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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;x4yidb6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |f+fG=a67V  
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, rF . Oo0  
QeD ;GzG  
FdMTc(>  
Oa7jLz'i  
  class filler 4% 2MY\  
  { 7]8apei|  
public : i7xBi:Si  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k)S'@>n{u  
} ; U p: M[S  
@86I|cY  
9 H~OC8R:  
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: [u/Wh+  
(e[8`C  
93y!x}  
:Pi="  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6>/g`%`N  
CrEC@5 j  
 76EMS?e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oF(|NS^  
b$eZ>X  
KoTQc0b!  
[!b=A:@  
二. 战前分析 DsGtc<l%  
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。 EY[J;H_b  
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 ]08 ~"p  
l\~F0Z/O  
.V|o-~c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 47 9yG/+\  
  /* --------------------------------------------- */ EnXTL]=0S  
vector < int *> vp( 10 ); Vw b6QIs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "TePO7^m  
/* --------------------------------------------- */ b)@b63P_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G^_fbrZjN  
/* --------------------------------------------- */ nL&[R}@W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]"4\]_?r  
  /* --------------------------------------------- */ WhN~R[LE_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <>^otb,e$  
/* --------------------------------------------- */ bupDnTF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "A,-/~cBV  
e'1}5Ky  
[78^:q-/0  
[f\TnXq24  
看了之后,我们可以思考一些问题: eh} {\P  
1._1, _2是什么? {/SLDyf%Z  
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。 84u %_4/  
2._1 = 1是在做什么? o-%DL*^5  
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。 N?krlR  
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。 UqaV9  
k\wI^D  
C.oC@P  
三. 动工 uj9IK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T_*R^Ukb5  
'J"m`a8no  
!_My]>S  
~V<imF  
template < typename T > b(|1DE0Cv  
class assignment 6l-V% 3-  
  { "]0sR  
T value; 0NMekVi  
public : p8a \> {  
assignment( const T & v) : value(v) {} maR5hgWCHe  
template < typename T2 > h#!u"'JW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V8{5 y <Y>  
} ; j=~c( B  
]Uee!-dZ  
'CSIC8M<j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |T@\ -8Ok  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }+Ne)B E  
_.y0 QkwV  
L#^'9v}Hb  
c3$h-M(jVJ  
  class holder b 5X~^L  
  { %d/Pc4gfc  
public : 5??\[C^"}  
template < typename T > /?wH1 ,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <Fa]k'<^)  
  { J` J^C  
  return assignment < T > (t); nR1QS_@{L  
} D-<9kBZs  
} ; #A '|O\RGP  
mgxoM|n6  
)|?s!rw +  
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: . w_oWmD  
lSzLR~=Au  
  static holder _1; <cn{S`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QXcSDJ  
,>rr|O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5}uH;E)4  
而不用手动写一个函数对象。 6.!Cm$l  
X<<hb  
4G4[IA u_  
mu?6Phj  
四. 问题分析 1k *gbXb  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 q{?ku!cL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7z=zJ4C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _*SA_.0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {{WA=\N8C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :bhpYEUMx  
` 5.PPI\h2  
五. 问题1:一致性 qx$-% P  
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?| lbCTc,xT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KAucSd`  
]}~[2k.  
struct holder v~2$9x!9  
  { q-g3!  
  // LXIQpD,M  
  template < typename T > %$)[qa3  
T &   operator ()( const T & r) const ,&1DKx  
  { f<`is+"  
  return (T & )r; [=63xPxs.  
} ~e ,D`Lv  
} ; e*7nq ~ B5  
o<hT/ P  
这样的话assignment也必须相应改动: {PXN$p:'  
UKBVCAK  
template < typename Left, typename Right > Jv|uI1V  
class assignment 4+Sq[Rv0  
  { >>**n9\q  
Left l; -gWqq7O  
Right r; XQW+6LEQ  
public : x2|YrkGv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RGw=!0V  
template < typename T2 > |hp_<F9.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q"|,HpQ  
} ; iBq|]  
SD"'  
同时,holder的operator=也需要改动: fgs){ Ng`  
eVobs2s  
template < typename T > x-Kq=LFy.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BM(8+Wj  
  { k* ayzg3F>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t8Sblgq  
} `uO(#au,U  
7r`A6 \ !  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 vPm&0,R*y:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hPs7mnSW  
:N \j@yJK  
return l(rhs) = r; }=1#ANM1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -R^OYgF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?R  4sH  
mVg$z  
template < typename Tp > ionFPc].  
class constant_t X=i^[?C  
  { @a08*"lbp  
  const Tp t; xz-z" 8d  
public :  p)5j~Nl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uM!$`JN  
template < typename T > 5'JONw'\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z /#&c  
  { ~i)m(65:  
  return t; LciSQ R!  
} SLzxF uV  
} ; ,]1oG=`3v  
9~bl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 njbEw4nX  
下面就可以修改holder的operator=了 wT;3>%Mtr  
Ck71N3~W  
template < typename T > %\5 wHT+)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *Nv!Kuk  
  { ,/d R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HgHhc&-  
} sFd"VRAV~E  
>k:BG{$Kae  
同时也要修改assignment的operator() zh5$$*\  
zG\g{cB  
template < typename T2 > aq'd C=y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mlIX>ss|7B  
现在代码看起来就很一致了。 G+k[.  
(AHZmi V  
六. 问题2:链式操作 gmU_# J%~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9ghZL 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。 ~]+-<O^U~  
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。 9.<dS  
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。  3kAmRU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ds@w=~  
ls5s}X  
template < typename T > \,:3bY_d  
struct result_1 4WK@ap-~  
  { Z3:M%)e_u$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <SiD m-=E  
} ; "qL4D4  
5hNjJqu  
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: xM ]IU <  
6kW<i,A -  
template < typename T > PQl a-  
struct   ref ]1A"l!yf  
  { \/rK0|2A  
typedef T & reference; z^+`S:  
} ; Au+SCj  
template < typename T > w28!Yj1Q  
struct   ref < T &> it=4cHT  
  { 4@,d{qp~  
typedef T & reference; OBGA~E;%  
} ; E,6(/`0H*  
Ka[@-XH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qo*,2B9R L  
]+1?T)<!  
template < typename T > A>;Q<8rh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^i3~i?\,P  
  { _dCsYI%  
  return l(t) = r(t); /*5t@_0fe  
} DNsDEU  
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。 @@L@r6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #UR4I2t*  
zd) 2@jX=  
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 _pu G?p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (*63G4Nz\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ld~8g,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;p~&G"-C`  
最后的布局是: j M%qv  
                Add d*%-r2K  
              /   \ I!(.tu6u6c  
            Divide   5 |*4)G6J@n  
            /   \ auOYi<<>W  
          _1     3 n\v\<mVTb7  
似乎一切都解决了?不。 z7+y{-{Z  
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。 &KfRZ`9H  
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。 b .9]b  
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: ^%X,Rml<e  
(k?,+jnR  
template < typename Right > S>~QuCMY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;IhkGPpWP  
Right & rt) const S5eQHef  
  { @kR/=EfS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '</  
} RulZh2C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .pNPC|XU  
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。 ?}*A/-Hx0U  
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。 (5@9j  
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。 hw`+,_ g  
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。 846j<fE  
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? -a`EL]NX  
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: *#j+,q!X  
}Sa2s&[<  
template < class Action > [3`T/Wm  
class picker : public Action y6KI.LWR9  
  { l[]K5?AS>-  
public : #84pRU~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H27J kZ&  
  // all the operator overloaded 0dhJ# [Y  
} ; DJ"O`qNV3  
2Up1 FFRx  
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。 {.9phW4Vr?  
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: }?B=R#5  
T:Dp+m!\{  
template < typename Right > [T', ZLR|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L{$ZL&  
  { hx$-d}W{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jqHg'Fq  
} F,#)8>O  
ADRjCk}I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Oqzz9+  
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。 y|!%C-P  
>'eOzMBn  
template < typename T >   struct picker_maker \ief [  
  { uAT01ZEm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]X +3"  
} ; 7G}vQO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R}4o{l6  
  { SymSAq0$F  
typedef picker < T > result; X ^>o/U  
} ; Sv.z9@S  
o[*</A }  
下面总的结构就有了: }*l V  
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。 ann!"s_  
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。 QZk:G+ $  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VY8 p[`  
至此链式操作完美实现。 ABEC{3fWpu  
-CW&!oW  
N!DAn \g  
七. 问题3 ~,yHE3B\G  
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。 $DC*&hqpt  
L'4ob4r{L  
template < typename T1, typename T2 > )NZ6!3[@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l(9$s4R  
  { ''!pvxA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O!='U!X@P  
} DHGv< F@  
70&v`"  
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: (+>~6SE  
Y."ujo#bB  
template < typename T1, typename T2 > 1(M0C[P  
struct result_2 a_I!2w<I  
  { (utm+*V,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `(1em%}  
} ; evPr~_  
2}]6~i  
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? zvL&V .>  
这个差事就留给了holder自己。 $*K5  
    @lAOi1m,,  
rq9{m(  
template < int Order > {rGq|Bj  
class holder; S5d:?^PGg  
template <> bv0B  
class holder < 1 > oM-{)rvQd  
  { k(o[T),_%0  
public : c&)H   
template < typename T > qf+jfc(Iby  
  struct result_1 /dhx+K~  
  { -2|D( sO  
  typedef T & result; +FQ:Q+  
} ; sl|s#+Z  
template < typename T1, typename T2 > (.P;VH9R\  
  struct result_2 Y\BB;"x1  
  { 7Upm  
  typedef T1 & result; PB4E_0}h  
} ; &d`Umm]  
template < typename T > $/],QD_;"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hSaS2RLF  
  { fOJk+? c  
  return (T & )r; +-'qI_xo  
} :q~qRRmjBe  
template < typename T1, typename T2 > r\vB-nJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EG&^;uU  
  { n<8$_?-  
  return (T1 & )r1; MTb}um.($  
} FR0zK=\  
} ; x `PIJE  
hiaj!&+Q  
template <> L;nRI.  
class holder < 2 > p]`pUw{  
  { ixBM>mRK  
public : dpZ7eJ   
template < typename T > &[*_ -  
  struct result_1 7t5X  
  { _|DP  
  typedef T & result; @<CJbFgJp  
} ; tA#X@HIE  
template < typename T1, typename T2 > H24g+<Tv  
  struct result_2 =G}_PRn  
  { rRcfZZ~` M  
  typedef T2 & result; tt[P{mMQ  
} ; z:u`W#Rf  
template < typename T > Ms1G&NYP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <tf4j3lwH  
  { *Vfas|3hZI  
  return (T & )r; $@x3<}X;  
} kSU5  }  
template < typename T1, typename T2 > n#z^uq|v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z$7YC49^  
  { >]:R{1h  
  return (T2 & )r2; gK(E0p"  
} ;T#t)oV  
} ; -B4uK  
mI9h| n  
6;n^/3*#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hp-< 8Mf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >-X& /i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %T'?7^\>  
82$By]Y9  
return l(i, j) = r(i, j); [ R~+p#l+Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +V2a|uvEc  
^{6Y7T]  
  return ( int & )i; T d;e\s/]  
  return ( int & )j; ,9?'Q;20  
最后执行i = j; q{U -kuui  
可见,参数被正确的选择了。 <ya'L&  
bx6@FKns}  
/2FX"I[0V%  
<(f4#B P  
_'I9rGlx3  
八. 中期总结 1'aS2vB9  
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: +D h=D*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e3S6+H),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。 uXhp+q\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n|,Es!8:o  
U">OdoZ,E+  
ZM|>Va/X  
!?l 23(d  
+vU.#C_2  
20fCWVw}?}  
九. 简化 _I8-0DnOM  
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。 M  j5C0P(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qh2.N}lW  
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: "Q/3]hc.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yBl<E$=  
  +-*/&|^等 wz, \zh  
2. 返回引用。 IcQ?^9%{  
  =,各种复合赋值等 ;JZXSM-3  
3. 返回固定类型。 Etl7V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %kcg#p+tE  
4. 原样返回。 AoR`/tr,  
  operator, RF;N]A?*  
5. 返回解引用的类型。 ^-ACtA)  
  operator*(单目) WEsH@ [  
6. 返回地址。 VKs\b-1  
  operator&(单目) sRMzU  
7. 下表访问返回类型。 Wt`D  
  operator[] p0tv@8C>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;=7z!:)  
  operator<<和operator>> q6ikJ8E8b  
S1B/ClKWq  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 G{"1  I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eT|_0kx1  
9:Y:Vx  
template < typename Left > NRl"!FSD;"  
struct value_return }Sh-4:-D  
  { JxvwquI  
template < typename T > :rj78_e9  
  struct result_1 c !;wp,c  
  { kN^)6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x)?\g{JH  
} ; |`okIqp  
q-RGplx  
template < typename T1, typename T2 > =;`YtOL  
  struct result_2 j~{2fd<>  
  { vr  vzV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +sI.GWQ_:  
} ; {L=[1  
} ; ~mp$P+M(%p  
Z\L@5.*ydE  
|")x1' M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }ot _k-  
"4`%NA  
下面我们来剥离functor中的operator() \fhT#/0N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f8 ja Mn9o  
wY95|QS  
return l(t) op r(t) kmoJ`W} N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +doT^&2u*  
return op l(t) {eXYl[7n  
return op l(t1, t2) @( t:E`8  
return l(t) op gctaarB&  
return l(t1, t2) op V4-=Ni]k  
return l(t)[r(t)] A!D:Kc3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sfV.X:ev  
-1:Z^&e/  
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: mQs$7t[>t  
单目: return f(l(t), r(t)); A|J\X=5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /ZDc=>)~  
双目: return f(l(t)); , .I^ekF  
return f(l(t1, t2)); X W)A~wPBs  
下面就是f的实现,以operator/为例 k~#|8eLv  
!_) ^bRd  
struct meta_divide [Mz;:/  
  { l:eNu}{&  
template < typename T1, typename T2 > 8:% R |b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &w0=/G/T=~  
  { ?nW#qy!R  
  return t1 / t2; Y+GeT#VHe  
} \DqxS=o;  
} ; }^[@m#  
d*$<%J  
这个工作可以让宏来做: V+24-QWh  
)^H9C"7T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r%pFq1/'!  
template < typename T1, typename T2 > \ l*Ei7 |Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }qhK.e  
以后可以直接用 "6yiQ\`J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fZ}Y(TG/  
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 F5+_p@ !i  
(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。。。) Fz&ilB  
/zf>>O`  
9D{).f0  
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 FH8mK)  
ATM:As:<@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =jc8=h[F<  
class unary_op : public Rettype _|3TC1N$n  
  { 4D$sFR|?t  
    Left l; MuV0;K \  
public : WgJAr73 l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &hN&nH"PC  
\.P}`Bpa  
template < typename T > qYZ7Zt;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >JPJ%~y  
      { nFnF_  
      return FuncType::execute(l(t)); n/oipiYx  
    } 5`'=Ko,N  
N5s|a5  
    template < typename T1, typename T2 > ]H#Rm#q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gkML .u  
      { F[D0x26 ^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \h7J/es^p!  
    } .xkV#ol  
} ; D4Y!,7WEVt  
ClMtl59  
B9IXa;  
同样还可以申明一个binary_op ]Wd`GI  
hLbT\J`I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x56 F  
class binary_op : public Rettype j22#Bw  
  { 0*Km}?;0-  
    Left l; ?ey&Un"  
Right r; nj^q@h  
public : =HV-8C]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f:[d]J|  
$wYuH9(  
template < typename T > 6"Lsui??  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?[ S >&Vq  
      { OKZam ik~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K>R;~ o  
    } u@bOEcxK  
o%+A<Ri  
    template < typename T1, typename T2 > ECS<l*i57&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }.MoDR3\  
      { &@W4^- 9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Dl zmAN  
    } YR|(;B  
} ; &=z1$ih>2\  
762o~vY6$  
F8S~wW=\w  
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 3j+=3n,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _)#=>$k\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )7I.N]=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9*=@/1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yL ;o{ G  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  hmBnV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +e0dV_T_>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) T6R7,Vt'v  
下面是修改过的unary_op 9B+ zJ Vte  
`rz`3:ZH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uP%axys  
class unary_op f/0v' Jt  
  { hi {2h04  
Left l; {{.sEi*  
  +EST58  
public : R0Ax$Cv{  
vbRrk($`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `z-H]fU  
POqRHuFq  
template < typename T > P\22op_te-  
  struct result_1 ]cF1c90%  
  { P"R97#C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $[M} K  
} ; #1QX!dK+  
'a;ini  
template < typename T1, typename T2 > lFp!XZ!  
  struct result_2 ,J~,ga~  
  { ="3a%\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]z-']R;  
} ; ^%n124  
Y<p zy8z  
template < typename T1, typename T2 > H$~M`Y9I~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .k# N7[q=  
  { zW"~YaO%C  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ; g Z%U  
} LPEjRG,  
*.kj]BoO  
template < typename T > to99 _2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8_xnWMOe  
  { eaV3) uP  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z |2E b*  
} y#b;uDY  
R#Y50h zT  
} ; JQ*D   
t{_!Z(Rt5)  
qTyg~]e9(  
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 /a@ kS  
好啦,现在才真正完美了。 r#LnDseW  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?Wwh _TO  
]UK`?J=t2g  
template < typename Right > _FL<egK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j.k@6[ R>?  
  { ]}BB/KQy^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y{,2X~ 7  
} $ I#7dJ"*  
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。 ,+~2&>wj  
/wr6\53J  
Kn']n91m  
joe9.{  
s>T`l  
十. bind gzor%)C  
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。 7nm}fT z7  
先来分析一下一段例子 aw1P5aPmX  
S2ark,sp6  
|-|jf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =KV@&Y^x4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f7Yz>To  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6A}eSG3  
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。 x7f:F.  
我们来写个简单的。 QO@6VY@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F@9Y\. ,  
对于函数对象类的版本: LaDY`u0G%  
9x(}F<L  
template < typename Func > q&Q/?g>f  
struct functor_trait rw&y,%2  
  { zyDZ$Dhka  
typedef typename Func::result_type result_type; =:4?>2)  
} ; K<#-"Xe;  
对于无参数函数的版本: Lj iI+NJ  
:.DI_XN`  
template < typename Ret > 90p3V\LO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c -w0  
  { }hCaNQ&jH  
typedef Ret result_type; 4Hk6b09  
} ; u^l*5F%DK  
对于单参数函数的版本: IQIbz{bMx  
H-Pq!9[DB  
template < typename Ret, typename V1 > lj*8mS/;h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /tP7uVL R  
  { ;,dkJ7M  
typedef Ret result_type; {EL'd!v7e  
} ; _#FIay\ahB  
对于双参数函数的版本: kQ~ %=pn  
P% Q@9kO>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  \dTQQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ywEDy|Wn$~  
  { izf~w^/  
typedef Ret result_type; 0Z,{s158L  
} ; 7 5|pp  
等等。。。 s@s/ '^`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F@1d%c  
b_l3+'#ofM  
template < typename Func > LE K/mCL  
struct func_return Xem5@ (u  
  { (f~gEKcB2u  
template < typename T > XVF^,Yf  
  struct result_1 [sj VRW-  
  { EE]=f=3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `NSy"6{Z  
} ; 87<9V.s 2  
.LObOR 5J7  
template < typename T1, typename T2 > *NlpotW,f  
  struct result_2 3Z1OX]R  
  { 13a(FG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4\6: \  
} ; ;v_V+t <$  
} ; !| xZ6KV  
E:w:4[neh  
Sl>>SP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W2eAhz&  
)o jDRJ&  
template < typename Func, typename aPicker > ru{f]|  
class binder_1 2xn<E>]  
  { ` ?9T~,  
Func fn; d0 -~| `5  
aPicker pk; [N:BM% FQ  
public : NR4Jn?l{  
a4&:@`=  
template < typename T > SY1GR n  
  struct result_1 j[XYj6*d  
  { AIh*1>2Xn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,[`$JNc  
} ; \A<v=VM|  
<MdGe1n  
template < typename T1, typename T2 > #3 bv3m  
  struct result_2 6peyh_  
  { I4D<WoU;dJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NfwYDY  
} ; OOB^gf}$'  
O>V(cmqE`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |pW\Ec#(  
VVuR+=.&  
template < typename T > &U"X $aFc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )~ z Z'^  
  { {DBIonY];  
  return fn(pk(t)); eko]H!Ov(  
} %0XvJF)s  
template < typename T1, typename T2 > 6E|S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kus}W  J  
  { Mo^`\ /x!  
  return fn(pk(t1, t2)); 4D"4zp7  
} ;%zC@a~{  
} ; s[AA7>]3  
H}nJbnU  
JsQ6l%9  
一目了然不是么? Y~qb;N\  
最后实现bind c2<,|D|  
>I<PO.c!  
S " pI  
template < typename Func, typename aPicker > it1/3y =]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qLjT.7 .x  
  { !>g:Si"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *YvRNHP  
} 8eyl,W=dn  
NL!9U,h5|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q#[`KOPV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ) Yj%#  
P))^vUt~  
十一. phoenix |~e?,[-2`r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w*~Tm>U  
( ?Q|s,  
for_each(v.begin(), v.end(), >i~^TY-&  
( :.&{Z"  
do_ 8^ #mvHah  
[ `ROG~0lN(  
  cout << _1 <<   " , " 2`Gv5}LfyR  
] hh"-w3+  
.while_( -- _1), 4#BRx#\O  
cout << var( " \n " ) wda';@y5(  
) N|dD!  
); GYK\LHCPd  
2{oThef[O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4hAJ!7[A.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `W5-.Tv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YfDWM7x7,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I=rwsL  
S/gm.?$V  
m 7 LUrU  
template < typename Cond, typename Actor > 2wlKBSON  
class do_while 5%i:4sMx *  
  { oF|N O^H  
Cond cd; .+.j*>q>u  
Actor act; .SS<MDcqIt  
public : H3O@9YU  
template < typename T > S# we3  
  struct result_1 `_qK&&s  
  { -x]`DQUg  
  typedef int result_type; 1oY^]OD]W  
} ; QLo(i  
(! KG)!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;Icixu'O  
T|){<  
template < typename T > 0A[esWmP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j]5WK_~M  
  { ;O=h$8]  
  do K1q+~4>\|  
    { MXZ>"G  
  act(t); 8q^o.+9  
  } <~"lie1  
  while (cd(t)); cxP&^,~  
  return   0 ; zG9|K  
} w*!wQ,o  
} ; P LR0#).n  
]r/^9XaqtA  
Sycw %k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q!'qC*Gyfn  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =1hr2R(V  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M\2"gT-LV  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 a. %LHb  
下面就是产生这个functor的类: ?J!3j{4e  
#@f[bP}a  
1~yZ T  
template < typename Actor > 9lzQ\}  
class do_while_actor 7+,vTsCd  
  { M\oVA=d\0  
Actor act; ]k%PG-9  
public : 3Qn!y\#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gPXa>C  
([E]_Q  
template < typename Cond > tw K^I6@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M"Y0jQ(  
} ; -,# +`>w  
\vbk#G hH  
AHbZQulC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _eQ-`?  
最后,是那个do_ lxb zHlX  
=JO^XwUOo  
@F5f"8!.\  
class do_while_invoker '\7G@g?UZ  
  { smy}3k  
public : pV\YG B+  
template < typename Actor > grom\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IApT'QNM  
  { [3>GGX[Ic  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y%`SHe7M  
} > 0>  
} do_; Kx`/\u=/  
t'qL[r%?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Qst$S}n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7'p8 a<x  
最后来说说怎么处理break和continue .IrNa>J~  
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。 ;iQEkn2T|}  
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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