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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Zpu>T2Tp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1grrb&K  
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, @gxO%@@  
V3@^bc!   
y"@~5e477$  
I|WBT  
  class filler ]BAF  
  { &k1Ez  
public : )- 2^Jvc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Yl-09)7s  
} ; 5^* d4[&+  
X/gh>MJJ<  
",Q\A I  
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: !EpP-bq'*  
>2VB.f  
d8]6<\g  
6"_FjS3Sl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o`RTvG Xk  
|:H[Y"$1;  
{_(;&\5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a |z{B b  
$: Qi9N   
 KsUsj3J  
%j^=  
二. 战前分析 1Ll@ ocE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 9^ mrsj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 u{>5  
v`Sllv5bV  
x]a>Q),  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \n<N>j@3  
  /* --------------------------------------------- */ MHxv@1)K|Y  
vector < int *> vp( 10 ); I9>1WT<Yy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,HMB`vF  
/* --------------------------------------------- */ (5G^"Srw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %f{kT<XHu  
/* --------------------------------------------- */ +;cw<9%0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x5PQ9Bw,  
  /* --------------------------------------------- */ "F%cn@l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w,`x(!&  
/* --------------------------------------------- */ jr!x)yd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )C|>M'g@v  
)}u.b-Nt.  
+(|T\%$DT  
'{OZ[$E  
看了之后,我们可以思考一些问题: {mkYW-4Se  
1._1, _2是什么? vV=$N"bT~  
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。 SrHRpxy  
2._1 = 1是在做什么? ?J<4IvL/  
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。 Keof{>V=CA  
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。 v5<Ext rV  
t[an,3  
^$x^JM ]/  
三. 动工 umls=iz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _/MKU!\l  
~9'VP }\  
z@iY(;Qo  
B~~rLo:a  
template < typename T > MR+ndB<  
class assignment })"9TfC  
  { }B0V$  
T value; :_H$*Q=1  
public : Wb*d`hzQ}  
assignment( const T & v) : value(v) {} fMLm_5(H  
template < typename T2 > Yq;S%.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } },[j+wx  
} ; =VY[m-q5  
6Ajiz_~U  
OkFq>;{a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %C)U F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bLNQ%=FjO  
o'D6lkf0  
0V`/oaW;  
"t\rjFw  
  class holder 6dg[   
  { NrL%]dl3/  
public : <'B`b  
template < typename T > U'lrdc"Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tk, H vE  
  { 0Y"==g+ >f  
  return assignment < T > (t); pK$^@~DE  
} RHB>svT^K>  
} ; cQ+V 4cW Z  
WJJ!No P  
b5H[~8mf  
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: ICV67(Ui  
|dXS+R1  
  static holder _1; .GS|H d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Vw)\#6FL  
nGyY`wt&Rg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O'5(L9,  
而不用手动写一个函数对象。 B V Pf8!-  
<pPI:D@G  
5(U.<  
\6@}HFH  
四. 问题分析 <cWo]T`X!  
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。 GbZA3.J]yl  
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。 x28Bz*O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]CHMkuP[k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nC`=quM9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }25{"R}K  
%oN^1a'&)  
五. 问题1:一致性 $'[( DwLS  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| kv5D=0r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9$d (`-&9p  
L!e@T'  
struct holder 78NAcP~6c  
  { "w_(p|cm=  
  // ew"[]eZ:ut  
  template < typename T > u`   
T &   operator ()( const T & r) const &O!d!Pf  
  { c"0CHrd  
  return (T & )r; flmcY7ZV  
} TYLf..i<  
} ; orL7y&w(v:  
kW/ksz0)  
这样的话assignment也必须相应改动: $]%k <|X  
vmmu[v  
template < typename Left, typename Right > B;rq{ac!P]  
class assignment (1TYJ. Z  
  { *!nS4 [d  
Left l; [vIO  
Right r; 4NbC V)Dm  
public : K$K[fcj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6o6m"6  
template < typename T2 > Ob(j_{m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -8TJ~t%w4  
} ;  T>LtN  
Q0M8 }  
同时,holder的operator=也需要改动: -|ee=BV  
&, K;F'  
template < typename T > H)(Jjk-O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %Cm4a49FNi  
  { L- =^GNh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LTJ|EXYA  
} l?#([(WM  
_s=[z$EN&  
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。 0 J ANj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V:l; 2rW  
r2H]n.MT  
return l(rhs) = r; *Jp>)>  
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。 u#}zNz#C5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )DoY*'Cl  
t,RR\S  
template < typename Tp > QMkLAZ  
class constant_t ."=Bx2  
  { =P2T&Gb  
  const Tp t; Ak4iG2  
public : m4kmJaM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _u.l|yR  
template < typename T > hS<x+|'l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9-L.?LG  
  { h{>8W0W*  
  return t; !m^WtF  
} 6Lz&"C,`  
} ; Le_?x  
n1!u aUC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 znu?x|mV  
下面就可以修改holder的operator=了 mEE/Olh W  
y+X%qTB  
template < typename T > k deJB-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const " $m3xO  
  { {L.0jAwB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HW{+THNj  
}  BeP0lZ  
!f"@pR6  
同时也要修改assignment的operator() o<%Sr*  
*a\1*Jk  
template < typename T2 > F5E KWP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9#pl BtQ**  
现在代码看起来就很一致了。 6IeHZ)jGj  
aIJ[K  
六. 问题2:链式操作 a*?? !  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LoNz 1KJL  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 w' U;b  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %Wu3$b  
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。 ~2 =B:;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CQ13fu +|6  
ucB<  
template < typename T > ]k>S0  
struct result_1 N )&3(A@  
  { _L&C4 <e'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q2iu}~  
} ; XB^z' P{-Y  
-S9$C*t  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \}G/F!  
D(L%fK`+  
template < typename T > %hOe `2#$  
struct   ref &{l?j>|TM  
  { (}c}=V  
typedef T & reference; _%"/I96'  
} ; -CxaOZG  
template < typename T > .PxtcC.K  
struct   ref < T &> n802!d+Tn  
  { 7FfzMs[ \e  
typedef T & reference; /z~;.jRg  
} ; Tpkm\_  
OSsdB%bIu`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~F DJKGK  
-,}f6*  
template < typename T > +ZXk0sP_<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +FyG{1?<  
  { .pG_j]  
  return l(t) = r(t); 2sWM(SN  
} u9}=g%TV  
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。 +d Ig&}Tr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lts{<AU~  
3X%>xUI  
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 9<,\ +}^{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CCQ<.iCU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }0c'hWMZ}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;pS Wu9  
最后的布局是: >CNH=  
                Add APy&~`  
              /   \ 7e>n{rl  
            Divide   5 E}4R[6YD  
            /   \ E+F!u5u  
          _1     3 1 ^Ci$ra  
似乎一切都解决了?不。 E3sl"d;~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 X_O(j!h  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1j3mTP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: A"i40 @+  
XeJx/'9o{  
template < typename Right > "J7=3$CA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l.Qj?G  
Right & rt) const YzsHec  
  { 0zdH6 &  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +qDudGI  
} jSpmE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;S2^f;q~$  
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。 B0nkHm.Sj  
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。 Ws.F=kS>h  
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@7^H48\  
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。 #.#T+B+9  
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? ZVk_qA%  
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: /oE@F178  
\_CC6J0k  
template < class Action > [y64%|m  
class picker : public Action d#Ql>PrY  
  { )t&j0`Yq  
public : 0ir]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @6(4}&sEdm  
  // all the operator overloaded >o%.`)Ar  
} ; c$bb0J%  
45q-x_  
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。 fPa FL}&  
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: Q4}2-}|  
:a nUr<  
template < typename Right > Z^>{bW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =P-kb^s  
  { $yLsuqB}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cZPv6c_w  
} DXsp 2  
349W0>eOT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #1&w fI$  
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。 2LEf"FH0~  
MG<F.u  
template < typename T >   struct picker_maker /87?U; |V  
  { 7[.aAGTZ;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }&bO;o&>  
} ; Y Dq5%N`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I?EtU/AD  
  { Pur~Rz\ \  
typedef picker < T > result; 4&&((H  
} ; edx-R-Dc-1  
n2Q~fx<6%  
下面总的结构就有了: CcG{+-= H)  
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。 "+~La{ POc  
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。 71Q-_Hi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DUFfk6#X}  
至此链式操作完美实现。 ~bf-uHx  
=hjff/ X  
)C|[j@MD  
七. 问题3 Fr`"XH  
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。 PsjSL8]  
\U\ W Q  
template < typename T1, typename T2 > 6f v{?0|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -M/DOTc  
  { eR$qw#%c*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2I3MV:5  
} ,Tvfn`;(  
Mxc0=I'a  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [ ]}E- V  
wi|'pKG  
template < typename T1, typename T2 > ]N!8U_U3  
struct result_2 G0Eqo$W)S  
  { -hZlFAZi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9nu!|reS  
} ; &Egw94l  
2"cUBFc1I  
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? @!1o +x  
这个差事就留给了holder自己。 om@GH0o+  
    +fBbW::R^  
g\[?U9qN  
template < int Order > ABuK`(f.  
class holder; U%.OH?;f  
template <> 2? 9*V19yu  
class holder < 1 > 7_xQa$U[  
  { _lcx?IV  
public : wJ,l"bnq  
template < typename T > IH(]RHTp%  
  struct result_1 4^/MDM@  
  { OuWG.Za  
  typedef T & result; ]q~ _  
} ; ?Imq4I~)  
template < typename T1, typename T2 > !VBl/ aU@  
  struct result_2 X,DG2HT  
  { b*i_'k}*<g  
  typedef T1 & result; f*)8bZDD  
} ; >r J9^rS  
template < typename T > mwU|Hh)N]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !6{; z/Hy  
  { 5 Yj qN  
  return (T & )r; %#kml{I   
} %Bn"/0,  
template < typename T1, typename T2 > (1Q G]1q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =BW;n]ls  
  { $o2H#"  
  return (T1 & )r1; 6b`3AAGU"  
} eb&#sZ  
} ; | >X5@  
A/:^l%y,GZ  
template <> =]i[gs)B  
class holder < 2 > ^Y[.-MJt+  
  { qtlXDgppO  
public : `>'%!E9G  
template < typename T > : E`/z@I  
  struct result_1 4}-{sS}MP  
  { _-mSK/Z  
  typedef T & result; <~s{&cL!%#  
} ; *f<+yF{=A  
template < typename T1, typename T2 > .S4c<pMap  
  struct result_2 4OX|pa  
  { Lmh4ezrdH  
  typedef T2 & result; jMFLd  
} ; mcO/V-\5'  
template < typename T > d rRi<7 i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W@S>#3,  
  { pe%$(%@v  
  return (T & )r; ,cj531.  
} '$nm~z,V  
template < typename T1, typename T2 > 5jMI33D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JO3"$s|t  
  { d!>.$|b  
  return (T2 & )r2; vNo(`~]c  
} T'C^,,if  
} ; 'Z ;8-1M?O  
P)D2PVD  
jgpSFb<9F  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 5 1&||.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: olLVT<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q%&JAX=  
X"hdCY%  
return l(i, j) = r(i, j); pb8sx1.j;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9feVy\u  
QT`|"RI%  
  return ( int & )i; ~| CWy  
  return ( int & )j; LeP;HP|  
最后执行i = j; =Pj+^+UM  
可见,参数被正确的选择了。 |-+IF,j  
9pF@#A9p  
OQ*BPmS-   
EjY8g@M;t  
`_;sT8  
八. 中期总结 WZh%iuI{C  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D_s0)|j$cy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L[s7q0 F`l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z:gp\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "2m (*+  
OS - Xh-:z  
zv.R~lMtY  
r. z=  
GycW3tc]_&  
ZsnFuk#W  
九. 简化 9I1D'7wI^^  
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。  Q{K '#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O %m\ Q1  
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: "39\@Ow  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AT{rg/oSf  
  +-*/&|^等 >v?&&FhHK<  
2. 返回引用。 uPhL?s{  
  =,各种复合赋值等 G>@KX  
3. 返回固定类型。 ;URvZ! {/Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #S4lRVt5  
4. 原样返回。 sV']p#HK0  
  operator, (8Ptuh6\\2  
5. 返回解引用的类型。 \-`,fat  
  operator*(单目) mG\$W#+j  
6. 返回地址。 S&JsDPzSd  
  operator&(单目) ! )x2   
7. 下表访问返回类型。 od=x?uBVd  
  operator[] dilom#2l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <@4 48,9&  
  operator<<和operator>> a]S0|\BkN  
ovXU +8  
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。 *r90IS}A$2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -ZVCb@%  
tg~@(IT}j  
template < typename Left > nhdOo   
struct value_return >))f;$D=  
  { /XVjcD66c  
template < typename T > R` HC EX)  
  struct result_1 ;n\$'"K&;  
  { QKB*N)%6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cfZ$V^xM  
} ; m8ApiGG  
ATG;*nIP  
template < typename T1, typename T2 > E3vYVuw  
  struct result_2 {9 .sW/  
  { 3xX ^pjk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Vu= e|A#  
} ; `m")v0n3  
} ; /$=<"Y7&g  
Tb!Fv W  
`qs[a}%'>"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oE.59dx  
a #`Y(R'  
下面我们来剥离functor中的operator() G2y`yg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ? h |&kRq  
Kj{(jT  
return l(t) op r(t) Hy~+|hLvh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Rt+ak}  
return op l(t) @,^c?v  
return op l(t1, t2) V1-URC24vd  
return l(t) op N|5fkx<d^  
return l(t1, t2) op CqVeR';2  
return l(t)[r(t)] k[Ue}L|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] om oD +  
Rp0`%}2 o  
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: tv 7"4$T  
单目: return f(l(t), r(t)); 4`[2Te>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2{}8_G   
双目: return f(l(t)); 5._1G| 3  
return f(l(t1, t2)); $a#-d;  
下面就是f的实现,以operator/为例 uvMc B9  
ZJf:a}=h  
struct meta_divide Z#NEa.]  
  { sS{!z@\Lf  
template < typename T1, typename T2 > M 8NWQ^Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4.e0k<]N`  
  { %y|L'C,ge"  
  return t1 / t2; 1=L5=uz1d:  
} X#Sgf|$  
} ; /UG]hJ-wn  
vrq5 +K&||  
这个工作可以让宏来做: +l27y0>t  
vq` M]1]FO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +(U;+6 b  
template < typename T1, typename T2 > \ csjCXT=Ve  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,CxIA^  
以后可以直接用  NIh?2w"\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S Rb-eDk'  
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 ,^1B"#0{C<  
(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。。。) PJF1+I.%c#  
&WKAg:^k)  
H8!)zZ  
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+7+||RW  
z]/!4+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .LI(2lP  
class unary_op : public Rettype  7CwQmVe+  
  { -{z<+(K!$  
    Left l; 92(P~Sdv  
public : n@$("p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6PyW(i(bs  
N;` jz(r  
template < typename T > U ATF}x   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N`J]k B7  
      { gp<XTLJ@>  
      return FuncType::execute(l(t)); p#0L@!,  
    } mFrDV,V  
`$t|O&z  
    template < typename T1, typename T2 > po@Agyg5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AL{iQxQ6  
      { 0dW*].Gi:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -, uT8'  
    } 1c|{<dFm  
} ; 25Uw\rKeO  
"F:V$,mJ  
<nU8.?\?~  
同样还可以申明一个binary_op H7 "r^s]D  
e<$s~ UXv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^{Fo,7  
class binary_op : public Rettype : "^/?Sd  
  { %v4*$E!f  
    Left l; *. 1S  
Right r; xzXNcQ  
public : zJ30ZY:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4MrUo9L$s  
8?N![D\@  
template < typename T > QlMv_|`9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K=1prv2  
      { s`en8%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]E $bK  
    } watTV\b  
Vg~10Q  
    template < typename T1, typename T2 > '{w[).c.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k=4C"   
      { l5nm.i<M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vA2>&YDFX  
    } qVW3oj<2  
} ; WK5B8u*<  
lhX4 MB"  
>dJ[1s]  
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 1i&|}"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LP'~7FG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K;ocs?rk/  
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。 7J1f$5$m5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O%f{\Fr  
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。。。 vNHvuw K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K'f^=bc I  
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) I;9C":'#  
下面是修改过的unary_op sI MN""@Y^  
P@5}}vwS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lnGg1/  
class unary_op y3':x[d  
  { _jb&=f8  
Left l; A=sz8?K+`  
  4Uhh]/  
public : h_Ssm{C\  
2UG>(R:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  7LB%7~{<  
3hVuC1;"  
template < typename T > CfT(a!;Eox  
  struct result_1 zY2x_}#Q\"  
  { i|rCGa0}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \D1@UyE  
} ; P%;lHC #i  
\5-Dp9vG  
template < typename T1, typename T2 > E`Br#"/Bl  
  struct result_2 .kTOG'K\e  
  { ;ojJXH~$}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g 'td(i[  
} ; ;9<?~S  
,$ Cr9R&/  
template < typename T1, typename T2 > <'48mip  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YU XxQ|  
  { x*p'm[Tdtm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N2 t`  
} SmAii}-jf  
rk47 $36X  
template < typename T > .Fx3WryF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2FY]o~@  
  { u2IU/z8 ^  
  return OpClass::execute(lt(t)); {Iz"]Wh<f  
} DyCkz"1S  
ktkS$  
} ; 3:)_oHq  
$Wjx$fD  
$rJgBN   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k7& cc|y  
好啦,现在才真正完美了。 ]Ot=At  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3a&HW JBSx  
4aKppj  
template < typename Right > RXo6y(^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \t%iUZ$  
  { '#>Fe`[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `.Zm}'  
} lavy?tFer  
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。 I%b5a`7  
MdFFt:y:  
<g&.UW4  
,g4T>7`&U%  
m.<or?l'y>  
十. bind h/2@4XKj  
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。 eFotV.T!#  
先来分析一下一段例子 O0s,)8+z5D  
W*?qOq {  
3dJiu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z ;[xaP\S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,L MN@G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hUX8j9N>  
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。 T`,G57-5  
我们来写个简单的。  vY"I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o2;Eti  
对于函数对象类的版本: *^RoI  
%&0/ Ypp=  
template < typename Func > ~Ye nH  
struct functor_trait TRJTJM_k  
  { ]+b?J0|P<  
typedef typename Func::result_type result_type; n/`!G?kvI  
} ; )L7[;(gQ  
对于无参数函数的版本: @ 'c(q=K;  
!/ dH"h  
template < typename Ret > XB@i{/6K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l5]R*mR  
  { CpK:u! Dn  
typedef Ret result_type; I!}V+gu=  
} ; eCWF0a  
对于单参数函数的版本: x iz+ R9p  
p&#ju*i6z  
template < typename Ret, typename V1 > &g>M Z" Z|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cP4C<UG  
  { m 2/S(f  
typedef Ret result_type; Udf\;G@  
} ; 9Z f  
对于双参数函数的版本: :hcOceNz  
]1eZ<le`6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hTWZIW@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0!RP7Sx  
  { 7HQL^Q  
typedef Ret result_type; 5!pNo*QK  
} ; bSn={O"M  
等等。。。 :5'hd^Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n*i&o;5  
T tnJ u*  
template < typename Func > =T#hd7O`V  
struct func_return K4H27SH  
  { C~?p85  
template < typename T > (D6ks5Uui  
  struct result_1 _00}O+GLM4  
  { [mNum3e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0LYf0^P  
} ; CIsX$W  
=[[I<[BZq  
template < typename T1, typename T2 > `Y+ R9bd  
  struct result_2 e@]m@  
  { D=Nt 0y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .mg0L\  
} ; P)XR9&o':  
} ; S4c-i2Rq  
:4x6dYNU  
u\/TR#b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1 <m.Q*  
TaaCl#g$?  
template < typename Func, typename aPicker > e>6W ^ )  
class binder_1 o( mA(h  
  { Mn3j6a  
Func fn; Bn%?{z)  
aPicker pk; *_m ER`  
public : /;:4$2R(;  
J_j4Zb% K  
template < typename T > >e(@!\ x  
  struct result_1 MxUQF?@6  
  { /?0|hi<_$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #%8)'=1+4?  
} ; L]Xx-S  
uhnnjI  
template < typename T1, typename T2 > O*lIZ,!n  
  struct result_2 <AiE~l| D  
  { 68w~I7D>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z-pZyDz  
} ; mey -Bn  
)~S`[jV5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1(*+_TvZ  
x^i97dZS^"  
template < typename T > #;lEx'lKN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C-@M|K9A'  
  { @[`]w`9Q7  
  return fn(pk(t)); k]P'D .  
} 9b&;4Yq!f  
template < typename T1, typename T2 > &j/,8 Z*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &~x|w6M]J  
  { xRO9o3  
  return fn(pk(t1, t2)); Snn4RB<(  
} 3u 7A(  
} ; j|qdf3^f  
U#sv.r/L}3  
69Z`mR  
一目了然不是么? 7l09  
最后实现bind ^^24a_+2  
d_f*'M2Gv  
1K)9fMr]  
template < typename Func, typename aPicker > p%X.$0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,`'A"]"  
  { wlh%{l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qlg.\H:W~  
} DY/%|w*L  
hOV5WO\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &B1!,joH~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 SOMAs'=  
,%zE>^~  
十一. phoenix 3h%Nd &_9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /QCg E ~  
aI}htb{m`  
for_each(v.begin(), v.end(), 4x=sJ%E  
( ^ 5>W`vwp  
do_ qI tbY%  
[ R%t|R7 9I  
  cout << _1 <<   " , " s ya!VF]`  
] |%rRALIY  
.while_( -- _1), KG96;l@'(  
cout << var( " \n " ) M\Wg|gpy  
) rTOex]@N  
); (9'q/qgTO  
ZEpu5`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c=a;<,Rzb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor : Q2=t!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 usu{1&g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q[Ey!h)xq  
zW hzU|=8  
aW;)-0+  
template < typename Cond, typename Actor > t-iQaobF  
class do_while _`laP5~  
  { hv#LKyp%  
Cond cd; ^)$T`  
Actor act; 7s{['t  
public : }s#4m  
template < typename T > '!4\H"t  
  struct result_1 (Hmhb}H  
  { y]!mN  
  typedef int result_type; =%u=ma;  
} ; CSwB+yN  
M:d|M|'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mZ3Z8q}%P  
P8 w56  
template < typename T > }XRfHQk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^L\w"`,~  
  { up~p_{x)Q  
  do 5g'aNkF6>  
    {  (tT%rj!  
  act(t); w*(1qUF#%  
  } ,wHlU-%  
  while (cd(t)); =BV_ ?  
  return   0 ; s%m?Yh3  
} bHTTxZ-%  
} ; X)c0 y3hk  
-:Juxh  
9`@}KnvB?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @)z?i  
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。 e;"%h%'  
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。 )IIWXN2A  
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。 gy#G;9p  
下面就是产生这个functor的类: _?bF;R  
EU Oa8Z  
YW8Odm  
template < typename Actor > 8)b*q\ O'  
class do_while_actor n2["Ln mO  
  { Np.<&`p!  
Actor act; &s\/Uq  
public : q^QLNKOH"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (8~Hr?1B  
)o&}i3~Q  
template < typename Cond > >{0,dGm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N~(?g7  
} ; /de~+I5AB~  
 %Rm`YH?  
PA,\o8]x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x51xY$M  
最后,是那个do_ H4M`^r@)'  
=trLL+vGw'  
FuFICF7+C  
class do_while_invoker w (ev=)7<  
  { Q[aBxy (  
public : H^$7=  
template < typename Actor > 5<oV>|*@{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ik=bgEF  
  { ag!q:6&  
  return do_while_actor < Actor > (act); rC,ZRFF  
} Z[\nyj  
} do_; ),-MrL8c%  
_M- PF$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i*+N[#yp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XNl!?*l5?l  
最后来说说怎么处理break和continue i[vOpg]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。 Dd)L~`k{)  
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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