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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2_6x2Ia4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X!2/cgU7  
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, )zkk%mE/IM  
dW Y0  
IKb 7#Ut  
gm B?L0UV  
  class filler ~Aq;g$IJZ  
  { m/r4f279  
public : ^|5bK_Z&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O:"gJ4D  
} ; &ok2Xw  
!U>711$  
6H\3  
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: LSv0zAIe/  
J b Hn/$  
rIR~YMv!  
w+(bkqz]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g|tnYN  
lPFT)>(+@  
r'wam]1Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V4ml& D  
 T},Nqt<  
xG@zy4  
C vfm ,BL  
二. 战前分析 $q.% 4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Q"n|<!DN  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /DA'p[,  
L6c =uN  
Ytop=ZIl'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g+|1khS)  
  /* --------------------------------------------- */ CKeT%3  
vector < int *> vp( 10 ); Xn^gxOPM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eS{lr4-]  
/* --------------------------------------------- */ (9$z+Zmm?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cl:h 'aG  
/* --------------------------------------------- */ Sa7bl~p\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o5)lTVQ~~  
  /* --------------------------------------------- */ B%QvFxZz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E Mq P  
/* --------------------------------------------- */ Xg E\q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ' ^L|}e  
qT}<D`\  
&6V[@gmD  
Y@N-q   
看了之后,我们可以思考一些问题: l0N~mes  
1._1, _2是什么? g.$a]pZz  
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。 ^ur?da9z'  
2._1 = 1是在做什么? ~Ry?}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?'I&0>M  
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。 ([\mnL<FC  
IJ >qs8  
hq[;QF:B  
三. 动工 G+&ug`0]5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q{FK_Mv<  
eU/o I}A  
=UY)U-  
#pDWwnP[rt  
template < typename T > =GH>-*qp  
class assignment Y~vyCU5nWR  
  { ;nS.t_UW.  
T value; 2Iv&XxSo  
public : oihn`DY {  
assignment( const T & v) : value(v) {} kF{'?R5 w  
template < typename T2 > mmSC0F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v0psth?qV  
} ; 'YKyY:eZ  
$#2zxpr,  
^!a4!DGVT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m/M=.\]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +r8:t5:/I  
$wnK"k%G  
aYy+iP'$  
8rZJvE#c  
  class holder QlxzWd3=q  
  { mV~aZM0'  
public : wAt|'wP :  
template < typename T > YCMXF#1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4\?z^^  
  { b({K6#?'[  
  return assignment < T > (t); :`jB1rI  
} $G UCVxs  
} ; ([g[\c,H  
E}qW'  
U!y GZEU"[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9-B/n0  
~-J!WC==U  
  static holder _1; FGRdA^`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r]+/"~a  
0pfgE=9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?R!?}7  
而不用手动写一个函数对象。 ;#)vw;XR  
vz~`M9^  
y"I8^CA  
xU6rZ CqE  
四. 问题分析 d~QZc R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +<})`(8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O-3R#sZ0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m=K46i+NE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r9 5hW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /:=,mWoO  
l_lK,=cLj+  
五. 问题1:一致性 j9sLR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8 *Y(wqH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z@ dS,M*  
h 7/wkv\y9  
struct holder FgnS+c3W(  
  { -)pVgf  
  // Ib}~Q@?2  
  template < typename T > qX"m"ko  
T &   operator ()( const T & r) const  qDK\MQ!  
  { L?&Trq7i  
  return (T & )r;  m1#,B<6  
} ]vQU(@+I  
} ; ( L 8V)1N  
krSOSW J  
这样的话assignment也必须相应改动: +01bjM6F_1  
NGp^/PZX0  
template < typename Left, typename Right > Egm-PoPe  
class assignment 6xW17P  
  { >U#j\2!Sg  
Left l; ,9"A"p*R  
Right r; (U_dPf  
public : M1,1J-h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hNL_ e3  
template < typename T2 > Rap =&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'Im&&uSkr  
} ; gMB/ ~g5b0  
E[8i$  
同时,holder的operator=也需要改动: +]S!pyZ"   
[h@MA|  
template < typename T > W't.e0L<6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jx-8%dxtZ  
  { Mw{skK>b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 39Zs  
} >vk?wY^f  
3=Va0}#&  
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。 /GU%{nT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  |7wiwdD"  
gt:Ot0\7  
return l(rhs) = r; %q5iy0~P  
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。 s[tFaB1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~8^)[n+)x  
qkh.? ~  
template < typename Tp > M$AQZ')9  
class constant_t pTzfc`~xv  
  { @V5'+^O  
  const Tp t; K)n0?Q_>  
public : jHWJpm(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aFrVP  
template < typename T > i4*!t.eI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ||vQW\g  
  { !>L+q@l)  
  return t; *3We5  
} 8L}N,6gC4_  
} ; ?FRQ!R  
`%M} :T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NurbioFL  
下面就可以修改holder的operator=了 >5!/&D.q  
gZ1|b  
template < typename T > r]vD]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *cn#W]AE  
  { DLrG-C33  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D7Nz3.j  
} lZup n?  
YJ{d\j  
同时也要修改assignment的operator() 6uH1dsD  
tF d^5A*  
template < typename T2 > 4)3!n*I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } AH(O"v`  
现在代码看起来就很一致了。 2)^[SpZ  
ljrA^P ,>P  
六. 问题2:链式操作 OWK)4[HY(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C4P7,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 TIa`cU`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 |KFWW  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 IK6XJsz$J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E4'D4@\W  
~;;_POm  
template < typename T > 'c<@SVF{Zz  
struct result_1 Fq5);sX=  
  { u0J+Nj9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IfZaK([  
} ; m(3bO[u1  
vN7ihe[C  
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: y tmlG%  
w I@ lO\  
template < typename T > !+M H?A  
struct   ref uBks#Y*3$  
  { %E.S[cf%8&  
typedef T & reference; HTR1)b  
} ; M BVOfEMj  
template < typename T > nh0&'hA  
struct   ref < T &> TVeJ6  
  { *<q4S(l  
typedef T & reference; L;yEz[#xaT  
} ; &O*ENpF  
SH=:p^J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ET+'Pj3  
 C0<YH "  
template < typename T > |^ iA6)Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A{(T'/~"  
  { )E-E0Hl>7  
  return l(t) = r(t); aDveU)]=1  
} <T4(H[9B  
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。 G=cNzr9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sOQcx\dK  
I.a0[E/,  
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 <4f,G]UH_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >[Rz <yv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gn.Ol/6D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )eq}MaW+j  
最后的布局是: @yKZRwg  
                Add xlw 2g<s  
              /   \ (: OHyeNt  
            Divide   5 ,R~eY?{a  
            /   \ -|[~sj-p  
          _1     3  (YrR8  
似乎一切都解决了?不。 [Xh\m DU.  
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。 b0YNac.l  
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。 ~p^7X2% !  
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: u-39r^`5  
ZpWu,1  
template < typename Right > 6|oWaA\gI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e?=elN  
Right & rt) const ^ $wJi9D6  
  { _.=`>%,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^6qjSfFW}  
} O#G| ~'.,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _>i|s|aW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 A8!Ed$@  
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。 kO+s+ 55  
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。 m>YWxa   
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。 n}:t<  
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? !o<ICHHH  
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: A;T[['  
`Hd9\;NJ  
template < class Action > IXJ6PpQLv  
class picker : public Action R+F,H`  
  { 3KT_AJ4}  
public : 5& *zY)UL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <tW:LU(!  
  // all the operator overloaded 8T7f[?  
} ; pw;r 25   
6qDfcs  
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。 h"8QeX:((  
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: uOFnCy 4  
6e/7'TYwT  
template < typename Right > ZYDW v/u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4(8<w cL  
  { Q)T+r~#2B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {wv&t R;  
} F"v:}Vy|   
Ju4.@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W]@6=OpH  
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。 KqK9X  
on_H6Y@B52  
template < typename T >   struct picker_maker +0dT^Jkqg  
  { ?DRR+n _  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :t%)5:@A  
} ; jOv~!7T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qS| AdkNL  
  { }biCQ*{'  
typedef picker < T > result; @sdS 0pC  
} ; 3u4:l  
*V-ds8AQ  
下面总的结构就有了: ZBC@xM&-  
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。 r*]uR /Z$  
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。 DUhT>,~]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >HX)MwAP  
至此链式操作完美实现。 M_; w %FV  
E^82==R  
U&s(1~e\  
七. 问题3 );!dg\U  
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。 0H<4+ *`K  
}|,EU!nDi  
template < typename T1, typename T2 > ]Cr]Pvab{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }I)z7l.  
  { , uO?;!t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )6g&v'dq  
} ?N(u4atC  
{vjq y&?y  
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: EL"4E',  
!}y8S'Yjw  
template < typename T1, typename T2 > rrYp'L  
struct result_2 }~V,_Fv  
  { b6]e4DL:R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; coSTZ&0  
} ; 3JTU^-S<  
V!\n3i?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? q;KshpfRMD  
这个差事就留给了holder自己。 '8L(f w{k  
    *TJ<  
BSjbnnW}"  
template < int Order > B{^`8Htrn  
class holder; RsR] T]4  
template <> 0@:Y>qVa  
class holder < 1 >  on6<l  
  { m)(SG  
public : C5BzWgK  
template < typename T > MM=W9#  
  struct result_1 LR hP7D+A  
  { (R,NV3m?w  
  typedef T & result; sb8z_3   
} ; <XU8a:w'T  
template < typename T1, typename T2 > c9 gz!NE  
  struct result_2 {K<~ vj;  
  { \,$r,6-g  
  typedef T1 & result; []^PJ  
} ; Ym3 "  
template < typename T > c1gz #,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F+lm[4n  
  { C]aOgt/U  
  return (T & )r; bM*Pcxv  
} c _R)P,P  
template < typename T1, typename T2 > v=dKcruR:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u>JqFw1  
  { 4`?sE*P@`  
  return (T1 & )r1; ,Zf :R  
} 2&zn^\%"  
} ; =1V>Vd?8.  
WO.}DUfG+  
template <> ~}hba3&b;#  
class holder < 2 > p,M3#^ q  
  { qk"oFP6  
public : >w%d'e$  
template < typename T > >$#*`6R  
  struct result_1 (cPeee%Q  
  { xfbK eS8  
  typedef T & result; +ZD[[+  
} ; ?NL&x  
template < typename T1, typename T2 > 4\ uZKv@,  
  struct result_2 aPcGI  
  { Vz=j )[  
  typedef T2 & result; R{2GQB  
} ; s>9z+;~!  
template < typename T > KxgR5#:i"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GlV-}5W  
  { Y_|K,T6Zj@  
  return (T & )r; 5 b#" G"  
} 'Wx\"]:  
template < typename T1, typename T2 > $_ I%1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _{Fdw  
  { eEg1-  
  return (T2 & )r2; 7~%  
} Nd]%ati?  
} ; vV&AG1_Mv  
.zSimEOF  
%BKR}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 K{r1&O>W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8KGv?^M 6W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Xdp`Z'g  
2y .-4?e  
return l(i, j) = r(i, j); m_PrasZ>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7zJh;f/  
hsQrd%{f  
  return ( int & )i; J*6n6  
  return ( int & )j; R>YMGUH~w  
最后执行i = j; &d|VH y+  
可见,参数被正确的选择了。 LK-K_!F  
J:TI>*tn  
HLyFyv\  
y uK5r  
< 4EB|@E  
八. 中期总结 Kj1#R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  <*6y`X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >I8hFtAM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A86lyBDQ*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nm:let7GB  
<DlanczziF  
}9+1<mT9a/  
E 4$h%5  
Rcx'a:k  
>. nt'BQ  
九. 简化 R82Zr@_  
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。 e5/ DCz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ??e#E[bI  
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: YI\Cs=T/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZX5A%`<M  
  +-*/&|^等 Gp3t?7S{T  
2. 返回引用。 YT%SCaU  
  =,各种复合赋值等 <+1w'-  
3. 返回固定类型。 m$y$wo<K[7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y*X6lo  
4. 原样返回。 [\%t<aa  
  operator, ZWe$(?  
5. 返回解引用的类型。 Q,qylL  
  operator*(单目) 4.kkxQR7r  
6. 返回地址。 JA(q>>4  
  operator&(单目) 5J2p^$s  
7. 下表访问返回类型。 "YvBb:Z>  
  operator[] _itN.^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m4.V$U,H]  
  operator<<和operator>> 1sJJ"dC.w  
{Ll8@'5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o!dkS/u-m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DmpJzH j|  
g$+O<a@n  
template < typename Left > `DY4d$!4  
struct value_return F^v{Jqc  
  { W)P_t"'@L  
template < typename T > <YNPhu~5  
  struct result_1 2{tJ'3  
  { dz.MH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qpH-P8V   
} ; v+2q R0,LM  
"@|V.d@  
template < typename T1, typename T2 > 2&f=4b`Z  
  struct result_2 wDTV /"Y  
  { 2Yf;b9-k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _)H+..=  
} ; _4#psxl[M  
} ; g}j>;T  
)8>f  
] :#IZ0#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '(:J|DN  
vu \Dx9  
下面我们来剥离functor中的operator() f6C+2L+Hr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bL[W.O0  
*==nOO9G  
return l(t) op r(t) j_<n~ri-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3&2q\]Y,  
return op l(t) 5Rp2O4Z  
return op l(t1, t2) !{0!G  
return l(t) op 2|o$eq3t  
return l(t1, t2) op _$lQK{@rY  
return l(t)[r(t)] P &._ -[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w`_9*AF9  
&y?B&4|hM  
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: ~PAn _]Z  
单目: return f(l(t), r(t)); kniMXeiu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VX%\_@  
双目: return f(l(t)); g >oLc6T  
return f(l(t1, t2)); %QbrVl+  
下面就是f的实现,以operator/为例 S"z4jpqn3  
b)@x@3"O  
struct meta_divide S5!2%-;<k  
  { a{,t@G  
template < typename T1, typename T2 > 5xKR ]u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y}`%I&]n  
  { 9] \vw  
  return t1 / t2; n|6yz[N  
} u] b6>  
} ; XrF9*>ti?  
,{at?y*  
这个工作可以让宏来做: Z;:-8 HPDY  
K-5)Y+| >  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WG n1pW  
template < typename T1, typename T2 > \ ~Sq >c3Wn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4|thDb)]  
以后可以直接用 "{lnSLk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V ZGhF!To  
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 bcfOp A  
(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。。。) / [M~##%:  
,s K-gw  
J)]W[Nk  
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 ?K"]XXsI  
h 3p~\%^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )2F%^<gZ#  
class unary_op : public Rettype HZ89x|H k_  
  { - ysd`&  
    Left l; )+a]M1j  
public : <7j"CcJzZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n%{oFTLCo  
Rts}y:44  
template < typename T > ASr3P5/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %;O# y3,  
      { 'V*8'?  
      return FuncType::execute(l(t)); NqN9  
    } ''CowI  
Y= ^o {C6  
    template < typename T1, typename T2 > -V}ZbXJD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \LDcIK=  
      { (9!kKMQW'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '59l.  
    } 3$kElq[  
} ; ~;nW+S$o  
9S)A6]  
E=~Ahkg  
同样还可以申明一个binary_op SrXuiiK  
z0 _/JwJn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~Nl`Zmn(A|  
class binary_op : public Rettype @#| R{5=+  
  { "4i_}  
    Left l; n`7n5M*  
Right r; /M~rmIks  
public : D{s4Bo-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OGU#%5"<  
| b)N;t  
template < typename T > ,5Tw5<S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x8* @<]!  
      { ki|w?0s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '#x<Fo~hT  
    } MYeGr3V3  
gc{5/U9H*  
    template < typename T1, typename T2 > `z3"zso  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *g/@-6  
      { VEg/x z4c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `pd1'5Hm  
    } `o!a RX  
} ; 1Du9N[2'P  
sOW,hpNW  
Z'z~40Bda  
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 )Z2t=&Nw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k~b8=$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f^X\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。 E|Z7art  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \:wLUGFl 5  
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。。。 6WnGP>tc.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yw)Ztg)  
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) j>OB<4?.+  
下面是修改过的unary_op 8RR6f98FF  
yLlAK,5P0o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mg^\"GC*8  
class unary_op gJ>HFid_C  
  { "A?_)=zZ  
Left l; l?%U*~*  
  (&u)F B*  
public : r3b~|O^}  
{m%X\s;ni  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "ci<W_lx  
]& q mV  
template < typename T > cIgicp}U  
  struct result_1 ,FPgbs  
  { $'Hg}|53  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2O5yS  
} ; :I}_  
-h8!O+7 .  
template < typename T1, typename T2 > BE }qwP^  
  struct result_2 xf@D<}~1  
  { ?D6rFUs9;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3:Sv8csT  
} ; *{)![pDYd  
 iV71t17  
template < typename T1, typename T2 > P + nT%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X 3Vpxtb  
  { y o[!q|z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pDlh^?cux  
} ;r[=q u\  
B%9[  
template < typename T > w|PZSOJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]IJ.}  
  { Bd"7F{H  
  return OpClass::execute(lt(t)); zq]V6.]J  
} ,Ql3RO,  
(vjQF$Hp  
} ; i4!n Oyk  
s:cS 9A8  
Zk}e?Grc  
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 2#1FI0,Pa*  
好啦,现在才真正完美了。 6M$.gX G.  
现在在picker里面就可以这么添加了: bTHa;* `  
xyz-T1ib  
template < typename Right > XW]|Mv[M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Yjk A^e  
  { ~rY<y%K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7qXgHrr0|U  
} W.:k E|a.g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dt3Vy*zL  
.#WF'  
^Z:x poz,  
 V|?  
PLo.q|%  
十. bind =AcbX_[  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {Y'_QW1:2  
先来分析一下一段例子 //Tr=!TQu  
JBUJc  
vW)GUAF[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oS,<2Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NKd@ Kp`,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9'5,V{pj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ha C?,  
我们来写个简单的。 &*)tqQeQf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6/#= dv  
对于函数对象类的版本: q}\\p  
\v-> '  
template < typename Func > Ha+FH8rZ  
struct functor_trait &aF_y_f\  
  { A&t'uY6  
typedef typename Func::result_type result_type; [#R%jLEJ2  
} ; 8v]{ 5  
对于无参数函数的版本: hU=J^Gi0  
zw5~|<  
template < typename Ret > Aoo'i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )E[5lD61  
  { U<6k!Y9ny  
typedef Ret result_type; D 1hKjB&  
} ; `jZX(H   
对于单参数函数的版本: 'Vrev8D  
nL:vRJr-$  
template < typename Ret, typename V1 > MW4dPoa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j{;3+LCo*  
  { f^%E]ki  
typedef Ret result_type; y2qESAZ%k}  
} ; .e"jnP~  
对于双参数函数的版本: )>Lsj1qk  
D1j 7iv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j qdI=!H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "=".ne  
  { Asn0&Ys4  
typedef Ret result_type; cUm9s>^)/  
} ; yCkm|  
等等。。。 iP!Y4F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9Y4N  
{&<}*4D  
template < typename Func > Y(:OfC?  
struct func_return 3w9 ]@kU  
  { #y*=UV|h  
template < typename T > - dOT/%Ux  
  struct result_1 :U:7iP:  
  { )4`Ml*7x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y="SzPl  
} ; /SUV'J)  
Vd/S81/  
template < typename T1, typename T2 > kR6 t .  
  struct result_2 y[zA [H:  
  { !Q(xOc9>Ug  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kr*c?^b  
} ; lQsQRp  
} ; E&>,B81  
Fkz  
jzj{{D[^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KyyG8;G%  
C^%zV>o  
template < typename Func, typename aPicker > p\{+l;`  
class binder_1 lz)"zV  
  { Y1 P[^ws  
Func fn; E~>6*_?  
aPicker pk; `oMeR]~  
public : SznE:+  
YF -w=Y6  
template < typename T > } x.)gW  
  struct result_1 iBPdCp%]`  
  { Xx9~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gl(6m`a>  
} ; %;"B;~  
dTU.XgX)1^  
template < typename T1, typename T2 > ]( U%1  
  struct result_2 l66ipgw_^I  
  { y!{/'{?P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ui#1+p3G  
} ; lG[ )8!:+  
"#eNFCo7k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H?/cG_^y0  
Ph7(JV{  
template < typename T > v,x%^gv0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M@LaD 5  
  { :0TSOT9.  
  return fn(pk(t)); J!^~KN6[  
} scPq\Qd?O  
template < typename T1, typename T2 > w$_'xX(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 77=y!SDP  
  { 'm p{O  
  return fn(pk(t1, t2)); +/_B/[e<>  
} Zn*CJNB  
} ; %>z8:oJ  
^>R|R1&  
'r?HL;,q  
一目了然不是么? p~zTRnm  
最后实现bind uL2 {v  
(9[C0eS  
$E@.G1T [  
template < typename Func, typename aPicker > /*p?UW<*4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Qc =lf$  
  { A = Az[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Px?At5  
} 2] wf`9ZH  
g}og@UY7#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wbF1>{/"  
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。 ^)P5(fJ  
i^V4N4ux]  
十一. phoenix u9~V2>r\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %<*pM@  
w0%ex#lkm  
for_each(v.begin(), v.end(), hE`%1j2(  
( yD id` ym  
do_ g:6}zHK  
[ *z:lq2"G  
  cout << _1 <<   " , " (IQ L`3f%  
] VqT[ca\  
.while_( -- _1), *wZV*)}  
cout << var( " \n " ) GQAg ex)D  
) M]zNW{Xt  
); n~cm?"  
IG@&l0ARL  
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: T1W9@9,s  
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 "YU~QOGx@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D7 '0o`|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ] Lft^,7  
ED_5V@  
>!.lr9(l  
template < typename Cond, typename Actor > i]WlMC6  
class do_while gG>^h1_o~  
  { !{aA*E{  
Cond cd; /'^>-!8_1  
Actor act; ~g|0uO}.  
public : &=O1Qg=K  
template < typename T > tce8*:rNH  
  struct result_1 jmVy4* P_  
  { iz5wUyeg  
  typedef int result_type; k(Xv&Zn  
} ; QRa6*AYm  
N>\?Aeh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w:(7fu=  
l:}4 6%  
template < typename T > ee[NZz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [,X,2  
  { dR{ V,H7N  
  do LZ:\V)5+  
    { 7OHw/-j\  
  act(t); [)c|oh%  
  } =i %w_ e  
  while (cd(t)); ^Pp FI  
  return   0 ; }-iOYSn  
} f_Bf}2Eedj  
} ; fbkjK`_q  
{Oszq(A  
Q(7l<z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2a-hf|b1  
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。 yt,;^o^  
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。 c17==S  
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。 yBKlp08J  
下面就是产生这个functor的类: IbwRb  
{m GWMv  
}Cf[nGh|B  
template < typename Actor > !-~(*tn  
class do_while_actor )5x?Qn(B  
  { 4N: ;Mo&B  
Actor act; _gh7_P^H=d  
public : Ba~Iy2\x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j]SkBZgik  
#1R %7*$i  
template < typename Cond > 4F!d V;"Z(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (0f^Hh wF  
} ; G> >_G<x  
t68RWzqiG[  
1YL5 ![T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L;`t%1  
最后,是那个do_ 5Bo)j_Qo  
9f`Pi:*+/  
dW68lVWq_  
class do_while_invoker T(F8z5s5  
  { W^f#xrq>  
public : ]9Hy "#Fz  
template < typename Actor > F)Lbr>H?I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /G;yxdb  
  { !)34tu2  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,jmG!qJb  
} 3LR Eue7Gr  
} do_; g=Di2j{A  
flqTx)xE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q #gHD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  %3j5Q   
最后来说说怎么处理break和continue k7*q.20  
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。 QL#y)G53Q  
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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