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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i3>_E <"9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1TgD;qX  
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, }G"bD8+  
A'*#UYn(  
LDDt=HEY4  
GMpg+rK  
  class filler Jb)xzUhES  
  { FWLLbL5t  
public : oYWHO<b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~e5E%bXxC  
} ; #5X+. !L  
Yv[<c!\   
31p7oRzr  
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: g c<Y?a-  
"rpP  
3RI %OCGF  
~6[3Km|2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qGzF@p(p8  
QjTs$#eMW  
{Ut,xi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :GM3n$  
`/(9 #E  
{k']nI.>  
(Y"./BDY  
二. 战前分析 P R_| 8H|  
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。 v5W-f0Jo  
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 j% '~l#nw  
>ffQ264g=i  
UxnZA5Lk*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _t6 .9CXl  
  /* --------------------------------------------- */ mzf^`/NO  
vector < int *> vp( 10 ); +0:]KG!Zs.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c >xHaA:V  
/* --------------------------------------------- */ uao#=]?)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =!($=9  
/* --------------------------------------------- */ \M*c3\&~,e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Qo80u? *  
  /* --------------------------------------------- */ C0&ZQvvy1:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z|d+1i  
/* --------------------------------------------- */ cq$ _$jRx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WT1d'@LY  
d;).| .}P  
eqyUI|e  
= @ 1{LF;  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?%b#FXA  
1._1, _2是什么? +rKV*XX@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 U bh)}G,Mg  
2._1 = 1是在做什么? )OFf nKh  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 fD2 N}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 q oz[x  
cfHtUv  
nDz.61$[  
三. 动工 , ksr%gR+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W'v o?  
RVr5^l;"  
1gX$U00:  
k%;oc$0G-3  
template < typename T > {7EpljH@  
class assignment w%%*3[--X  
  { ,/dW*B  
T value; es\Fn#?O  
public : t*Z4&Sy^  
assignment( const T & v) : value(v) {} .F0Q< s9  
template < typename T2 > Q|7m9~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OK \9`  
} ;  >Xxi2Vy  
SjvSnb_3  
R vd'uIJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3O|2Z~>3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $IJ"fs  
v `;Hd8  
yxi*4R  
{^R>H|~  
  class holder h~ehZJys  
  { ,be$ ~7qS  
public : w$jSlgUHy)  
template < typename T > "XU)(<p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U(hIT9  
  { c7]0 >nU;  
  return assignment < T > (t); 9x#T j/5%  
} , Q)  
} ; {3``B#}  
j 5bHzcv  
./CD W  
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: Fh}GJE   
!_-Uwg  
  static holder _1; QvlV jDIy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :b,An'H  
n/% M9osF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q<cxmo0S  
而不用手动写一个函数对象。 >oapw5~5  
_CizU0S  
nd{k D>a  
)k81  
四. 问题分析 AH^ud*3F  
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。 IB^vEY!`6_  
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。 jM>;l6l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m:cWnG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VwT&A9&{8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5a:YzQ4  
{`9J8qRY  
五. 问题1:一致性 ?v&2^d4C*F  
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?| -`1)yhS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 % "^CrG  
`_OB_F  
struct holder A $l  
  { >j&k:  
  // BuOe'$F 0t  
  template < typename T > &x/Z {ut  
T &   operator ()( const T & r) const 4H`B]Zt7  
  { 07>D G#  
  return (T & )r; -~ Dn^B1^  
} I:YE6${k!  
} ; !4$-.L)#  
'K|F{K  
这样的话assignment也必须相应改动: )+f"J$ah  
L8KaK  
template < typename Left, typename Right > )O>M~  
class assignment Q!h+1fb  
  {  y)3OQ24  
Left l; b[MKo7  
Right r; B8>@q!G8P  
public : nE4rB\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }'h\;8y  
template < typename T2 > d,o|>e$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Us3zvpy)o  
} ; 3w+ +F@(  
Gg%pU+'T  
同时,holder的operator=也需要改动: od*#)   
>P-'C^:V=  
template < typename T > )ZpMB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uC2qP)m,^  
  { '~xiD?:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Sy^@v%P'A  
} kE1k@h#/  
+[pJr-k  
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。 U:8cz=#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "|/q4JN)7d  
/1.gv~`+  
return l(rhs) = r; Kj:'Ei7  
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。 NFI~vkk'G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7Kt i&T  
'<AE%i,  
template < typename Tp > (mx}6A  
class constant_t !ozHS_  
  { 9 $zx<O  
  const Tp t; vyT-!mC  
public : $LtCI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rWJKK  
template < typename T > 9/O\769"'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m [BV{25  
  { \mw5 ~Rf;  
  return t; >dwY( a  
} Hh%|}*f_,  
} ; 'i 8`LPQ  
pMkM@OH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +l<;?yk:;  
下面就可以修改holder的operator=了 |C7=$DgwY  
q[c^`5  
template < typename T > F`o"t]AD-a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const unyU|B  
  { \3 O1o#=(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,N8SP 'R  
} N^jr  
Q>uJ:[x+  
同时也要修改assignment的operator() R)%I9M,  
~_ko$(;A  
template < typename T2 > && WEBQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S*H @`Do%d  
现在代码看起来就很一致了。 \_/dfmlIZ  
MFqb_q+  
六. 问题2:链式操作 P} Y .  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "}:SXAZ5`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :PB W=W  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m2Wi "X(I_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 J?f7!F:8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :v^OdW  
/Y| <0tq  
template < typename T > zn5|ewl@"  
struct result_1 |43Oc:Ah+  
  { i \@a&tw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D*ZswHT{y  
} ; "1hFx=W+\  
'w_Qs~6~{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P@U2Q%\  
`=2p6<#z  
template < typename T > _: !7M ^IU  
struct   ref ;;Jx1Q  
  { Pe` jNiI  
typedef T & reference; {G{ >Qa|  
} ; | zOwC9-6  
template < typename T > aX.//T:':?  
struct   ref < T &> tQ`|MO&o  
  { ,j eC7-tX  
typedef T & reference; <,Jx3y q  
} ; 24 RD  
5]2 p>%G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Dc0CQGx9b  
eU\_m5xl"  
template < typename T > c4}|a1R\=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Jl ?_GX}ZY  
  { L!~ap  
  return l(t) = r(t); {}BAQ9|q  
} ym2"D?P (  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 lO HW9Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `{Fz  
a&B@F]+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +_ny{i`'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )<.y{_QUN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2j$~lI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Kr+#)S  
最后的布局是: )oZ2,]us!  
                Add iK8jX?  
              /   \ [ic%ZoZ_  
            Divide   5 5JS*6|IbD{  
            /   \ 4j<[3~:0 o  
          _1     3 1e I_F8I U  
似乎一切都解决了?不。 @su!9]o  
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。 Tb{RQ?Nw'  
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。 </W"e!?X  
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: @%r "7%tq>  
n_*.i1\'w  
template < typename Right > rGay~\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  =sk#`,,:  
Right & rt) const {5c]\{O?[  
  { j2mMm/kq\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qki? >j"  
} I 1Yr{(ho  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Nr`v|_U  
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。 @IOl0db  
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。 i\=I` Yn+  
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。  I^G6aw  
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。 @QF;m  
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? ul!q)cPb{  
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: X#o;`QM  
_.SpU`>/f  
template < class Action > [<nd+3E  
class picker : public Action )-25?B  
  { `tl-] ^Y2  
public : Bq tN=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p:3w8#)MZ  
  // all the operator overloaded wcGv#J],  
} ; n/YnISt  
#It!D5A  
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。 lLI%J>b@  
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: 6sT( t8[  
Y[W] YPs  
template < typename Right > JX`>N(K4\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BJ{?S{"6%G  
  { oslj<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QRwOv  
} im F,8'  
6rlvSdB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {a(<E8-^  
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。 GK#D R/OM  
E CPSE {  
template < typename T >   struct picker_maker ,Qj\_vr@  
  { 8#HQ05q>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0f9U:)1z  
} ; <}F(G-kV6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )M8@|~~  
  { zo@,>'m  
typedef picker < T > result; gBZNO! a,d  
} ; ;Hb"SB  
f4 vdJ5pV  
下面总的结构就有了: Hro)m"  
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。 4G RHvA.  
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。 /bmkt@$-0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xM/WS':V  
至此链式操作完美实现。 Y@+9Ukd/  
[YJ*zO  
u\km_e  
七. 问题3 U@:l~ xJ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 <"av /`;  
@.pr}S/  
template < typename T1, typename T2 > ?"@SxM~\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {ea*dX872:  
  { Zt 1nH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H7f  Xg  
} "@rHGxK  
 _w FK+>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !. :b}t  
]-l4  
template < typename T1, typename T2 > PmT<S,}L  
struct result_2 o%K1!'  
  { pE$*[IvQ'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y8]vl;88yY  
} ; CS0q#?  
 1 K]  
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? ML%JT x0+Z  
这个差事就留给了holder自己。 0UQ DB5u  
    m`jGBSlw_  
l I2UpfkBP  
template < int Order > l>)+HoD  
class holder; %m$t'?  
template <> Ad4-aWH  
class holder < 1 > |WW'qg]Uu  
  { OOYdrv,  
public : 4 &0MB>m  
template < typename T > ,,-j5Y  
  struct result_1 M->#WGl\B  
  { f|2QI ~R  
  typedef T & result; ~O 4@b/!4  
} ; TBgiA}|\D  
template < typename T1, typename T2 > mOFp!(  
  struct result_2 Az/P;C=  
  { k0xm-  
  typedef T1 & result; @"m+9ZY  
} ; 9xL` i-7]  
template < typename T > Htep3Ol3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1h`#H:  
  { fmFs  
  return (T & )r; .L ^F4  
} Hq,znRz~`  
template < typename T1, typename T2 > ;9qwB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !0cb f&^:  
  { xww\L &y  
  return (T1 & )r1; yaAg!mW  
} jjg&C9w T  
} ; w# ;t$qz}  
l!IN#|{(  
template <> Ub[UB%(T  
class holder < 2 > OO;I^`Yn  
  { p&HkR^.S  
public : aI\]R:f,  
template < typename T > bLUyZ3m!  
  struct result_1 <O{G&  
  { ,_:6qn{  
  typedef T & result; +@<@x4yt  
} ; zZV9`cqZ{  
template < typename T1, typename T2 > ]K<7A!+@@p  
  struct result_2 H)K.2Q  
  { oB+@05m8  
  typedef T2 & result; z@2nre  
} ; <p[RhP  
template < typename T > M*F`s& vM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ' &Nv|v\V  
  { $ccCI \  
  return (T & )r; i^ eDM.#X  
} ~Yg+bwh  
template < typename T1, typename T2 > 0:eK}tC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b=:%*gq,  
  { o|V=3y Ok  
  return (T2 & )r2; MA v-#  
} '@#l/9  
} ; = {~A} X01  
dz?Ey~;M  
Ev&aD  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^1XnnQa  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~bfjP2 g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4*Z>-<W=  
Zy6>i2f4f  
return l(i, j) = r(i, j); >P2QL>P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &tw{d DD6  
dVBr-+  
  return ( int & )i; /-g%IeF  
  return ( int & )j; ;AT~?o`n  
最后执行i = j; t s=+k/Z  
可见,参数被正确的选择了。 K ?V' ?s  
M'$?Jp#]}  
wVUm!Y  
XMpE|M! c  
QB7^8O!<  
八. 中期总结 h'A #Yp0,  
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: |l,0bkY@&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wE_#b\$=b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9bD ER  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |LE*R@|3$  
^2mCF  
hle@= e/n  
%UCuI9  
Fw6x (j"  
do@BJWo  
九. 简化 @FuX^Q.[  
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。 _?9|,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C6:; T%  
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: ra{HlB{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >orDw3xC  
  +-*/&|^等 {^Q1b.=  
2. 返回引用。 xQ8?"K;iX  
  =,各种复合赋值等 \eS-wO7%  
3. 返回固定类型。 _({K6adb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0EUC8Ni  
4. 原样返回。 1$uO%  
  operator, 9K#U<Q0b'  
5. 返回解引用的类型。 )7iYx{n  
  operator*(单目) @. KFWAm  
6. 返回地址。 .p\<niu7  
  operator&(单目) C-VkXk  
7. 下表访问返回类型。 }_cX" s  
  operator[] .T7S1C $HP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C?PgC~y)  
  operator<<和operator>> +p &$`(  
uh~,>~a|  
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。 @ {8x L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vce1'aW  
3HB(rTw  
template < typename Left > Ndqhc  
struct value_return W$u/tRF  
  { 3?yq*uE}  
template < typename T >  .KE2sodq  
  struct result_1 c+]5[6  
  { |dk9/xdX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; = k>ygD_  
} ; _6MNEoy?  
_<;westq  
template < typename T1, typename T2 > {@3p^b*E)1  
  struct result_2 =/qj vY  
  { > 0NDlS%Q:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tfq; KR  
} ; R>`TV(W`9  
} ; ;O * o  
GZNfx8zsY+  
Dq~D4|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u[1'Ap  
"pkn  
下面我们来剥离functor中的operator() x-ZCaa}O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c!>",rce  
T\$r|  
return l(t) op r(t) oA $]%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ed&M  
return op l(t) ewzZb*\  
return op l(t1, t2) mi$*,fz  
return l(t) op j{;IiVHnR  
return l(t1, t2) op /? HLEX  
return l(t)[r(t)] ryoD 1OE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] . g95E<bd  
FR1se  
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: NW@guhK.  
单目: return f(l(t), r(t)); .eM A*C~n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X4:SH> U!  
双目: return f(l(t)); uOnyU+fZV  
return f(l(t1, t2)); BJ7m3[lz  
下面就是f的实现,以operator/为例 &&{_T4  
[[9XqD]  
struct meta_divide mRC6m K>  
  { \j3XT}  
template < typename T1, typename T2 > d"JI4)%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P*sb@y>}O  
  { <ooRpn  
  return t1 / t2; A]"IQ-  
} !Typ_Cs  
} ; vaUUesytt  
]{'lV~fc  
这个工作可以让宏来做: E7UYJ)6]  
Qg4g(0E@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }@S''AA\  
template < typename T1, typename T2 > \ :6X?EbXhK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L BP|  
以后可以直接用 0'.7dzz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YkbZ 2J*-  
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 (xhV>hsA  
(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。。。) S) [$F}  
tcU4$%H/  
Af_yb`W?  
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 q(cSHHv+  
dk4|*l-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  h2]gA_T`  
class unary_op : public Rettype dJwE/s  
  { ![#>{Q4i  
    Left l; Rt10:9Kz$  
public : nXnO]wXC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l\{{iAC]I  
u4p){|x7s  
template < typename T > v22ZwP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iH""dtO  
      { BSib/)p   
      return FuncType::execute(l(t)); 0"to]=  
    } nI6[y)j  
#'jd.'>  
    template < typename T1, typename T2 > R-2V C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const > : ;*3  
      { SH${\BKup  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v&i,}p^M5  
    } T1Y_Jf*KJ  
} ; l&1R`gcW  
\a}W{e=FNT  
51lN,VVD  
同样还可以申明一个binary_op P1f@?R&t+  
z4 yV1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c_YP#U  
class binary_op : public Rettype j? P=}_Ru  
  { XKq}^M&gy  
    Left l; <X,0\U!lL  
Right r; 8~")9w  
public : R7xEE7p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nd/.]"  
dNMz(~A[Y  
template < typename T > Y"&1jud4xl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O A9G] 8k  
      { *(sUz?t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }yW*vy6`  
    } =`MU*Arcs[  
v{dvB:KP5X  
    template < typename T1, typename T2 > pl.K*9+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rWo&I _{  
      { ?pJUbZ#J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;jgJI~3l  
    } =(Ll}V,  
} ; @ s2<y@  
{a `#O9  
 ,m-/R  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8QYM/yAM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wpLC,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )KPQ8y!d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 v!EE[[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q7b$j\;I  
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。。。 R%Y#vUmBV{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?Q XS?  
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) ucVn `  
下面是修改过的unary_op _(Qec?[^Ps  
fq2t^c|$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WKB8k-.]ww  
class unary_op }dt7n65  
  { ~3u'=u9l  
Left l; pl{Pur ;i  
  |tkhsQ-;  
public : If*t$f>y4N  
LgX"Qk&Ca  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dLs40 -R  
a;2Lgv0/  
template < typename T > jK{)gO  
  struct result_1 \:/ :S"-  
  { 3Y}X7-|)Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aMaFxEW  
} ; J|z>5Z  
GukS =rC9  
template < typename T1, typename T2 > +80yyn#  
  struct result_2 $Jt+>.44  
  { j5yxdjx9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9(PQ7}  
} ; #6%9*Rh  
uS%Y$v  
template < typename T1, typename T2 > `T]1u4^E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rfdT0xfcU  
  { @}{~Ofs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vQ/&iAyut  
} RI q9wD}4(  
xxlYn9ke  
template < typename T > "$VqOSo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @+3@Z?!SZ  
  { i"{ \ >  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6H\apgHm  
} X~ AE??  
'<35XjW  
} ; 1~HR;cTv=  
}LaRa.3  
D6KYkN(,v  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Gg3cY{7  
好啦,现在才真正完美了。 ~HH#aXh*  
现在在picker里面就可以这么添加了: n2JwZ?  
uD2v6x236  
template < typename Right > n' \poB?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DhL]\ 4  
  { '01ifA^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b@yGa%Gz@  
} -2dk8]KB]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 H ',Nt  
Fj`6v"h  
(>E 70|T  
=psX2?%L  
2^}E!(<  
十. bind =vv4;az X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xt%-<%s%f  
先来分析一下一段例子 L;7x2&  
T-: @p>  
YmS}*>oz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1HF=,K+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g?'4G$M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c:/ H}2/C  
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。 >^8=_i !  
我们来写个简单的。 =c-,uW11[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1?6;Oc^  
对于函数对象类的版本: <3wfY #;><  
f\ wP}c'  
template < typename Func > <4gT8 kQ$x  
struct functor_trait .."=  
  { D=w5Lks  
typedef typename Func::result_type result_type; _oB!-#  
} ; @c<*l+Qc  
对于无参数函数的版本: )>]~Y  
Wb_'X |"u  
template < typename Ret > /5ngPHy&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 36<PI'l#~  
  { C>d_a;pX  
typedef Ret result_type; +w ;2kw  
} ; zqaz1rt[  
对于单参数函数的版本: 88)F-St  
O<0G\sU  
template < typename Ret, typename V1 > z9k3@\7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rKR2v (c  
  { !+;'kI2  
typedef Ret result_type; X\r?g  
} ; nMK,g>wp  
对于双参数函数的版本: HMQi:s7%  
):@XMECa  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o<*H!oyP\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m"{D}(TA  
  { B?qLXRv  
typedef Ret result_type; $YM>HZe-  
} ; GZ.F q  
等等。。。 U*.Wx0QM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pg\Ylk"T  
Q3t9J"=1g  
template < typename Func > ZSKSMI%D  
struct func_return 0-ISOA&  
  { 9V]\,mD=  
template < typename T > y#'|=0vTvP  
  struct result_1 V^a] @GK:  
  { J2 "n:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6!|-,t><  
} ; X~DI d  
SjT8 eH #  
template < typename T1, typename T2 > oT5 N_\  
  struct result_2 cxBu2( Y  
  { Hshm;\'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tpJe1J<  
} ; &-Bw7v  
} ; mHqw,28}  
2|xNT9RW  
n+db#qAj5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lKo07s6u  
B|Y6;4?  
template < typename Func, typename aPicker > (mHCK5  
class binder_1 481SDG[b  
  { dqU bJc]  
Func fn; ?mdgY1  
aPicker pk; a#iJXI  
public : 'eNcQJh  
Zrtyai{8l  
template < typename T > y$=$Yc&Ub  
  struct result_1 uqaP\  
  { yF &"'L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zJnF#G  
} ; 0v%ZKvSID  
$"z|^ze  
template < typename T1, typename T2 > W0 n/B &C  
  struct result_2 o ]UG*2  
  { |p"P+"#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ~yQby&s  
} ; wb@TYvDt  
d4Y8q1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G j6(ycaS  
lkNaSz[  
template < typename T > J?d&+mt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K3QE>@']  
  { 0Q^a*7w`8a  
  return fn(pk(t)); x7qVLpcL3z  
} }@ Nurs)%_  
template < typename T1, typename T2 > b5kw*h+/'h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W\V'o Vt  
  { xE$(I<:  
  return fn(pk(t1, t2)); cO9aT  
} _`4jzJ*  
} ; oxN~(H)/ #  
['p%$4i$  
"PM!03rb  
一目了然不是么? V87?J w%2  
最后实现bind p>w{.hC@  
M_-LI4>  
vs3px1Xe#  
template < typename Func, typename aPicker > DH(Q md  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V=)0{7-9  
  { DYS|"tSk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A=LyN$ %  
} %A@Q%l6  
*=OU~68)C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7,.Hj&'B  
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;1n!_l\  
?}y{tav=  
十一. phoenix y:6&P6`dx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N*~G ]  
{U:c95#.!S  
for_each(v.begin(), v.end(), qDR`)hle  
( iGG;  
do_ MdzG2uZT  
[ /s91[n(d  
  cout << _1 <<   " , " }pP<+U  
] GfEg][f  
.while_( -- _1), @<$-*,  
cout << var( " \n " ) ig Mm.1>  
) JI{|8)S  
); ~*WSH&ip  
8Vcg30_+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bVE t?E*+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Ood8Qty(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K)m\xzT/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?W  l=F/  
>"^H"K/T  
?.&]4z([  
template < typename Cond, typename Actor > [i7Ug.Oi"  
class do_while L B:wo .X  
  { U#=Q`  
Cond cd; U%2[,c_  
Actor act; _wa1R+`_  
public : H{Zfbb  
template < typename T > W'f{u&<  
  struct result_1 Ey5E1$w%&  
  { Z:Hk'|q}I  
  typedef int result_type; crV2T  
} ; iHKWz)0  
EZ+_*_9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i qCZIahf  
c< ke)@  
template < typename T > dW3q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < * )u\A  
  { !<psK[  
  do o<\CA[   
    { TCW[;d  
  act(t); `(j}2X'[  
  } gAcXd<a0  
  while (cd(t)); X@$x(Zc  
  return   0 ; %]/O0#E3Kz  
} &yFt@g]  
} ; AL #w  
DL&\iR  
9v_B$F$_T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0E9LZOw4T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /IDfGAE  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 XWQp-H.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 joa|5v'  
下面就是产生这个functor的类: : b^\O  
]YF[W`2h  
:OC`X~}Rc  
template < typename Actor > >_ji`/ d{  
class do_while_actor 16q"A$  
  { $7q'Be@{  
Actor act; \IZfp=On  
public : K 2J DG.<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6PETIs  
52-Gk2dp  
template < typename Cond > chE~UQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B2UQO4[w  
} ; (uB evU\  
fL[(;KcAa  
n GE3O#fv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ht8%A 1|  
最后,是那个do_ 8 Zy`Z  
^+CTv  
}]cKOv2  
class do_while_invoker `&2AN%Xz  
  { Y }*[Krw  
public : I4%&/~!  
template < typename Actor > Q<$I,C]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S:qML]RO  
  { _9!_fIY  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xz`?b4i  
} =y" lX{}G  
} do_; @}&o(q1M0  
>mzK96  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a%2r]:?^?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %a-:f)@  
最后来说说怎么处理break和continue +'qzk>B  
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。 :( A5 ,$  
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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