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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3I U$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dFI.`pB  
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, &|'Kut?8  
3 2iWYN  
#cp$ltY  
~u?x{[  
  class filler NR;S3-Iq(  
  { z/P^-N>  
public : A_6/umF[ZA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >"sKfiM)b  
} ; Tg <>B  
QRg"/62WCD  
/\3XARt  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: `F- Dd4B  
*FLTz(T  
8CnvvMf  
_Sk< S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +X%fcoc  
RBv=  
9sO{1rF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 psyH?&T  
m|#(gX|F  
O w($\,  
3*2&Fw!B  
二. 战前分析 Skk3M?  
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。 1CS]~1Yp:  
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 Op$J"R  
_!CvtUU0Vv  
g*w-"%"O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Me K\eZ\  
  /* --------------------------------------------- */ qRP8dH  
vector < int *> vp( 10 ); fbx;-He!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +}G>M=t::  
/* --------------------------------------------- */ k.? T.9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8tFyNl`c  
/* --------------------------------------------- */ d~z<,_ r5c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  7 zP  
  /* --------------------------------------------- */ /xrq'|r?C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /J9T=N  
/* --------------------------------------------- */ "` ?W u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rfZj8R&  
;ijfI  
\ \mO+N47i  
\'^Z_6{w  
看了之后,我们可以思考一些问题: Med"dHo7  
1._1, _2是什么? ss*2TE7  
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。 uy*x~v*I]  
2._1 = 1是在做什么? 82@;.%  
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。 1Sc~Vb|>  
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。 `bt)'ERO%#  
.+JP tL  
kmwrv -W  
三. 动工 K7&8 ;So  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GE3U0w6WbK  
Y;/=3T7An  
IDk:jO  
TeN1\rA,  
template < typename T > # V9hG9%8  
class assignment OHtZ"^YG  
  { .pu`\BW>  
T value; Uf]Pd)D  
public : t+)GB=C  
assignment( const T & v) : value(v) {} \tw#p k  
template < typename T2 > 9:Z~}yX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OrH1fhh   
} ; oWaIjU0  
XY t8vJ  
HI?~t| [y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r0$9c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TI7Ty+s  
/qQ2@k  
]#7Y @Yo  
4[EO[x4C  
  class holder v%8-Al^G  
  { ;0X|*w1JO  
public : Ynh4oWUp  
template < typename T > {^19.F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kA :;c}p  
  { L!8?2 \5  
  return assignment < T > (t); W2.1xNWO  
} 6pz:Lfd80  
} ; AU?YZEAei  
h}:5hi Jw  
{R8P $  
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: jeuNTDjeL  
H2_>Av{m  
  static holder _1; Zz*mf+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [6gHi.`p'  
%Ja{IWz9L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E,?aBRxy  
而不用手动写一个函数对象。 8Carg~T@  
y2% ^teX k  
 F-\8f(\  
tlxjs]{0E  
四. 问题分析 kd4*Zab  
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。 +n~rM'^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。 Q c< O; #  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \,#4+&4b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7Hlh (k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .Fz6+m;Z  
*M!YQ<7G^d  
五. 问题1:一致性 |/Q."d  
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?| ~4X!8b_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Mw7UU1 ei  
Q+js2?7^  
struct holder cZ2, u,4  
  { }~,cCtg:o  
  // J3SbyI!T  
  template < typename T > ;A'17B8  
T &   operator ()( const T & r) const l#f]KLv4N_  
  { 9d(v^T  
  return (T & )r; <EN[s  
} ( 2(;u1  
} ; :;u]Y7  
UlZ)|Ya<M  
这样的话assignment也必须相应改动: [ Zqg"`  
*8eh%3_$h  
template < typename Left, typename Right > ,^[37/S  
class assignment 0$h$7'a  
  { 6]A\8Ty  
Left l; 7 ,~Krzv  
Right r; ,ui'^8{gK  
public : WG=r? xE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LO*a>9LI  
template < typename T2 > 5:3$VWLa <  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } krY.Cc]  
} ; WjxBNk'f  
;j\$[4W.i  
同时,holder的operator=也需要改动: ~(P\F&A(&  
Bq =](<>>  
template < typename T > 4~MUc!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NW Qu-]P  
  { UHszOl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _IGa8=~  
} TK?N^ly  
{$=%5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 BqAwo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X"59`Yh  
bGnJ4R3J  
return l(rhs) = r; eb woMG,B-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hUvH t+d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %pKs- n`  
h0QQP  
template < typename Tp > AQGE(%X  
class constant_t & b2(Y4  
  { aVL%-Il}  
  const Tp t; xH-k~#  
public : (?wKBUi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *njB fH'  
template < typename T > bv"({:x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5]ob;tAm  
  { 9e*poG  
  return t; aV#;o9H{  
} 9cPucKuj  
} ; "Z?":|%7  
pl/$@K?L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wWswuhq<  
下面就可以修改holder的operator=了 O@&I.d$  
tELnq#<6  
template < typename T > U.jMK{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I4ct``Di  
  { mw.aavB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @D{[Hj`<  
} !-Q!/?  
uT2cHzqKB  
同时也要修改assignment的operator() ;8kfgp M_  
@}RyW&1Z  
template < typename T2 > QCnVZ" !(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y0'^S<ox  
现在代码看起来就很一致了。 #Jb$AA! z  
Mi-9sW  
六. 问题2:链式操作 +& Qqu`)?F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @2O\M ,g5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (Gs g+c   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 h"m7r4f  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9peB+URV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]&BFV%kw  
K",]_+b  
template < typename T > b=go"sJ@>(  
struct result_1 Um&@ 0C+L  
  { 2l%iXK[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2Vr'AEIQ  
} ; q@> m~R  
t')I c6.?i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Stx-(Kfn4  
nJw1Sl5  
template < typename T > l,8| E  
struct   ref #r}c<?>Vw  
  { `/iN%ZKum  
typedef T & reference; aa!c>"g6  
} ; 3F3?be  
template < typename T > `;hBO#(H0}  
struct   ref < T &> '1*MiFxKq  
  { GQ8P}McA  
typedef T & reference; pc>R|~J{2  
} ; ;^]F~x}  
SS-   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }DwXs`M7  
Q5ao2-\   
template < typename T > s#sX r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )E|Bb=%  
  { >X,6  
  return l(t) = r(t); OMNdvrE*=O  
} 2/WXdo  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 v<**GW]neD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xbIA97g-O,  
5$w1[}UUd  
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 _E7eJSM.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @n3PCH6:Ao  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }%|OnEk"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <9vkiEo  
最后的布局是: y3GIR f;>  
                Add C<ljBz`,t  
              /   \  7dIDKx  
            Divide   5 \:S8mDI^s  
            /   \ ?Ci\3)u,P  
          _1     3 xCD+qP ^  
似乎一切都解决了?不。 Z m>69gl  
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。 1owoh,V6  
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。 6ZJQ '9f  
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: &bNj/n/  
#/6X44 *u  
template < typename Right > <Do89  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %-.GyG$i  
Right & rt) const "tIx$?I  
  { ,'}ZcN2)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _\zf XHp  
} \/%mabLK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9:>vl0  
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。 yo=d"*E4^  
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。 mbK$Wp#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 2 r)c?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3]Mx,u  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 7dRU7p>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: uq_SF.a'v  
"k/x+%!Spc  
template < class Action > IG\\RYr  
class picker : public Action / e,lD)  
  { Hqk2W*UTl  
public : MmB-SR[>P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BN67o]*]<  
  // all the operator overloaded muLTYgaM  
} ; <dZ{E7l  
'S\H% -  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 *9PQJeyR  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 6 s/O\A  
nK[$ID  
template < typename Right > -=Hr|AhE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +( d2hSIF  
  { rv[\2@}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wKN9HT  
} -$r fu  
{_JLmyaerZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &+sN= J.x  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &W%TY:Da|  
_nt%&f  
template < typename T >   struct picker_maker cW2:D$Pe  
  { ,$Mw/fA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d>}%A ]  
} ; 4C$,X!kzF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _<8y^ymo  
  { >X]<s^  
typedef picker < T > result; s?G@ k}{  
} ; aNz%vbh\  
/:DxB00  
下面总的结构就有了: ??Lxb% 7R  
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。 dK-G%5)r  
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。 FWj~bn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XN Y(@  
至此链式操作完美实现。 * HVO  
y\:2Re/*Jt  
{XAKf_Cg  
七. 问题3 H0S7k`.  
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。 VQCPgs  
f55Ev<oOa  
template < typename T1, typename T2 > #'[ f^xgJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h(fh |R<  
  { #KwFrlZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9o6y7hEQy  
} 5D#*lMSP"'  
Ny#%7%(  
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: DmYm~hzJ  
`i}\k  
template < typename T1, typename T2 > Mm5l>D'c  
struct result_2 6 B )   
  { ]PFc8qv{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TCYnErqk  
} ; +1Uw<~  
!(]|!F[m  
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? S'WmPv  
这个差事就留给了holder自己。 _MR2,mC  
    $]vR,E  
{>:2Ff]O:  
template < int Order > J]%P fWV  
class holder; `U1"WcN  
template <> nL$tXm-x  
class holder < 1 > Au {`o xD  
  { zAH+{4lC+  
public : biJU r^n  
template < typename T > %ug`dZ/  
  struct result_1 Av'H(qB\K  
  { 4DNZ y2`  
  typedef T & result; I|.B-$gH  
} ; 1+^c3Dd`  
template < typename T1, typename T2 > qIk6S6  
  struct result_2 i|<*EXB"  
  { )z aMycW  
  typedef T1 & result; 0YS*=J"7z  
} ; q*T+8 O  
template < typename T > cc>h=%s`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -{O2Nv-]]  
  { 6Hz=VhQrN  
  return (T & )r; f7`y*9^  
} sU8D;ML7  
template < typename T1, typename T2 > \nLO.,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \3KCZ  
  { `@ObM[0p(  
  return (T1 & )r1; {>i'Pb0mG|  
} v4&*iT  
} ; 5W'T7asOh  
R_^:<F0  
template <> d&fENnt?h  
class holder < 2 > B!5gD   
  { Awj`6GeJ  
public : f_ ::?  
template < typename T > -Ju!2by  
  struct result_1 xGA%/dy,;  
  { 1.uyu  
  typedef T & result; 1*a2s2G '  
} ; w<'mV^S  
template < typename T1, typename T2 > |h3 YL!  
  struct result_2 {30A1>0#P  
  { 6S<pWR~  
  typedef T2 & result; $FAl9  
} ; ]!f=b\-Av  
template < typename T > _K9jj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A_[65'*b  
  { =.uE(L`]NA  
  return (T & )r; }NUP[%  
} ThHK1{87X}  
template < typename T1, typename T2 > M]&9Kg3   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <mpkkCl,  
  { ;xb:{?  
  return (T2 & )r2; j3FDGDrg  
} (BJs6":BFe  
} ; ON$u581 y  
>FY`xl\m}<  
6l50IWj,T  
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> >。 rc$G0O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [1E u6X6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6VA@;g0$  
^rx]Y;  
return l(i, j) = r(i, j); UCl,sn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q4UaqiL  
< B'BlqTS  
  return ( int & )i; $Q ?<']|A  
  return ( int & )j; {AB0 PM;-  
最后执行i = j; l{;vD=D  
可见,参数被正确的选择了。 6@bO3K|  
gHTo|2 Q{  
YpAjZQZ,  
 _G`kj{J  
(_d^i Zyf  
八. 中期总结 /N~.,vf  
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: :#+VH_%N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fSSDOH!U,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +4)Kc9S#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r;9F@/  
h'wI/Z_'  
7ZN0_Q s  
!"_\5$5i<X  
fu33wz1$}B  
"*?^'(yA@  
九. 简化 65g\WB+/  
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。 Zj$U _  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S25&UwUw  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >R :Bkf-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O[$ &]>x]]  
  +-*/&|^等 './s'!Lj  
2. 返回引用。 (A?/D!y  
  =,各种复合赋值等 wVp  
3. 返回固定类型。 v\&Wb_;A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }" A.[9 b  
4. 原样返回。 ZXp=QH+f  
  operator, V,lz}&3L  
5. 返回解引用的类型。 F(mm0:lT  
  operator*(单目) )/Ul" QF  
6. 返回地址。 c\7~_w2  
  operator&(单目) ,\ov$biL  
7. 下表访问返回类型。 lLl^2[4k5  
  operator[] 8M !If  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NKh8'=S  
  operator<<和operator>> U@DIO/C,m`  
%I?uO( @  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 85m_jmh[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tK0?9M.)  
|s=)*DZv  
template < typename Left > u|i.6:/=  
struct value_return fm Fh.m.+N  
  { 6/ F]ncwG  
template < typename T > aNw8][  
  struct result_1 Y=\;$:L[  
  { # sm>;+J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QF Vy2 q  
} ; r,aV11{  
XJ.bK  
template < typename T1, typename T2 > HOBM?|37CU  
  struct result_2 EN'}+E 8  
  { qE!.C}L +  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,~>A>J  
} ; CB\E@u,  
} ; 1r'skmxq  
"'~55bG  
6]1cy&SG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;(5b5PA  
DavpjwSn  
下面我们来剥离functor中的operator() |aIY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9Eu.Y  
=*_T;;E  
return l(t) op r(t) GB&<+5t2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #+>8gq^5  
return op l(t) cA m>f[  
return op l(t1, t2) ===M/}r  
return l(t) op \c(R#*0,  
return l(t1, t2) op rI23e[  
return l(t)[r(t)] {d|e@`"T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W!MO }0s  
%L,mj  
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: L/t'|<m  
单目: return f(l(t), r(t)); iK%%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $t}t'uJ  
双目: return f(l(t)); __O@w.  
return f(l(t1, t2)); w7+3?'L  
下面就是f的实现,以operator/为例 OXAr..  
$qO%lJ:  
struct meta_divide 8A}cxk  
  { @|BaZq,g  
template < typename T1, typename T2 > Te_%r9P|2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) > yk2  
  { Y- esD'MD  
  return t1 / t2; VB=$D|Ll  
} #6* j+SX^  
} ; l3[2b Qx  
U|Z Yoc+](  
这个工作可以让宏来做: 2SVBuV/R  
}M*yE]LL;Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZgarxV*  
template < typename T1, typename T2 > \ 3V2dN )\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '~{bq'7`m  
以后可以直接用 M^S <G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :rR)rj'  
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 v!~tX*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。。。) AYb-BaIc  
a/p} ?!\  
Q#M@!&  
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 Pr|BhX  
$z[FL=h)?+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kMd1)6%6A  
class unary_op : public Rettype W w\M3Q`h  
  { bYt [/K,  
    Left l; 0[E}[{t`  
public : K;)(fc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hc#Sy:T>  
0Ez(;4]3  
template < typename T > + xYU$e6Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {Qv Whf  
      { 9eR4?^(3!  
      return FuncType::execute(l(t)); EIdEXAC(  
    } FglW|Hwy  
] 40@yrc  
    template < typename T1, typename T2 > CmP_9M?ce  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q^trKw~XNy  
      { rHngYcjR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?E +[  
    } Fw.df<  
} ; mQd L"caA  
9fQ[:Hl"  
\P~ h0zg?  
同样还可以申明一个binary_op 3mP251"dIW  
\k 9EimT}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +V Oczl=  
class binary_op : public Rettype v0q(k;Ya  
  { 6~b)Hc/  
    Left l; dQ#$(<v[  
Right r; j;TXZ`|(  
public : 4 x|yzUx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1RHFWK5Si  
 :d) y  
template < typename T > ngLpiU0H&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X iW~? *Z  
      { X\Gbs=sf6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gv\39+9 =  
    } i0q<,VSl$_  
lD9QS ;  
    template < typename T1, typename T2 > ^ jYE4gHM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q  h~  
      { K&'Vd@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ' Bx"i  
    } ,::f? Gc7j  
} ; qe[P'\]L  
H3#rFO"C*  
W6^YFN  
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 o$q})!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8.WZC1N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $ VTk0J-W  
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。 ;)Fc@OXN>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W @ ?*~  
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。。。 Fswr @du  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K3dg.>O  
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) WzhY4"p  
下面是修改过的unary_op rK~Obv  
IeN~ E'~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )=TS)C4  
class unary_op j"5 $m@lgn  
  { ;s\ck:Xg  
Left l; ^!A@:}t>  
  /0 2-0mNv  
public : ;Z6ngS  
B>r>z5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sD=iHO Am  
T|^KG<uPV!  
template < typename T > ]5a,%*f+  
  struct result_1 9M;k(B!  
  { 2A&Y})D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +yd{-iH  
} ; 9.>he+  
>(He,o@M  
template < typename T1, typename T2 > @:w[(K[^b/  
  struct result_2 |C`.m |  
  { wOV}<.W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #-7w |  
} ; Y^2]*e%  
>NJ`*M  
template < typename T1, typename T2 > tlyDXB~+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ydMfV-  
  { ?#gYu %7DN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !SAR/sdXf  
} fI }v}L^  
i%# <Hi7  
template < typename T > M/evZ?uis  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <G60R^o  
  { QHPC?a6CD  
  return OpClass::execute(lt(t)); N VBWF  
} ' }T6dS  
wvz_)b N~A  
} ; }%Vx2Q  
RxUzJ  
<2ymfL-q  
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 "yf#sEabV  
好啦,现在才真正完美了。 !b{7gUjyI  
现在在picker里面就可以这么添加了: &BE'~G  
IRK(y*6  
template < typename Right > }0 b[/ZwQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZU K'z  
  { ZnZ`/zNO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Bs;.oK5!n@  
} kpx2e2C|  
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。 zrE Dld9  
hM[QR'\QS  
$;As7MI  
9#)&  
7thB1cOJ  
十. bind 2[~|6 @n  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 M D,+>kh  
先来分析一下一段例子 R}0xWPt9G  
;Y%.m3  
tWa_-Un3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^k}%k#)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {Ax{N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0=I:VGC3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 s\io9'Ec  
我们来写个简单的。 57rH`UFXH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]}A3Pm- t*  
对于函数对象类的版本: ES9|eo6  
W?2Z31;7  
template < typename Func > /2fQM_ ,P  
struct functor_trait MB!$s_~o#L  
  { <,huajQs  
typedef typename Func::result_type result_type; zOT(>1'  
} ; ,_!MI+o0  
对于无参数函数的版本: 3-U@==:T  
sHf.xc  
template < typename Ret > `%Jq^uW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HK4 *+  
  { 0})mCVBY  
typedef Ret result_type; s*UO!bHa  
} ; Y4,LXuQ  
对于单参数函数的版本: CSNfLGA  
Uv%?z0F<C  
template < typename Ret, typename V1 > 3!2TE-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xAJuIR1Hi  
  { E;Q ,{{#  
typedef Ret result_type; b&xlT+GN  
} ; D9-D%R,  
对于双参数函数的版本: D/TEx2.=J3  
G;yh$n<"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +/Qgl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?0hEd9TU  
  { 9MR,3/&N  
typedef Ret result_type; +lED6 ]+%  
} ; k \V6 q9*  
等等。。。 V^E.9fs,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *WK0dn  
pipqXe  
template < typename Func > jb lj]/  
struct func_return HRF;qR9v  
  { k/mO(i%qi  
template < typename T > Hribk[99  
  struct result_1 s2;b-0  
  { _S3qPPo3l]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =.yKl*WV{  
} ; %eQw\o,a  
`AcT}. u  
template < typename T1, typename T2 > W=ar&O~}n  
  struct result_2 ;=F]{w]$+  
  { #P5tTCM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sJB::6+1(|  
} ; >uVr;,=y  
} ; 1Aw/-FxJ  
2#t35fU  
uwhb-.w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gbL!8Z1h  
LS{t7P9K  
template < typename Func, typename aPicker > @-G^Jm9~\m  
class binder_1 .7v .DR>  
  { PA<<{\dp  
Func fn; zpM%L:S  
aPicker pk; MO-)j_o-Z  
public : k-X E|v  
C3z#A3&J  
template < typename T > <j^bk"l p  
  struct result_1 ?R8wmE[w  
  { 8oVQ:' 6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q;L~5q."E  
} ; P/;d|M(  
y;1l].L  
template < typename T1, typename T2 > 8e*1L:oB!  
  struct result_2 h4lrt  
  { ZA Xw=O5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'v:%} qMv  
} ; 9e>Dqlv  
mOE%:xq9-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ">hOD'PG  
b%"Lwqdr7  
template < typename T > `/\Z{j0_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,sln0  
  { o:8*WCiqrN  
  return fn(pk(t)); ZQ'bB5I  
} r~U/t~V=D  
template < typename T1, typename T2 > "JJEF2e@Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4g}'/  
  { -`<KjS  
  return fn(pk(t1, t2)); ;Uv/#"r  
} L] ce13K  
} ; ^;=L|{Xl  
Ln C5"  
%?WR 9}KU0  
一目了然不是么? i>}aQ:&^0  
最后实现bind 8,m3]Lg  
j!;y!g  
:^[HDI-[2  
template < typename Func, typename aPicker > Kfl#78$d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z<^TO1xs9B  
  { 6 7{>x[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e ) ?~  
} q|_t=YM@  
+M/1,&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TEYn^/n~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {'e%Hx  
T_=iJ: Q  
十一. phoenix gvl3NQQ%t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <4m@WG  
z6+D=<  
for_each(v.begin(), v.end(), gV\{Qoj  
( Yl#|+xYA5[  
do_ QqU>V0y"w(  
[ xJSK"  
  cout << _1 <<   " , " 4UV<Q*B\F  
] )%T< Mw2u  
.while_( -- _1), M7JQw/,xs  
cout << var( " \n " ) KqNbIw*sR  
) Sh+$w=vC  
); ;"N4Yflz  
DbH"e  
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: LqA&@  
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 \)' o{l&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +dgHl_,i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W-UMX',0zS  
!|@hU/  
IVblS iFF  
template < typename Cond, typename Actor > -4IHs=`;I  
class do_while /suW{8A(E  
  { 2S^:fm}  
Cond cd; rrL gBeQa  
Actor act; Un[ 0or  
public : 9KgGK cy%  
template < typename T > Gi=s|vt  
  struct result_1 t6JM%  
  { yy*8Aw}  
  typedef int result_type; CfMCc:8mL  
} ; rQ*Fc~^L  
bh&Wy<Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8M,AFZ>F  
:psP|7%|  
template < typename T > *`g'*R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !um~P  
  { b2<((H  
  do P56B~M_  
    { Uzzt+Iwm  
  act(t); <QcQ.b  
  } .nG14i7C  
  while (cd(t)); a(Fx1`}  
  return   0 ; v%2@M  
} + <4gJoI  
} ; g,61'5\  
:kb2v1{\  
4[VW~x07  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *?v_AZ  
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。 %/:0x:ns  
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。 }\$CU N  
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。 7XU$O$C  
下面就是产生这个functor的类: b$W~w*O   
%&[=%zc  
_< LJQ  
template < typename Actor > yPXa  
class do_while_actor HZJ)q`1E  
  { %p t^?  
Actor act; w28&qNha  
public : mY 1Gm|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LjEG1$F>  
, R;k>'.  
template < typename Cond > :Q-QY)hH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =Sp+$:q*  
} ; FBP'AL|  
t3(~aH  
JLn)U4>z w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Krw'|<  
最后,是那个do_ <<M1:1  
C4H$w:bVk  
D<wz%*  
class do_while_invoker p-o8Ctc?V  
  { V7}]39m(s  
public : =73aME}  
template < typename Actor > h%UM<TZ]"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qe<xH#6  
  { >.o<}!FW  
  return do_while_actor < Actor > (act); W Yo>Md 8  
} RE%25t|  
} do_; 7RZ HU+  
5 !Ho[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !+V."*]l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a9N$I@bi]  
最后来说说怎么处理break和continue zc.r&(d  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 "969F(S$  
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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