;td  
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。 ,`sv1xwd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iN.n8MN=I  
$<OD31T  
template < typename Left > tQ601H>o  
struct value_return !H\F2Vxs  
  { ~F#j#n(=`q  
template < typename T > ^=*;X;7  
  struct result_1 ]I6  J7A[  
  { 0tJ Z4(0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tT._VK]o&R  
} ; Ew$C ;&9  
*yGGBqd  
template < typename T1, typename T2 > 5`_SN74o  
  struct result_2 qcRs$-J  
  { f?)-}\[IR{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @E8+C8'  
} ; >.D4co>  
} ; u]G\H!Wk Q  
H%{+QwzZ[j  
2>59q$ |  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '0,^6'VWOV  
2+WaA ,   
下面我们来剥离functor中的operator() H6gSO(U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 23jwAsSo  
c4zR*  
return l(t) op r(t) 3r1*m  +  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,tRj4mx  
return op l(t) fd9k?,zM  
return op l(t1, t2) L \iFNT}g`  
return l(t) op VG~Vs@c(  
return l(t1, t2) op KG{St{uJ  
return l(t)[r(t)] lr$zHI7_`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N)Z?Z+ }h  
EBmt9S  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nT)vNWT=  
单目: return f(l(t), r(t)); EEL,^3KR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iam1V)V  
双目: return f(l(t)); -%4,@ x`  
return f(l(t1, t2)); {7pli{`  
下面就是f的实现,以operator/为例 D3K8F@d  
3 8`<:{^Y  
struct meta_divide xd0 L{ue.  
  { ]]Ufas9  
template < typename T1, typename T2 > %N_%JK\{@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {fp[BF  
  { ^d xTm1Z  
  return t1 / t2; Wn}'bqp  
} xe$_aBU  
} ; ,"0 :3+(8;  
Q=dy<kg']  
这个工作可以让宏来做: >`D:-huNeE  
?Ss!e$jf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]J]h#ZHx  
template < typename T1, typename T2 > \ {(?4!rh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pmYHUj #  
以后可以直接用 !Xw5<J3L-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +qdEq_ m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3T0"" !Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f|oh.z_R  
f`66h M[  
)BfAw  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 z([</D?  
mXs; b 2r^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M rb)  
class unary_op : public Rettype W=4FFl[  
  { m~ee/&T  
    Left l; a"u0Q5J  
public : 3HK\BS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} , 9 a  
YKf0dh;O  
template < typename T > *DhiN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }W,[/)MO  
      { UkGCyGyZ[  
      return FuncType::execute(l(t)); {BU;$  
    } B#1;r-^P<  
IEvdV6{K  
    template < typename T1, typename T2 > Jj%K=sw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ""~ajy  
      { Yu2Bkq+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ny)X+2Ae  
    } uFga~&#g  
} ; #gw]'&{8D  
/; 85i6  
IV)j1  
同样还可以申明一个binary_op jmW7)jT8:  
n '6jou  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +X]vl=0  
class binary_op : public Rettype 7"D.L-H  
  { )@bQu~Y  
    Left l;  #:%/(j  
Right r; "U"Z 3 *  
public : |#N&akC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Y}8S/]  
mpJ#:}n  
template < typename T > x ]ot 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @"H >niG  
      { "" ZQ/t\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Aq7osU1B  
    } @7n"yp*"  
0_t!T'jr7  
    template < typename T1, typename T2 > h@@=M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jxm.cC5z.  
      { NQ2E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D. XvG_  
    } $L]lHji  
} ; ~61v5@  
KKf   
P7/X|M z  
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 FaJ&GOM,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M\Kx'N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z2>lI9D4V  
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。 VY\&8n}e(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SasJic2M  
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。。。 )53y AyP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 65^9  
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) _:27]K:  
下面是修改过的unary_op x-3\Ls[I  
<2qr}K{'A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,zY$8y]  
class unary_op lHX72s|V  
  { 8}UI bF  
Left l; b|W=pSTY  
  $E.I84UfX  
public : N87B8rDl  
?FcAXA/J{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} icK/],  
"'\$ g[k  
template < typename T > 3m)y|$R  
  struct result_1 um0N)&iY  
  { P";'jVcR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  0lR5<^B  
} ; s->^=dy  
MFk5K  
template < typename T1, typename T2 > ^gnZ+`3  
  struct result_2 L;I]OC^J  
  { sLQ^F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8X|-rM{  
} ; H_Q+&9^/  
0"bcdG<}  
template < typename T1, typename T2 > ea')$gR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C3YT1tK  
  { w`zTR0`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E^eVvP4uC@  
} ixD)VcD-f  
CzEd8jeh7  
template < typename T > sLAQE64\"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oILZgNe'  
  { +; AZ+w]ZF  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y0 -n\|  
} @I!0-OjL  
)Z9>$V$j  
} ; ,01"SWE  
N<injx  
e**qF=HCw  
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 [HZv8HU|  
好啦,现在才真正完美了。 |# 2.Q:&  
现在在picker里面就可以这么添加了: &KRX[2  
Npy :!  
template < typename Right > 6~w@PRy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N//K Ph  
  { ,nDaqQ-C!!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6V01F8&w  
} YcpoL@ab  
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。 rh}J3S5vp  
gSQJJxZ{?  
@6T/Tdz  
g7W"  
|8tilOqI  
十. bind I&W=Q[m  
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。 hx]?&zT@  
先来分析一下一段例子 wDe& 1(T^  
A2jUmK.&  
q5)O%l!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fmDCPkj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DlMW(4(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 81 sG  
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。 x+@rg];m  
我们来写个简单的。 N5b!.B x-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: Ej8^Zg  
对于函数对象类的版本: iqQD{SRt{  
o:Sa, !DK  
template < typename Func > &FN.:_E  
struct functor_trait ckE-",G  
  { 2a Q[zK  
typedef typename Func::result_type result_type; 8c^TT&  
} ; rCdu0 gYT  
对于无参数函数的版本: b2&0Hx  
vnZC,J `  
template < typename Ret > U|Ta4W`k\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [:SWi1cK2  
  { <lE <f+  
typedef Ret result_type; ]|P iF+  
} ; _^%,x  
对于单参数函数的版本: n]o<S+z  
vT,AMja  
template < typename Ret, typename V1 > VQ9/Gxdeo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ) ahA[  
  { 5uj?#)N  
typedef Ret result_type; );&:9[b_  
} ; H*'IK'O  
对于双参数函数的版本: JO6)-U$7UG  
ok\vQs(a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q:d]imw!O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0[?Xxk}s0  
  { ?QdWrE_  
typedef Ret result_type; PP33i@G  
} ; @YTaSz$L  
等等。。。 9 X`Sm}i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -**g~ty)  
Wf>R&o6tr  
template < typename Func > 7} 5JDG  
struct func_return 68C%B9.b'  
  { |"CZT#  
template < typename T > nazZ*lC  
  struct result_1 Gm^U;u}=f  
  { q ,]L$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zw S F^  
} ; O`t&ldU  
l L@XM2"  
template < typename T1, typename T2 > y(yHt= r  
  struct result_2 HJ[cM6$2  
  { O:{~urV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #yF&X(%  
} ; a fW@T2  
} ; YHygo#4=8  
Pw`8Wj  
yZU6xY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6H WE~`ok6  
=ncVnW{  
template < typename Func, typename aPicker > i#Bf"W{F  
class binder_1 `%9 uE(  
  { ShP^A"Do  
Func fn; u.m[u)HQ  
aPicker pk; Zaf:fsj>  
public : jZkcBIK2  
a P@N)"  
template < typename T > ? _9  
  struct result_1 =Toy Zm\  
  { q01wbO3-"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T<Z &kYU:R  
} ; fW1CFRHH  
:vQrOn18p  
template < typename T1, typename T2 > :zke %Yx  
  struct result_2 5 ,B_u%bb  
  { 0{p#j~ZhC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w(3G&11N?  
} ; K+K#+RBK  
(Y?gn)*t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &>W$6>@  
j[G  
template < typename T > Ma']?Rb`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X Dm[Gc>(~  
  { tOd&!HYL  
  return fn(pk(t)); -4IE]'##  
} +RMSA^  
template < typename T1, typename T2 > i0kak`x0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }t=!(GOb}  
  { }"P|`"WW  
  return fn(pk(t1, t2)); b)5uf'?-  
} P90yI  
} ; H0gbSd+  
li'YDtMKCY  
^]0Pfna+N  
一目了然不是么? :tB1D@Cb6  
最后实现bind c&?m>2^6  
/}fHt^2H  
8hz^%vm  
template < typename Func, typename aPicker > G kl71VX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mt+Oi70  
  { 7yH"l9Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }1c|gQ  
} PI:4m%[  
e L^ |v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )D5"ap]fX  
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。 $m{:C;UH  
 v zs)[AD  
十一. phoenix 8f)?{AX0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,,&* :<Q  
kYqU9cB~  
for_each(v.begin(), v.end(), vkx7paY_  
( #@9/g  
do_ Fa Qe_;  
[ r4XK{KHn  
  cout << _1 <<   " , " p;59?  
] y^,1a[U.  
.while_( -- _1), 0y" $MC v  
cout << var( " \n " ) $m%f wB  
) mAj?>;R2$2  
); , j2Udn}  
V6&!9b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Yz/md1T$  
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 jrlVvzZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~Ei$nV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,]ma+(|  
UXc-k  
a}BYov  
template < typename Cond, typename Actor > 6ryak!|[  
class do_while u~M q*  
  { Pw7]r<Q  
Cond cd; .9on@S  
Actor act; z0p*Z&  
public : X<`  
template < typename T > 6 Z6'}BDP  
  struct result_1 1EO7H{E=  
  { pMx*F@&nU  
  typedef int result_type; |mdVdD~go  
} ; ( iBl   
 3s,g*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7a =gH2]&  
*/)c?)"  
template < typename T > !*F1q|R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nA-.mWD_C  
  { ]YnD  
  do \ =?a/  
    { J{p1|+h%  
  act(t); 6y%qVx#!  
  } g 2LM_1\  
  while (cd(t)); #zv3b[@  
  return   0 ; "/*\1v9  
} N ,'GN[s  
} ; B4c]}r+  
|"X*@s\'  
xaq-.IQAM$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8rnwXPBN  
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。 ';w#w<yaI  
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。 b,l$1{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 25nt14Y 0u  
下面就是产生这个functor的类: <y2U3; t  
(^8Y|:Tz  
~drS} V  
template < typename Actor > zH?!  
class do_while_actor VuhGx:Xl  
  { *KZYv=s,u  
Actor act; ?mwt~_s9  
public : ]^.  _z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RVnjNy;O`  
iW]j9}t  
template < typename Cond > v}}F,c(f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :}L[sl\R  
} ; U8s2|G;K  
3 Gp$a;g  
T] f ;km  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ex Y]Sdx  
最后,是那个do_ MnsJEvn/  
0rQMLx  
E<{ R.r  
class do_while_invoker .;y.]Z/;  
  { Z, zWuE3  
public : #vz7y(v  
template < typename Actor > Q 04al=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y|C(X  
  { qTRsZz@  
  return do_while_actor < Actor > (act); er("wtM  
} .KB^3pOpx  
} do_; 2@n{yYwy  
[`#CXq'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O%WIf__Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1![!+X:w  
最后来说说怎么处理break和continue e/KDw  
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。 R$h<<v)%  
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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