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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5|WOBOh>`&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ry%YM,K3  
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, `QCD$=  
\3 KfD'L  
nJ# XVlHc  
9c5!\m1  
  class filler G(i\'#5+  
  { )b9I@)C  
public : '{D%\w5{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Hz4uZ*7\|  
} ; 5~yb ~0  
Fi{mr*}  
]]V^:"ne  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: anZIB  
M]s[ "0O  
\2eFpy(  
/2:Q6J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n^Au*'  
L9'-  
qi[(*bFK7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #8qyg<F  
y84XoDQ  
ZmO' IT=Ye  
wL|7mMM,  
二. 战前分析 ks^|>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 W,'3D~g8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 fsb=8>}63}  
:dbV2'vIQ  
ht$ WF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |=OpzCs  
  /* --------------------------------------------- */ <wqRk<  
vector < int *> vp( 10 ); 8ok7|DJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k%a?SU<f  
/* --------------------------------------------- */ u> In(7\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -&~IOqlui  
/* --------------------------------------------- */ c; d"XiA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n%8#?GC`  
  /* --------------------------------------------- */ z+2u-jG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R=DPeUy;  
/* --------------------------------------------- */ m>+A*M8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k4* ! Q_A  
pJ$(ozV  
2tlO"c:_/  
)m>6hk  
看了之后,我们可以思考一些问题: f@#w{W,3  
1._1, _2是什么? ]qF<Zw7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3Y=,r!F.h  
2._1 = 1是在做什么? IFkvv1S`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &?fvt  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6#/LyzZq|  
G0^V!0I&O  
.w=:+msL{(  
三. 动工 5!2J;.&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T\.7f~3  
C!oksI  
SIJ# ?0,  
CiHn;-b;  
template < typename T > WCWSLEAza  
class assignment K7y!s :rg!  
  { D'Jm!Ap  
T value; 9 #.<E5:  
public : #.RG1-L  
assignment( const T & v) : value(v) {} S]Sp Z8  
template < typename T2 > I>(;bNgN E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {EZFx,@t  
} ; IH*U!_ `  
ZA) SJWwD  
wGZ>iLe:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wCTcGsw W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s,{RP0|  
0m)-7@  
d)pz  
?*(r1grHl  
  class holder `bBfNI?3d*  
  { !- Cs?  
public : "P>$=X~Zi  
template < typename T > Vq?8u/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5e~ j  
  { $X{B* WF  
  return assignment < T > (t); jb#1&L 14  
} {PP ^Rb)  
} ; EN5G:hD  
_#y(w%  
e3oYy#QNk  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Q6e'0EIKC  
%B*<BgJ;4F  
  static holder _1; *Xf[b)FR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \Nh^Ig   
}R?v"6aBS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =0jmm(:Jh  
而不用手动写一个函数对象。 |e.3FjTH  
wh7i G8jCz  
}+QhW]nO{F  
OXa5Jg}=  
四. 问题分析 4jq`No_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \_-kOS  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 CrQA :_Z(7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f<$K.i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Dn{19V. L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TA-(_jm  
p: Q%Lg_I  
五. 问题1:一致性 TV[6+i*#  
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?| &)fhlp5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sl+jduc  
;N> {1  
struct holder *h5ldP  
  { Occ8Hk/l.  
  // 0|wKR|zW  
  template < typename T > {YxSH %  
T &   operator ()( const T & r) const b> >=d)R  
  {  5K_N  
  return (T & )r; US*<I2ZLh  
} <*~BG)b  
} ; 1,*Z_ F=y  
I1}{~@  
这样的话assignment也必须相应改动: EFT02#F_f  
,*O{jc`(  
template < typename Left, typename Right > WMdz+^\(  
class assignment <or>bo^  
  { {XVf|zM,  
Left l; ;)bF#@Q  
Right r; GmEJ,%A  
public : k:HSB</}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ys"mP* wD  
template < typename T2 > \8@[bpI@g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h#6 jUQ  
} ; NIXcib"tG  
n<Xm%KH.  
同时,holder的operator=也需要改动: ]J"+VZ_"I  
*9U4^lJjn  
template < typename T > Xj@    
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1rvf\[  
  { Q e2 /4j4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *t]&b ;=gE  
} "8j;k5<  
^F{)&#4  
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。 p;QX"2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b\e)PUm#u@  
`'WY'\|C  
return l(rhs) = r; l2KxZteXY0  
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。 Al-%j- j@-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *{p& Fy55  
JNA}EY^2I.  
template < typename Tp > hvv>UC/  
class constant_t .of:#~  
  { 1SJHX1CxX  
  const Tp t; =LeVJGF  
public : Wp~4[f`,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #I{Yf(2Z  
template < typename T > (qc!-Isd~[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DoPF/m}  
  { I5<#SW\a?  
  return t; Xta>  
} eMP Q| W  
} ; FoelOq6  
\ ]e w@C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /j5- "<;.  
下面就可以修改holder的operator=了 u Z39Vx  
Y_ ;i  
template < typename T > x#}eC'Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1 0Tg > H  
  { !6 fpMo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JV6U0$g_S  
} C9; X6  
PAWr1]DI  
同时也要修改assignment的operator() %dWFg<< |  
tH|Q4C  
template < typename T2 > \oZUG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QT&Ws+@ s{  
现在代码看起来就很一致了。 ah$7 Oudj  
1#X= &N  
六. 问题2:链式操作 :@807OYzy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y`_X@Q  
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。 aD3F!Sn  
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。 ^HN  
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。 D"XQ!1B%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?%fZvpn-  
87E3pe  
template < typename T >  3usA  
struct result_1 z&J ow/  
  { :W<,iqSCm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [<1+Q =;  
} ; [q{Txe  
$j2)_(<A%Q  
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: +mW$D@Pf  
 #=~1hk  
template < typename T > TOF62,  
struct   ref JhXN8Bq33  
  { W%Nu]9T  
typedef T & reference; ,( kXF:  
} ; (<~ R[sT|  
template < typename T > j I@$h_n  
struct   ref < T &> zc~xWy+  
  { r Q@o  
typedef T & reference; nKJ7K8)  
} ; K[yJu 4  
v?"ee&Y6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \ #c+vfq  
YhK/pt43C  
template < typename T > 6e-h;ylS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mSw?iL  
  { d3J_IW+8R$  
  return l(t) = r(t); t>u9NZt G  
} U$J_:~  
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。 ewPdhCK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e>9{36~jh  
Zd/~ *ZA  
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 RKb3=} *C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NJ!#0[@C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M\4;d #  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j?)`VLZ  
最后的布局是: `%I{l  
                Add <a}|G1 h  
              /   \ s(LqhF[N2]  
            Divide   5 #{cpG2Rs  
            /   \ ri V/wN9C  
          _1     3 717m.t,x  
似乎一切都解决了?不。 MpvA--  
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。 9f[[%80  
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。 hRcJ):Wyb  
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: A'R sy6  
#e|kA&+8M  
template < typename Right > A0sW 9P6F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B y8Tw;aL  
Right & rt) const FLOJ  
  { F=c_PQO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u;1NhD<n  
} f^)nZ:~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  Q'M Ez  
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!UP>,!  
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。 3`q`W9  
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。 oob0^}^  
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。   `.-C6!  
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? 5-po>1g'  
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: y_r6T XnGL  
X*) :N]  
template < class Action > }#^F'%zf  
class picker : public Action {XW>:EU'N  
  { )fr\ V."  
public : CU&,Kq@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :|Ty 0>k  
  // all the operator overloaded \./2Qc,  
} ; E #]%e^  
e@VRdhb  
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。 ^/,yZ:  
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: mmK_xu~f28  
U<gw<[>f  
template < typename Right > Ro$XbU)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~`f B\7M  
  { h:90K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T ua @w+  
} DZZt%n8J  
Z%Kj^ M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8r,%!70  
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。 |th )Q  
_xsYcw~)  
template < typename T >   struct picker_maker vBXr[XoC  
  { H:Le^WS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,' B=eY,  
} ; gC 4#!P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (k45k/PAP  
  { -6>rR{z  
typedef picker < T > result; 2F{IDcJI\  
} ; .[A S  
= 0Sa  
下面总的结构就有了: ~`.%n7  
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。 |XZf:}q5:  
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。 u9(AT>HxT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C(hg"_W ou  
至此链式操作完美实现。 + k:?;ZG  
?Fv(4g  
D._r@~o  
七. 问题3 ks4 ,2f,2  
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。 n4,J#h/  
%9M49 s  
template < typename T1, typename T2 > x$I>e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MG>;|*$%  
  { ,//=yW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =G6@:h=  
} #n r1- sf|  
M$9h)3(B  
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: y0]O 6.{  
sqRuqUj+  
template < typename T1, typename T2 > G= e[TR)i  
struct result_2 :8 :>CHa  
  { Nx'j+>bz>y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K6oLSr+EAK  
} ; Hy'&x?F6  
]ghPbS@  
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? ^lj>v}4fkW  
这个差事就留给了holder自己。 ~ .-'pdz%  
    0jH2. d=  
+ >j_[O5Y  
template < int Order > g=Jfp$*[  
class holder; &baY[[N  
template <> 6W Zp&pO  
class holder < 1 > P])O\<)J  
  { K~R{q+  
public : C/G[B?:h  
template < typename T > "H8N,eb2  
  struct result_1 J .d<5`7   
  { {rQ`#?J}^?  
  typedef T & result; ML-g"wv  
} ; TuL( /  
template < typename T1, typename T2 > W#7c`nm  
  struct result_2 `N+ P ,  
  { TzJN,]F!M  
  typedef T1 & result; mMH0 o  
} ; !WXSrICX[  
template < typename T > /2(F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C 4,W[L]4"  
  { PH.v3 3K  
  return (T & )r; Zlhr0itf  
} aoN[mV '  
template < typename T1, typename T2 > l]gf T&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sXA=KD8  
  { /DCUwg=0  
  return (T1 & )r1; T=vI'"w  
} N{0 D<"  
} ; rcCM x"L=  
:M16ijkx  
template <> "- AiC6u  
class holder < 2 > ?FyA2q!  
  { 2cL<`  
public : \Uiw: ,  
template < typename T > +FI]0r  
  struct result_1 ~Q5HM  
  { Wp $\>  
  typedef T & result; *&s_u)b  
} ; FsjblB3?E  
template < typename T1, typename T2 > !WN r09`  
  struct result_2 * -)aGL  
  { ~7|z2L  
  typedef T2 & result; ^<c?Ire  
} ; H`sV\'`!}  
template < typename T > TD'1L:mv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oT OMqR{"  
  { %0 S0"t  
  return (T & )r; v2NzPzzyb  
} S"*wP[d.9  
template < typename T1, typename T2 > zKo,B/Ke4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Y=)12T  
  { _F3:j9^  
  return (T2 & )r2; G 9;WO*  
} kN )P-![  
} ; 8Pq|jK "  
c ;VW>&,B  
_ . _'\  
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> >。 K\#+;\V  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~_Aclm?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hq|/XBd||  
I?gbu@o  
return l(i, j) = r(i, j); 09r.0Ks  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M%m$ 5[;n  
&12.|  
  return ( int & )i; 92EvCtf  
  return ( int & )j; k# /_Zd  
最后执行i = j; kjH0u$n  
可见,参数被正确的选择了。 rR xqV?>n!  
ebf0;1!  
qbjRw!2?w  
o4xZaF4+  
ral0@\T  
八. 中期总结 >5\rU[H>  
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: j:g/[_0s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "Mth<%i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'j|;M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LaRY#9  
8D-g%Aj-  
=73wngw  
uXXwMc<p  
|,o!O39}>  
c}QjKJ-c  
九. 简化 Vx'_fb?wap  
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。  C+_ NG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vb# d%1b5  
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: UhNeY{6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f -bVcWI  
  +-*/&|^等 Xcb\N  
2. 返回引用。 {C [7V{4(%  
  =,各种复合赋值等 <S<(wFE@4  
3. 返回固定类型。 @#nB]qV:e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h/d&P  
4. 原样返回。 Y>r9"X| &H  
  operator, IYd)Vv3'j  
5. 返回解引用的类型。 fN@2 B  
  operator*(单目) ydw')Em  
6. 返回地址。 {$b]K-B  
  operator&(单目) e(sQgtM6  
7. 下表访问返回类型。 oE}1D?3Sp  
  operator[] E}UlQq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H13|bM<  
  operator<<和operator>>  QHOem=B  
C;_10Rb2ut  
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。 -rUn4a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7tJPjp4l  
^J?I-LG  
template < typename Left > bUt?VR}P(  
struct value_return DJhi>!xJ  
  { $Ad 5hkz  
template < typename T > 3eD#[jkAI;  
  struct result_1 rk `x81  
  { +h"RXwlBM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |d K_^~;o  
} ; UW!!!  
lf&g *%?1  
template < typename T1, typename T2 > ]h,XRDK  
  struct result_2 +v/_R{ M  
  { 5F $W^N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; smJ%^'x  
} ; `8EHhN;  
} ; U\P ;,o  
A~u-Iv(U  
iphe0QE[#}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x,pzX(  
L"9,K8  
下面我们来剥离functor中的operator() npZ=x-ce  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jU/0a=h9  
p\1-.  
return l(t) op r(t) <rNCb;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |\J8:b> }  
return op l(t) w`q):yXX  
return op l(t1, t2) wjDLsf,  
return l(t) op f3h^R20qmO  
return l(t1, t2) op lUbQ@7a<'  
return l(t)[r(t)] a~=$9+?w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4 @ )|N'  
4gzrxV  
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: hT]\*},  
单目: return f(l(t), r(t)); X0O@,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YLk/16r  
双目: return f(l(t)); $ba3dqbCW  
return f(l(t1, t2)); 1jO}{U  
下面就是f的实现,以operator/为例 a!vF;J-Zqa  
^h1EE=E"  
struct meta_divide w|7<y8#qC  
  { jw]~g+x#$  
template < typename T1, typename T2 > l*rli[No  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D=i)AZqMPp  
  { *H8(G%a!^  
  return t1 / t2;  $ac VJI?  
}  ,SNN[a  
} ; D<78Tm x  
sE{A~{a`  
这个工作可以让宏来做: { <f]6  
LNOm"D?"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *DcJ).  
template < typename T1, typename T2 > \ :_X9x{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eTw sh]  
以后可以直接用 v47Y7s:uQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B_$hi=?TTd  
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 &z8I@^<  
(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。。。) \$LrL  
E]/` JI'%  
&==X.2XW  
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 hE@s~ ~JYd  
$)8b)Tb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gTa6%GM>  
class unary_op : public Rettype Y%m^V?k  
  { KF(N=?KO  
    Left l; <?zn k8|  
public : 6qp2C]9=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VPBlU  
ZUPlMHc  
template < typename T > .93B@u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2j*;1  
      { d[eN#<  
      return FuncType::execute(l(t)); EFSln*|  
    } *uoc;6  
OiAP%7i9  
    template < typename T1, typename T2 > *c9/ I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ruiAEC<Ej  
      { aAJ'0xnj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JO{Rth  
    } WCJ$S\#  
} ; QU{|S.\  
b5NPG N  
9=D09@A%e  
同样还可以申明一个binary_op X} <p|P+  
>,;, 6|S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F-0|&0  
class binary_op : public Rettype `IN/1=]5  
  { AM?62  
    Left l; `0'Bg2'  
Right r; 2vbm=~)$F  
public : xd }g1c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e !BablG[  
walQo^<  
template < typename T > 6'E3Q=}d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  # ub!  
      { H & L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vOMmsU F  
    } ,-({m'  
CI%4!K;{  
    template < typename T1, typename T2 > iPoh2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N!RkV\:X  
      { wX7|a/|@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H!uB&qY  
    } hqr V {c  
} ; t.f#_C\  
mV\QZfoF  
$;@L PE  
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 Dj0`#~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H#zsk*=QD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {-FS+D`  
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。 6@N?`6Bt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 60*;a*cy  
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。。。 02|f@bP.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gt~hUwL  
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) AL(YQ )-Cg  
下面是修改过的unary_op yDk|ad|  
7-*QF>w<a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YbX3_N&  
class unary_op )}{V#,xz@  
  { e~Hx+Qp.G  
Left l; R[ 'k&jyi  
  }1N $4@  
public : A$w0+&*=  
o'9K8q\1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4s{_(gy  
~Z ,bd$  
template < typename T > >%vw(pt  
  struct result_1 "!\ON)l*  
  { }PdHR00^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0H|U9  
} ; zP[_ccW@  
Ib$*w)4:  
template < typename T1, typename T2 > E="FE.%A  
  struct result_2 ;THb6Jz/+  
  { rkp 1tv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CTqAhL 4}  
} ; !>%U8A  
F0 cde  
template < typename T1, typename T2 > ct,Iu+HJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iti~RV,  
  { MT`gCvoF4P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [gZz'q&[)  
} OK=lp4X  
;B8 #Nf  
template < typename T > TB=KT j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T?p' R  
  { "K.XoG4|  
  return OpClass::execute(lt(t)); H<^*V8J 'w  
} 41pk )8~pt  
l~f>ve|  
} ; BE&P/~(C  
I=N;F6  
D)yCuw{M:  
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 @ y{i.G  
好啦,现在才真正完美了。 pHW Qk z(  
现在在picker里面就可以这么添加了: uVO*@Kj+  
! OM P]  
template < typename Right > =44hI86  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fx W,S  
  { WYHr'xJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^uU'Qc4S=  
} 6$]p;}#  
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。 ^ X&`:f  
;n-)4b]\  
GCw <jHw  
Je|D]w  
l7rGz2:?  
十. bind f87> ul!*  
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。 @iC,0AK4k  
先来分析一下一段例子 jU4*fzsZI  
9.bMA<X  
AR<'Airi:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4JF8S#8B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6bL"ZOEu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #MZ0Sd8]&  
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。 6Y#-5oE u/  
我们来写个简单的。 m?Gb5=qo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^':Az6Z  
对于函数对象类的版本: <K8$00lm  
!P Cw-&  
template < typename Func > ?}QHEk:H  
struct functor_trait rUunf'w`e1  
  { P,S$qD*4  
typedef typename Func::result_type result_type; s+"[S%  
} ; jGB2`^&d  
对于无参数函数的版本: 7e,EI9?.  
UX-l`ygl  
template < typename Ret > IN? A`A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |"[[.Adw9"  
  { _IAvFJI  
typedef Ret result_type; T=8> 0D^v5  
} ; l8n}&zX  
对于单参数函数的版本: sLx!Do$'  
b"Hg4i)  
template < typename Ret, typename V1 > dAOmqu, 6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G0sg\]  
  { ~jd:3ip+!  
typedef Ret result_type; cmQLkT"#K  
} ; ^s@?\v  
对于双参数函数的版本: ~rBeJZ  
buGYHZu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'bP-p gc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `pp"htm   
  { "FC;k >m  
typedef Ret result_type; )J/,-p  
} ; Pnb?NVP!^9  
等等。。。 axOdGv5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dZ UB  
CtbmX)vE  
template < typename Func > C7%+1w'D8  
struct func_return XVi?- /2  
  { @DT${,.49  
template < typename T >  ]A;zY%>  
  struct result_1 Aa* UV6(v  
  { d+KLtvB%M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +{ QyB  
} ; 9N>Dp N  
#!\g5 ')mC  
template < typename T1, typename T2 > q#Y%Y  
  struct result_2 TY"=8}X1  
  { -yt[0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H"4^  
} ; P@ '<OI  
} ; ]|[,N>  
s OD>mc#%Y  
C=}YKsi|R|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8D eRs#  
x|l[fdm5  
template < typename Func, typename aPicker > vukI`(#  
class binder_1 MyZ@I7Fb,  
  { W:{1R&$l  
Func fn; Ip]-OVg  
aPicker pk; ?DEj| i8  
public : Le"$ksu>  
#_{3W-35*  
template < typename T > HK>!%t0S  
  struct result_1 w">XI)*z  
  { <5MnF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `,ZsKxI  
} ; M xUj7ae  
%-?HC jT  
template < typename T1, typename T2 > ppIMaP  
  struct result_2 I9Af\ k|^  
  { 7g3vh%G.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *M;!{)m?  
} ; -~eNC^t;W  
!+& "y K@J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \{L!hAw  
WE \912j  
template < typename T > {:c*-+?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~a&s5E {  
  { ]O s!=rt  
  return fn(pk(t)); ),5^bl/  
} <R>qOX8  
template < typename T1, typename T2 > 6=2M[T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wwVK15t  
  { ',nGH|K.  
  return fn(pk(t1, t2)); ;1}~(I#Y  
} qsXK4`  
} ; jdV  E/5  
!"B0z+O>  
h9c54Ux  
一目了然不是么? o~H4<ayy  
最后实现bind 8D[P*?O  
&; 5QB  
A-r-^S0\  
template < typename Func, typename aPicker > hZ-No  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UOH2I+@V  
  { 5+dQGcE@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V*SKWP  
} +=hiLfnE  
M >Yx_)<U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4AB7uw  
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。 )~;=0O |X  
Ua]shSjyI  
十一. phoenix =@;uDu:Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]N}80*Rl  
g@hg u   
for_each(v.begin(), v.end(), Az[Yvu'<  
( P31}O2 Nh  
do_ MrEyN8X  
[  Ko9"mHNB  
  cout << _1 <<   " , " ~{'.9  
] 4F EOV,n  
.while_( -- _1), cf?*6q?n  
cout << var( " \n " ) ;1^_ .3  
) eZR{M\Q  
); wQJY,|.  
 UN[rW0*  
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: 5$0@f`sj  
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  M]:4X_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >t')ZSjRs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :<f7;.  
K?:rrd=7q  
ST1PSuC~  
template < typename Cond, typename Actor > _x_om#~n  
class do_while EaGh`*"w(7  
  { 5hak'#2  
Cond cd; _3DRCNvh  
Actor act; j#r|t+{"C  
public : 74hGkf^S  
template < typename T > 0TK+R43_  
  struct result_1 CsG1HR@  
  { /PF X1hSu  
  typedef int result_type; $EHAHNL?Lx  
} ; d-nqV5  
JaP2Q} &B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X(kyu,w  
KW|X\1H  
template < typename T > ]}H;`H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %4?  
  { `!Ei H<H}  
  do I `:nb  
    { JPW+(n|g  
  act(t); 3\WLm4  
  } ]+x;tP o  
  while (cd(t)); ^XEX"E  
  return   0 ; P3C|DO4  
} Rf2$k/lZ  
} ; V~M>K-AL  
{^ 1s  
JnE\E(ez  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .q#2 op  
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。 hGyi@0  
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。 c<)C3v  
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。 V}(snG,  
下面就是产生这个functor的类: pH5"g"e1  
vk:@rOpl  
rCqcl  
template < typename Actor > M0g!"0?  
class do_while_actor ~E&drl\  
  { Wo&10S w  
Actor act; f@&C \  
public : '^ "6EF.R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F M:ax{  
^;4nHH7z-,  
template < typename Cond > Ex^|[iV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6U)Lhf\'o  
} ; "MZj}}l  
;Q>(%"z};  
nV'~uu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e 5U<nf  
最后,是那个do_ VOH.EK?5  
l&cYN2T b  
C^I  h"S  
class do_while_invoker ciO^2X  
  { } XVz?6  
public : "J^M@k\!  
template < typename Actor > fXCx!3m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zo  
  { _=@9XvNM  
  return do_while_actor < Actor > (act); $$8xdv#  
} f!2`N  
} do_; w A<JJ_R  
L/9f"%kZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yEL^Y'x?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q5J6d+  
最后来说说怎么处理break和continue ;B>2oq  
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。 >J>4g;Y  
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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