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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -UE-v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R``qQ;cc  
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, ttOsL')|  
F U%b"gP^  
83|/sWrvh  
ng\S%nA&J  
  class filler l$NEx0Dffz  
  { dv: &N  
public : ;* Jd#O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A#{*A  
} ; GH!#"Sl8Z  
n%hnL$!z  
:\XD.n-n  
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: EJsb{$u  
SJmri]4K  
hHQt4 r'd  
#=c%:{O{4R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :>u{BG;=79  
e!y t<[ph  
3Hr%G4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qx NV~aK  
+-i@R%  
T/nRc_I+^B  
SqLKF<tY]/  
二. 战前分析 a'r\e2/e?H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 iQQJ`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ex{]<6UAu  
*%.*vPJ  
od>.5{o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XooAL0w  
  /* --------------------------------------------- */ 01b0;|  
vector < int *> vp( 10 ); L!RLw4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r0,}f\  
/* --------------------------------------------- */ F$v G=3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |b'AWI81D  
/* --------------------------------------------- */ w67Pw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H}/1/5 L  
  /* --------------------------------------------- */ [?A0{#5)8x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #N:o)I  
/* --------------------------------------------- */ 0n%`Xb0q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x :s-\>RcA  
o<;"+@v  
U-d&q>_@A  
aE}u5L$#  
看了之后,我们可以思考一些问题: {Ffr l(*  
1._1, _2是什么? bk 2vce&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .#SWfAb2h  
2._1 = 1是在做什么? 5 X rn]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 o z QL2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 bk|>a=o3  
G9]GK+@&F  
6[i-Tl  
三. 动工  _~r>C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &F)lvtt|  
]#;JPO#*  
BQ(`MM@  
&j$k58mX  
template < typename T > q QQ~ [JL  
class assignment JL1Whf  
  { gBN;j  
T value; Yd9y8Tq J  
public : $K hc?v  
assignment( const T & v) : value(v) {} j`bOJTBE  
template < typename T2 > 5_PD ?lg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @d)6LA9Ec  
} ; 8AK#bna~-  
:%{8lanO  
h c "n?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #u>JCPz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8"? t6Z;5  
y3l sAe#  
r'j*f"uAm  
9d v+u6)  
  class holder >R6Me*VR  
  { B<W{kEY  
public : J::dY~@  
template < typename T > v vFX\j3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h[Hw9$31  
  { (URWi caB  
  return assignment < T > (t); Al! P=h  
} .Sm7na K  
} ; y'{0|Xj  
 RszqDm  
Rv }e+5F  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: A@GyKx%x$  
v~j21`  
  static holder _1; J?V8uEly  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l%U{Unwu  
Rc @p!Xi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &R25J$  
而不用手动写一个函数对象。 B#8!8  
zUWu5JI  
w18kTa!4@  
:9 .ik  
四. 问题分析 v#F .FK  
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。 2!}5shB  
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。 2 g,UdG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 074)(X&:x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V|Smk;G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bNi\+=v<Ys  
*1|&uE&_R  
五. 问题1:一致性 Q! WXFS  
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?| }Til $TT%H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !A qSG-  
NLRgL'+F  
struct holder _O{3bIay3!  
  { NvY%sx,  
  // :T.j;~  
  template < typename T > T|[zk.8=E  
T &   operator ()( const T & r) const Eu2@%2}P  
  { [5yLg  
  return (T & )r; cyL"?vR*<  
} O8qA2@,  
} ; yP. ,Dh s  
]y:2OP  
这样的话assignment也必须相应改动: ?U$H`[VF}  
VG'M=O{)3  
template < typename Left, typename Right > {oOzXc6o  
class assignment JlR (U. "  
  { 0ZcvpR?G  
Left l; 2[zFKK  
Right r; "k&QS@l  
public : +es|0;Z4yP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F|nJ3:v  
template < typename T2 > UaG })  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3 vr T`  
} ; v"-@'qN'  
VEFUj&t;xW  
同时,holder的operator=也需要改动: Ls51U7  
2z#gn9Wb  
template < typename T > ,%Sf,h?"^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +9yV'd>U  
  { Ts)ox}rYVm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J7a_a>Y  
} B bP&-c  
]fiAV|'^  
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。 A43 mX !g\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .A%*AlX  
tg5G`P5PJ  
return l(rhs) = r; ( &N`N1  
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。 G)cEUEf d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N./l\NtZ  
NRIp@PIF:"  
template < typename Tp > Ynxzkm S  
class constant_t K-X@3&X}  
  { }LYK:?_/  
  const Tp t; &-R(u}m-F  
public : {PBm dX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3+~m9:9  
template < typename T > L@VIC|~E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X7."hGu@  
  { /u&{=nU  
  return t; <36z,[,kZ@  
} F4:giu ht  
} ; nA1059B  
zb_nU7Eg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iCX Ki7  
下面就可以修改holder的operator=了 OK8|w]-A  
.+#<~Jv  
template < typename T > r P1FM1"M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A,fPl R  
  { hAi`2GP.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); QJ%[6S  
} _+=M)lPm  
f5tkv<) %  
同时也要修改assignment的operator() .).}ffhOL  
\A%s" O/  
template < typename T2 > *h9S\Pv>j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0pW?v:!H  
现在代码看起来就很一致了。 Bj1{=Pvl  
kklM"Av  
六. 问题2:链式操作 I7C*P~32{n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I 7 B$X=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 kZU v/]Y.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rY:A LA  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'n$TJp|s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^1 U<,<  
yRdME>_L  
template < typename T > 3*<?'O7I0  
struct result_1 `=QRC.b  
  { ~9Jlb-*I5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GYJ lX  
} ; {37v.4d;  
}@Dgr)*+  
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: _X/`7!f  
W? SFt z  
template < typename T > %V;B{?>9zB  
struct   ref *;u'W|"/~  
  { <RaUs2Q3.  
typedef T & reference; ^6kE tTO*  
} ; [gE_\=FSKu  
template < typename T > =bgu2#%Z  
struct   ref < T &> b,r{wrLe)  
  { lHI ;fR  
typedef T & reference; ]ML(=7z"  
} ; @ )< 3Z  
7,BULs\g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >JUOS2  
umJ!j&(  
template < typename T > [5T{`&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )&pcRFl  
  { @;1Ym\zc  
  return l(t) = r(t); /UP1*L  
} N:% }KAc  
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。 8nKb mjM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?#]wx H,  
kh5VuXpe  
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 57~/QEdy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {I^@BW-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DGrk}   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tmVGJ+gz  
最后的布局是: ziXZJ^(FI  
                Add j.O+e|kxU  
              /   \ `SM37({c  
            Divide   5 5!V%0EQqw  
            /   \ .sBwJZ  
          _1     3 zNRR('B?  
似乎一切都解决了?不。 QFX/x  
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。 1wTPT,k  
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。 $z \H*  
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: 3 z~d7J  
-)E nr6  
template < typename Right > :ND e<6?u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cD JeYduK  
Right & rt) const dh0nB  
  { I;GbS`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?Jy /]j5fI  
} !HCuae3_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hj+iB,8  
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。 3!qp+i)?  
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。 <; P40jDL  
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。 Rn9e#_Az  
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。 ^_5t5>  
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? &OXm^f)K  
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: P+<4w  
}O+`X) 9  
template < class Action > L&LAh&%{2  
class picker : public Action Z3qr2/  
  { \m%Z;xKG  
public : )l6(ss!J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'aqlNBG*  
  // all the operator overloaded GzEvp  
} ; 6^NL>|?  
PfjD!=yS=h  
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。 Ge^(Ag}vE  
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: }F4%5go  
a%*W( 4=Y  
template < typename Right > x%`tWE|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BG^)?_69  
  { ]47!Zo,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n= A}X4^  
} #7Jvk_r9Y  
GV8`.3DBOF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vn1*D-?  
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。 w:h([q4X  
IylfMwLC  
template < typename T >   struct picker_maker =z*SzG  
  { %(A@=0r#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;MH_pE/m  
} ; .1F41UyL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~u-_DOA  
  { w~ O)DhC  
typedef picker < T > result; hh8U/dVk*  
} ; }iRRf_   
aE[:9{<|  
下面总的结构就有了: FV\$M6 _  
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。 ODCv^4}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。 iD) P6"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &I7T ?  
至此链式操作完美实现。 48LzI@H&  
51'{Jx8  
iJb-F*_y  
七. 问题3 $D;-;5[-/r  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 GzjC;+W  
T854}RX[{  
template < typename T1, typename T2 > M9QxF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \4Z"s[8}  
  { xcX^L84\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y@MFH>*  
} )F m'i&F_  
N{?Qkkgx  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V`xE&BI  
DEt;$>tl 5  
template < typename T1, typename T2 > I&>5b7Uf  
struct result_2 \9k{h08s  
  { &24>9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kY#sQz}8  
} ; <5npVm  
#Ti5G"C  
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? Kgb<uXk  
这个差事就留给了holder自己。 Y|L]#  
    hD,@>ky  
.83z =  
template < int Order > [Y8ot-6  
class holder; r-ljT<f%J[  
template <> w%eEj.MI|i  
class holder < 1 > zfK3$|  
  { !uN_<!  
public : dwz {Yw(  
template < typename T > p1fy)K2{,j  
  struct result_1 {oRR]>  
  { cLm{gd4 W  
  typedef T & result; {%QWv%|  
} ; '/@i} digf  
template < typename T1, typename T2 > >qci $  
  struct result_2 Z'_EX7r  
  { ?Bsc;:KF  
  typedef T1 & result; A~#w gLGn  
} ; HfA@tZ5q|U  
template < typename T > R![1\Yv&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y5N,~@$r  
  { PZhpp"  
  return (T & )r;  S/Gy:GIf  
} v Yw$m#@  
template < typename T1, typename T2 > N>',[4pJ|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B2)SNhF2Y  
  { ~%u;lr  
  return (T1 & )r1; 7_ao?}g  
} C%;J9(r  
} ; 9pq-"?vHY0  
(kZ2D  
template <> kT4Oal+4  
class holder < 2 > wj|[a,(r  
  { 8% `Jf`  
public : K6e_RzP,.w  
template < typename T > 9Xeg &Z|!  
  struct result_1 mY!&*nYn|  
  { Lb%:u5X\D@  
  typedef T & result; fz`\-"f]  
} ; gshgl3   
template < typename T1, typename T2 > v>p}f"$`  
  struct result_2 nVv=smVOt  
  { dnstm@0k  
  typedef T2 & result; Hy#<fKz`!  
} ; aDVBi: _  
template < typename T > VT5o#NR{R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'A#F< x  
  { W,p?}KiO T  
  return (T & )r; T`SpIdzB.  
} )L%[(iI,x  
template < typename T1, typename T2 > |-.r9;-b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S_Ug=8r4  
  { $+p4X# _  
  return (T2 & )r2; Kf'oXCs  
} aW7)}"j4  
} ; +oRwXO3W  
7W `gN[*  
~t.M!vk  
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> >。 `=VN\W^&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GsvB5i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6qkMB|@Ix  
Tq`rc"&7u  
return l(i, j) = r(i, j); iK <vr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I,wgu:}P#  
M3/_E7Qoj  
  return ( int & )i; MPF;P&6  
  return ( int & )j; j SXVLyz  
最后执行i = j; @>SirYh  
可见,参数被正确的选择了。 ]Z#=w  
DSc:>G  
D_)n\(3  
C6cEt5  
B|(M xR6m  
八. 中期总结 tv8}O([  
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: Mo_(WSs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l~i&r?,]^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pv9Z-WCix$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ibIo1i//[  
J'no{3Kt z  
Zcg@]Sx(I  
yPhTCr5pK  
1Xj>kE:  
L! DK2,  
九. 简化 >V1v.JH  
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。 ;R8pVj!1f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fNTe_akp  
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: I# U"DwM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0281"aO  
  +-*/&|^等 XAF*jevr  
2. 返回引用。 /3ty*LQT  
  =,各种复合赋值等 L5-Kw+t  
3. 返回固定类型。 01/yog  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >p;cbp[ht  
4. 原样返回。  8%W(",nd  
  operator, V$';B=M  
5. 返回解引用的类型。 / >q?H)6  
  operator*(单目) "Gh5 ^$w?j  
6. 返回地址。 >GV = %  
  operator&(单目) Oj?  |g_  
7. 下表访问返回类型。 Gl@}b\TB  
  operator[] y m~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'ZboLoS*-  
  operator<<和operator>> RC>79e/u<  
jj$D6f/mOG  
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。 g=5vnY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \sZT[42  
\2Atm,#4  
template < typename Left > 8M&q  
struct value_return Nxd<#p  
  { #'&&&_Hu3  
template < typename T > 'l7ey3B%  
  struct result_1 )J<VDO:_YA  
  { rM y(NAo_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8pZGu8  
} ; ;Or]x?-  
S(\<@S&  
template < typename T1, typename T2 > HJ]9e  
  struct result_2 n#Y=y#  
  { EO: VH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e [ 9  
} ; ;[,r./XmH  
} ; aViZKps`m  
,N`cH\  
9ER!K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fDU_eyt/Z'  
-Y=o  
下面我们来剥离functor中的operator() {^jk_G\ys  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zY^QZceq"  
bnYd19>  
return l(t) op r(t) [42EqVR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )@,zG(t5;  
return op l(t) L$ki>._i\  
return op l(t1, t2) u>y/<9]q8  
return l(t) op =(cfo_B@K  
return l(t1, t2) op %m5&Y01  
return l(t)[r(t)] ];63QJU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D%%@+3a  
&RL j^A!  
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: )ld`2) 4  
单目: return f(l(t), r(t)); :% m56  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WLkfo6Nw  
双目: return f(l(t)); jM'(Qa  
return f(l(t1, t2)); X7Z=@d(  
下面就是f的实现,以operator/为例 1 LUvs~Qu  
d"U'\ID2y  
struct meta_divide tB/'3#o  
  { eX3|<Bf  
template < typename T1, typename T2 > og)f?4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iQ#dWxw4  
  { [+.P'6/[$R  
  return t1 / t2; qw35LyL  
} mF`%Z~}b  
} ; 7:$zSj# y  
>V|KS(}s  
这个工作可以让宏来做: Wa!}$q+  
jk9/EmV*r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -hpC8YS  
template < typename T1, typename T2 > \ ywkyxt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uz'MUT(68  
以后可以直接用 r[W Ir|r7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mh" 9V5T  
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 .0b4"0~T6  
(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。。。) gt|:K)[,6  
ibL    
aYrbB#  
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 M%"{OHj!o  
>#EOCo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (_Ky' .  
class unary_op : public Rettype rfH Az  
  { ,f)#&}x*2+  
    Left l; ?v@pB>NZ  
public : /j$`Cq3I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =PAsyj  
q:vc ;y  
template < typename T > ;+(EmD:Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .g8db d  
      { r";;Fk#5  
      return FuncType::execute(l(t)); y|2y! &o,!  
    } @l %x;`E  
U])$#/ v  
    template < typename T1, typename T2 > vHM,_I{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s~n@|m9k  
      { ^udl&>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %Gc)$z/Wd  
    } Xn # v!  
} ; j7sRmQCl  
W+`T:Mgh  
$c1xh.  
同样还可以申明一个binary_op =.\PG [  
Y |'}VU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M=#'+CF}W  
class binary_op : public Rettype vV*i)`IXe  
  { GB8>R  
    Left l; Y@2v/O,\  
Right r; ;Yu|LaI\<m  
public : ,ocAB;K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GFfZ TA  
SK t&BnW  
template < typename T > Mi:i1i cdn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gH:+$FA  
      { $q 9dkt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $b`~KMO  
    } y1_z(L;I  
v&r\Z @%  
    template < typename T1, typename T2 > u )k Q*&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '@G=xYR  
      { fp?cb2'7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {vox x&UX  
    } O%*:fd,o-  
} ;  Vl`!6.F3  
\kEC|O)8  
LtVIvZie  
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 )JXy>q#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YES-,;ZQ'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h42dk(B  
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。 8Bwm+LYr-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QQ\\:]iM  
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。。。 V|j{#;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SmCtwcB1  
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) x9i^ _3Z  
下面是修改过的unary_op @BoZZ  
n0%5mTUN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <m0m8p"G  
class unary_op 6oy[0hj  
  { Hd89./v`:  
Left l; bsdT>|gW  
  "9O8#i<Nr  
public : 3='Kii=LA  
eZMfn$McJv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <K {|#ND#  
7_c/wbA#me  
template < typename T > tKY g  
  struct result_1 nUScDb2|  
  { 7Y6b<:4j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8c5=Px2\  
} ; X]c>clk,  
6wH:jd9,  
template < typename T1, typename T2 > }S 6h1X  
  struct result_2 ",P?jgs^g5  
  { &}!AjA)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BDT"wy8  
} ; K:b^@>XH  
#+(@i|!ifo  
template < typename T1, typename T2 > Ib2n Bg>j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \:9<d@?  
  { VfkQc$/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L7nW_  
} BE)&.}l  
@B Muov  
template < typename T > =F/EzS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GsU.Lkf  
  { C@!bd+'  
  return OpClass::execute(lt(t)); z LZ HVvL3  
} qflOi8  
8u7QF4 Id  
} ; cS(=wC  
Wn&9R j  
(&Mv!6]  
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 fU|4^p)  
好啦,现在才真正完美了。 Zx^R-9  
现在在picker里面就可以这么添加了: )WsR 8tk  
2Ws'3Jz  
template < typename Right > &Xh=bM'/%m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4"#F =f0  
  { :eFyd`Syw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Uj^Y\w-@Z  
} V\=%u<f  
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。 L~*nI d  
{Zo*FZcaX  
11RqP:zg  
T'a&  
??z&w`Yy,  
十. bind /$^SiE+N  
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。 {EJ+   
先来分析一下一段例子 IwR=@Ne8  
F&HvSt}l5  
?dmw z4k0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7>f)pfLM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~h$ H@&5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S e|h]+G  
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。 !eP0b~$/^J  
我们来写个简单的。 rge s`&0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j43i:c;F  
对于函数对象类的版本: ;iz3Bf1o  
ekd;sEO  
template < typename Func > ?ZYj5[op,H  
struct functor_trait /w2NO9Q  
  { uTrQ<|}#  
typedef typename Func::result_type result_type; \zzPsnFIg  
} ; 3v3`d+;&  
对于无参数函数的版本: uFL!* #A  
jF-0fK;)*  
template < typename Ret > (I;lE*>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kfq<M7y  
  { |;R-q8  
typedef Ret result_type; `+(4t4@ew  
} ; 0oo_m6ie&  
对于单参数函数的版本: CJ[e^K{  
k[\JT[Mp  
template < typename Ret, typename V1 > tDtqTB}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mV}eMw  
  { 'grb@+w(  
typedef Ret result_type; 5"w%  
} ;  (Kj>Ao  
对于双参数函数的版本: h([qq<Lzs  
Oyp)Wm;@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >Sm#-4B-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y{L|ja%9?  
  { `3.bux~  
typedef Ret result_type; MT<3OKo?:  
} ; uKo4nXVtp  
等等。。。 \$ :)Ka  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :s|xa u=  
Co`:D  
template < typename Func > ~HXZ-*  
struct func_return \p\rPf Y{>  
  { }te dh  
template < typename T > i>;6Z s>S  
  struct result_1 Q]-r'pYr  
  { v[>8<z8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +N!/>w]n  
} ; /!-ypIY  
2hT H  
template < typename T1, typename T2 > -3C$br  
  struct result_2 cQh=Mri]  
  { 6/Z 8/PL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^7C,GaDsn  
} ; n7d`J_%s  
} ; < !]7Gt  
Cv qUaHW@  
 34~[dY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Dz+R Q`Vn  
>{juw&Uu  
template < typename Func, typename aPicker > [Kd"M[1[ <  
class binder_1 7,3v,N|  
  { ]yA_N>k2K  
Func fn; [ ]=}0l<J  
aPicker pk; YQ5d!a.  
public : kk3G~o +  
r;8$ 7C.  
template < typename T > }ABHGr5[  
  struct result_1 P4~C0z  
  { l # F.S5i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `d:cq.OO  
} ; on0>_-n)  
c(0Ez@  
template < typename T1, typename T2 > 7(KVA1P66  
  struct result_2 )UG<KcdI  
  { +)TOcxF%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1(WNrVm;  
} ; !:Clzlg   
pJ]i)$M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x)o`w"]al  
I?i,21:5  
template < typename T > )wz3 m L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O PVc T  
  { L\X 2Olfz1  
  return fn(pk(t)); { Sn J  
} `?:X-dh_  
template < typename T1, typename T2 > _ ?Z :m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |#-GH$.v  
  { j#E&u*IR  
  return fn(pk(t1, t2)); .\+%Q)?h:  
} ]AzDkKj  
} ; *^P$^lm?S  
\)n'Ywr  
h ?%]uFJC  
一目了然不是么? G[5z3  
最后实现bind ?_7^MP>  
L5yv}:.U  
ygquQhf5  
template < typename Func, typename aPicker > )X-/0G=N-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )$e_CJ}9e  
  { IQ"9#{o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x4vowF  
} H '(Ky  
/DBldL7yi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Qcf5* ]V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 k3B-;%3I;  
VaRP+J}UA.  
十一. phoenix Lcpz(W ^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Fz4g:8qdA  
B#U:6Ty  
for_each(v.begin(), v.end(), J#^oUq  
( @ "=wn:O+  
do_ IDpW5Dc  
[ E|fQbkfw  
  cout << _1 <<   " , " \6U$kMGde  
] Cs ND:m  
.while_( -- _1), bM"crRG"  
cout << var( " \n " ) ZeyA bo  
) %VD>S  
); ^|1)6P}6  
evBr{oi@  
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: z;VabOr^  
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 >C|i^4ppI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E}WO?xxv74  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !:^lTvYWZH  
hqKftk)+  
*U=%W4?W  
template < typename Cond, typename Actor > psZAO,p  
class do_while .s !qf!{V`  
  { }QqmDK.  
Cond cd; (;@\gRL  
Actor act; 3M[b)At V.  
public : T$ )dc^  
template < typename T > (yx9ox@rL  
  struct result_1 n rpxZA  
  { \)Bws `  
  typedef int result_type; (7qdrAeP  
} ; 9 ZD4Gv   
*=X$j~#X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DJmT]Q]o)  
#&cNR_"w  
template < typename T > %fyah}=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '!%Zf;Fjr  
  { kCu"G  
  do yLI)bn!"  
    { I,@f*o  
  act(t); AGe\PCn-  
  } tJQFhY  
  while (cd(t)); M;{btu^a  
  return   0 ; c9eLNVM  
} l?N|Gj;ZFZ  
} ; 7jZ=+2  
m*d {pX  
-Pr1 r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8a^E{x@HT  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 cq=ker zQ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 EC4RA'Bg1k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .qcIl)3  
下面就是产生这个functor的类: POtj6 ?a  
Q3$AL@".  
;ss,x  
template < typename Actor > uq>\pO&P  
class do_while_actor /8(\AuDT  
  { QyGTm"9l  
Actor act; GYX/G>-r  
public : mct$.{~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oA ;sP'  
!`rR;5&sT  
template < typename Cond > ^rmcyy8;g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'V=i;2mB*  
} ; :q.g#:1s  
l1&NU'WW  
;w/|5 ;{A;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7$l!f  
最后,是那个do_ ._uXK[c7P  
"lFS{7  
^11y8[[  
class do_while_invoker _dgS@n;6  
  { 5ir[}I^z  
public : P,|%7'?Y  
template < typename Actor > 8+>r!)Q+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5u<F0$qHc  
  { [=})^t?8  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;PO{ ips  
} c==5cMUg  
} do_; !&$uq|-  
_NfdJ=[Xh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \lJCBb+k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w&vZ$n-|  
最后来说说怎么处理break和continue m M> L0  
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。 5@YrtZI  
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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