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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c ;^A)_/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Se Oy7  
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,  ,Y-S(  
7 OWsHlU  
MnS+nH!d  
|Qr:!MA  
  class filler 7O$ &  
  { :X Lp  
public : fbV@=(y?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QXY}STs  
} ; WN\PX!K9  
MyFCJJ/  
#Wk5E2t  
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: P7UJ-2%Y+  
0qR$J  
^cn@?k((A  
c=aO5(i0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T%~SM5  
$+jy/:]D  
{=iyK/Uf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 uJ 8x  
~bGC/I;W>  
R[Nbtbv9Q  
^RDU p5,T  
二. 战前分析 N iISJWk6'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 R\y'_S=#a  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]5)"gL%H`  
#g{Mne  
*IqVY&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Vd<K4Tk  
  /* --------------------------------------------- */ HzEGq,.  
vector < int *> vp( 10 );  Fs)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (!-;T  
/* --------------------------------------------- */ Ro~fvL~Ps  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jzMg'z/@J  
/* --------------------------------------------- */ +f$Z-U1H/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I*( 1.%:m  
  /* --------------------------------------------- */ 0ERsMnU'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O{u[+g  
/* --------------------------------------------- */ M}KZG'7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qy&\Xgn;GA  
67?n-NP  
4|=vxJ  
OEI3eizgH  
看了之后,我们可以思考一些问题: `V@z&n0P6  
1._1, _2是什么? vnZ4(  
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。 y+RRg[6|  
2._1 = 1是在做什么? o$t &MST?i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 o X@nP?\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2+Zti8  
DyIV/  
m3luhGn  
三. 动工 yfC2^#9 Zu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cyBW0wV1  
qw2)v*Fn  
z'*ml ?  
)vQNiik#  
template < typename T > mt I MW9  
class assignment @.1Qs`pt  
  { {KsVK4\r  
T value; 7JS#a=D#  
public : 6&mWIk^VC  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?Nu#]u-  
template < typename T2 > ?R282l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 80HEAv,O  
} ; Y&:/~&'  
:v#8O~  
PF`:1;P U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "h$D7 mL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <\p&jk?  
`BpCRKTG  
.T{U^0 )  
0S_Ra+e  
  class holder 9!cW  
  { T%w(P ^qk  
public : "~Us#4>  
template < typename T > il7 !}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f)WPOTEY  
  { 0$!.c~  
  return assignment < T > (t); [|jIC  
} oR7 7`  
} ; vRxL&8`&  
Sw[=S '(l  
CO7CNN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: S~}$Ly@  
80cm6?,xu  
  static holder _1; RBPYG u'6B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =g1D;  
:3:)E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JW2W>6Dgv[  
而不用手动写一个函数对象。 E#m76]vkCU  
oA[2)BU  
WtMcI>4w  
XNy:0C  
四. 问题分析 O $YJku  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 oK%K+h  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )_WH#-}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CR P7U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +W!'B r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Tm0?[[3hC  
yZQ1] '^31  
五. 问题1:一致性 k:@a[qnY  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 34HFrMi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X*(gT1"t  
5B_-nYJDt  
struct holder @?(nwj~ s`  
  { (8+.#1!*  
  // mOABZ#+Fk  
  template < typename T > YN$ndqOP  
T &   operator ()( const T & r) const Aigcq38  
  { zS#f%{   
  return (T & )r; H!Fr("6}  
} !]n{l_5r  
} ; `\4RFr$  
=P@M&Yy'  
这样的话assignment也必须相应改动: +y tT)S  
\k2C 5f  
template < typename Left, typename Right > ]0at2  
class assignment T9&,v<f  
  { 4+Li)A:4.  
Left l; *rujdQf  
Right r; !;BZ#tF&  
public : 8+@1wks  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b7F3]W<`&  
template < typename T2 > 7M&.UzIY`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >n@>h$]  
} ; 3"2<T^H]  
fS8XuT  
同时,holder的operator=也需要改动: ;@=@N9q K  
%BT)oH}  
template < typename T > < |]i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *IjdN,wox  
  { Ynk><0g6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dd @COP?  
} W? 6  
*R9mgv[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 sk%:Sp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c DEe?WS  
_mI:Lr#dT  
return l(rhs) = r; gn4g 43  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _z_3%N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wKeSPs{x  
i85+p2i7  
template < typename Tp > ux/[d6To  
class constant_t ho SU`X  
  { M7cI$=G  
  const Tp t; l yLK$B?/  
public : @zq\z$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <whPM  
template < typename T > gP_d >p:b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iA{chQBr  
  { u0 'pR# m|  
  return t; aS1P]&  
} R;Ix<y{U  
} ; wTgx(LtH  
6r-<XNv)0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y;I(6`,Y  
下面就可以修改holder的operator=了 EssUyF-jwU  
yU&g|MV_  
template < typename T > A)`fD %+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _`Yvfz3  
  { UdM5R [  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fAA@ziKg  
} #D*J5k>2  
xr7<(:d  
同时也要修改assignment的operator() JD\-X(O  
IB]VPj5  
template < typename T2 > N6 }i>";_;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `'k's]Y  
现在代码看起来就很一致了。 yKk,);  
JcALFKLB  
六. 问题2:链式操作 V44sNi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 + 1%^c(3  
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。 rQQPs\o  
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。 !E.l yz  
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。 NB6h/0*v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C?<XtIoB  
8@C|exAD`  
template < typename T > B[m{2XzGH  
struct result_1 uC8T!z  
  { gZ%O<XO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v(nQd6;T  
} ; a_fW {;}[  
vYm& AD  
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: l?<z1Acd&  
a0W\?  
template < typename T > xTawG?"D  
struct   ref oX]1>#5UMg  
  { aiX;D/t?  
typedef T & reference; U&\{/l  
} ; 2]3Jb{8FI>  
template < typename T > `j"G=%e3.  
struct   ref < T &> xr-`i  
  { vgp%;-p(  
typedef T & reference; f?I *`~k  
} ; -$|X\#R  
/Gv$1t^a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w3cK: C0  
M[N.H9  
template < typename T > M4PUJZ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4W-+k  
  { .`#R%4Xl  
  return l(t) = r(t); DN{G$$or  
} 3kQ8*S  
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。 P&`r87J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zi[M{bm  
?v~3zHK  
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 1 b%7FrPkd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yf`.Cq_:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (SVr>|Db  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ga9:*G!b{)  
最后的布局是: myX0<j3G5  
                Add  Hu2g (!  
              /   \ ho$%7mc  
            Divide   5 O +}EE^*a  
            /   \ &nw ~gSe  
          _1     3 ov>L-  
似乎一切都解决了?不。 (,y/nc=GN  
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。 0! %}  
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。 ~y^lNgujO  
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: ,w>?N\w!}  
" CoR?[,x  
template < typename Right > lc#zS_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f+~!s 2uw  
Right & rt) const x}j41E}  
  { 6+#cyKj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Mwk_S Cy  
} A6.'1OD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @23x;x  
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。 J :(\o=5 5  
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。 `:O.g9  
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 oHvXp;X  
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。 Ls*=mh~IY  
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? >vy+U  
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: $O!<Zz   
kn|l3+  
template < class Action > :!h H`l}p  
class picker : public Action 5~0;R`D  
  { 1]`HX=cl  
public : /=}vP ey  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Jj:4@p:  
  // all the operator overloaded ^u,x~nPXg  
} ; X\RTHlw']  
vn0*KIrX  
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。 Ka{Zoi]  
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: tYa8I/HpT  
KIJ[ cIw  
template < typename Right > o#6}?g.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zt0 zKXw  
  { it vdzPO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [_@OCiV5)  
} _AHVMsz@  
UC@"<$'C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T7'$A!c  
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。 Q2=~  
N/VIP0Kb  
template < typename T >   struct picker_maker 6'zy"UkH  
  { RoZV6U~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5yID%  
} ; iN*@f8gf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %-CC_R|0$  
  { 06$9Uz9  
typedef picker < T > result; l!,{bOZ  
} ; 0<9TyN6  
cj *4 XYu  
下面总的结构就有了: sTz*tSwQv  
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。 {9MYEN}FO  
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。 %54![-@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GZo4uwG@a  
至此链式操作完美实现。 f14c} YY  
yNL71>w4  
]u';zJ.  
七. 问题3 S)%x22sqf  
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。 pxj"<q`nw8  
|*$_eb  
template < typename T1, typename T2 > i}19$x.D`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R7i*f/m  
  { |sh  U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w6_}] &F  
} NL 37Y{b  
TfPx   
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: RAC-;~$WB  
(Wn'.|^%  
template < typename T1, typename T2 > V_* ^2c)  
struct result_2 Ou^dI  
  { %#,BvQz~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ar==@777j  
} ; i  *<,@*  
]Gr'Bt/  
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? |}; ~YMH  
这个差事就留给了holder自己。 e9d~Xi16KY  
    !Xm:$KH  
]^y}}y  
template < int Order > |1D`v9  
class holder; Dfea<5~^z  
template <> |j,Mof  
class holder < 1 > DQ)SMqOotw  
  { yrjm0BM#  
public : Ij+zR>P8=\  
template < typename T > jhLh~. 8  
  struct result_1 D1f=f88/}  
  { Nd6z81  
  typedef T & result; !cZsIcIe  
} ; }=U\v'%m  
template < typename T1, typename T2 > {x8`gP\H  
  struct result_2 j!s&yHE1  
  { ",}VB8K  
  typedef T1 & result; %_ ~[+ ~#  
} ; L6a8%%`  
template < typename T > 1jL?z6S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +FiV!nRkZ  
  { "a: ;  
  return (T & )r; `G'V9Xs(  
} Q-"FmD-Yw  
template < typename T1, typename T2 > 8<^,<?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *M"wH_cd  
  { *=v RX!sI,  
  return (T1 & )r1; ct  ZW7  
} s+[=nau('w  
} ; r#XDgZtI  
p})&Zl)V  
template <> +,MzD'(D  
class holder < 2 > BjH(E'K[b  
  { sJr$[?  
public : &0#qy9wx  
template < typename T > uk1IT4+  
  struct result_1 zm e:U![  
  { /nrDU*  
  typedef T & result; IOA{l N6  
} ; MwuH.# Ez  
template < typename T1, typename T2 > pK3cg|}  
  struct result_2 6+It>mnR  
  { WV8<gx`Q  
  typedef T2 & result; (p. 5J  
} ; L^=>)\R2$[  
template < typename T > ;7hf'k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WMg#pLc#  
  { BAxZR  
  return (T & )r; `jV0;sPd;  
} +?c&Gazi  
template < typename T1, typename T2 > H(pOR< `  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K9*K4'#R  
  { I@hC$o  
  return (T2 & )r2; MVdE7P  
} T1x$v,)8x  
} ; s8tI_h  
6G( k{S  
|6&"r&  
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> >。 'C[gcp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >uQ!B/C!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3*FktXmI}  
[iDa6mcth  
return l(i, j) = r(i, j); Tv(s?T6f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P017y&X  
F`-? 3]\3  
  return ( int & )i; lFB Ka ,6  
  return ( int & )j; wo*/{KFvh  
最后执行i = j; [0 W^|=#K  
可见,参数被正确的选择了。 9/nL3U@i1  
KR{kn[2|Q  
:!3P4?a  
 Pg`^EJ+  
fxc~5~$>  
八. 中期总结 M HgS5b2  
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: QJv,@@mu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %~6+=*(\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OyH:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h IGa);g  
9 /9,[A  
|C5i3?  
@ #V31im"N  
yX8F^iv[  
6/GhQ/T%D  
九. 简化 Sm-nb*ZyC  
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。 KYlWV<sR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <1hwXo  
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: wv1?v_4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oiklRf  
  +-*/&|^等 Vv zd>yII  
2. 返回引用。 SK-|O9Ki  
  =,各种复合赋值等 Y}4dW'  
3. 返回固定类型。 H-I*;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >f_D|;EV  
4. 原样返回。 9%)'QDVGLf  
  operator, ,,@_r&f:  
5. 返回解引用的类型。 X-t4irZ)  
  operator*(单目) dso\+s  
6. 返回地址。 'dBzv>ngD  
  operator&(单目) >;HXH^q  
7. 下表访问返回类型。 E6n;_{Se/S  
  operator[] 8y+Gvk:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *aTM3k)Zs  
  operator<<和operator>> 2*Gl|@~N  
Jq.26I=  
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。 |>[w $  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ytJ |jgp'  
71f]KalqL  
template < typename Left > n)pBK>+  
struct value_return 0{Tf;a<  
  { 7\jH?Zi  
template < typename T > OxqP:kM  
  struct result_1 `5x,N%9{  
  { gzw[^d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 15SIZ:Q  
} ; 9N9|hy  
/oWB7l&  
template < typename T1, typename T2 > z?V> ST  
  struct result_2 GTLlQy)'=  
  { 'X`\vTxB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L@v0C)  
} ; Y/{Z`}  
} ; Xf#uK\f  
aHb,4 wY  
smk0*m4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  {!x-kF_  
64zO%F*  
下面我们来剥离functor中的operator() Av/|={i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UY>{e>/H9  
^gv)[  
return l(t) op r(t) R|tjvp-[}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F2+lwycY  
return op l(t) *6k (xL  
return op l(t1, t2) ;/ p)vR  
return l(t) op rJZ-/]Xf!6  
return l(t1, t2) op !a1jc_  
return l(t)[r(t)] W;j*lII  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3{,Mpb@  
UIzk-.<  
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: 3):7mE(  
单目: return f(l(t), r(t)); R(x% <I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :Rq@%rL  
双目: return f(l(t)); bx`(d@  
return f(l(t1, t2)); XjL( V1  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,![C8il,  
BXm{x6\  
struct meta_divide hydn" 9;  
  { Jb_/c``  
template < typename T1, typename T2 > JCE364$$"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4yjAi@ /2  
  { XbG=H-|  
  return t1 / t2; v82@']IN  
} 7dxY07 yu  
} ; #16)7  
`\#Q r|GC  
这个工作可以让宏来做: jj.)$|&#`  
At.WBa3j%{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,ad~ 6.Z_)  
template < typename T1, typename T2 > \ *:)#'cenI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A@&+!sO  
以后可以直接用 Qb9) 1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5wr0+Xo  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Bxz{rR0XV  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %!LrC!6P4  
#O=^%C 7p  
<XGOcekG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l,pq;>c9a  
RrGS$<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D3BX[  
class unary_op : public Rettype hoeOdWI pf  
  { hg=\L5R  
    Left l; k&@JF@_TI  
public : w QwY_ _  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2VMau.eQ  
'U5 E{  
template < typename T > rJD>]3D5p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,O $F`0>9A  
      { m[]p IXc(  
      return FuncType::execute(l(t)); d.2   
    } ;/ >~|@  
7ugmZO}lL  
    template < typename T1, typename T2 >  Zna }h{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  LBw,tP  
      { WY0u9M4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q y$8!(  
    } &UQKZ.  
} ; _U/etlDTO  
V|<qO-#.  
l AE$HP'o  
同样还可以申明一个binary_op b< Pjmb+  
SAly~(r?/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _/ P"ulNb  
class binary_op : public Rettype 80l(,0`,  
  { HwM:bY N  
    Left l; &Lk@Xq1  
Right r; Z/:( *FC  
public : F_\\n#bv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >-EoE;s  
Ay"x<JB{U2  
template < typename T > )<IbQH|_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kZSe#'R's  
      { iTqv=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); # |w,^tV  
    } rS)7D  
$?ke "  
    template < typename T1, typename T2 > !Z<Z"R/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m6+2r D  
      { ,7 >_Lp_v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {l\v J#r:  
    } ~sMn/T*fv  
} ; %D e<H*  
LEHlfB#z`@  
3l5q?"$  
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 ax'Dp{Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nLdI>c9R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ag[yM  
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。 c\]h YKA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]V><gZ  
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。。。 ++Az~{W7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 BU]9eF!>h  
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) [<8<+lH=P  
下面是修改过的unary_op }^)M)8zS  
SYa!IL-B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %0fj~s;  
class unary_op f^m8 4o'  
  { YC*S;q  
Left l; #HM0s~^w&  
  z}u  
public : 9.SPxd~  
U%w ?muJW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nVs0$?}  
-`f JhQ|  
template < typename T > T"dWrtO  
  struct result_1 QP[w{T  
  { ^J@Y?CQl\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {Qlvj.Xw  
} ; RHVMlMX  
CO 5?UgA  
template < typename T1, typename T2 > 0^:O:X  
  struct result_2 &ATjDbW*(  
  { }g>&l.2X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]>*Z 1g;  
} ; =GFlaGD  
{9_CH<$W%U  
template < typename T1, typename T2 > 4`!(M]u=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jw"'ZW#W  
  { "sL#)<%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J&{E  
}  Ur]5AJ  
9K FWa0G  
template < typename T > olQ;XTa01F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k\zNh<^  
  { >E[cl\5$E  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6M259*ME  
} %hcY [F<  
6 )xm?RK  
} ; spd>.Cm`  
?ry`+nx  
#L BZ%%v  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]e)<CE2   
好啦,现在才真正完美了。 9J0m  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;Fp"]z!Qh+  
'.d el7s  
template < typename Right > au0)yg*V1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >qAQNX  
  { NWv1g{M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :;)K>g,b  
} UT]LF#.(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #Z (B4YO  
M2vYOg`t:c  
;`s/|v  
ze!7qeW  
;]vE"Mx$  
十. bind T4J (8!7  
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。 VY Va8[}  
先来分析一下一段例子 zcP_-q]1  
lE$X9yIt  
M(I 2M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0alm/or  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o}Dy\UfU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RzFv``g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~qco -b  
我们来写个简单的。 DoNbCVZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G|IO~o0+  
对于函数对象类的版本: I:bi8D6  
vezX/xD?  
template < typename Func > ^5j9WV  
struct functor_trait !W .ooy5(  
  { m~#98ZJ^  
typedef typename Func::result_type result_type; NR^z!+oSR  
} ; >$?$&+e}  
对于无参数函数的版本: Z?CmD ;W  
w*\)]bTs  
template < typename Ret > >%'|@75K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /nGsl<  
  { hJ+>Xm@@!  
typedef Ret result_type; yH@W6'.  
} ; ^hRos  
对于单参数函数的版本: lUUeM\  
|4ONGU*`E  
template < typename Ret, typename V1 > 0rjxWPc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7L? ~;;L$  
  { {b= ]JPE  
typedef Ret result_type; 2c_#q1/Z/  
} ; zF3fpEKe  
对于双参数函数的版本: |jO&qT]{  
OUS@)Tyh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zD7\Gv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g}P.ksM  
  { ;r"YZs&Xd  
typedef Ret result_type; ^szCf|SM  
} ; K"#np!Y)  
等等。。。 V!a\:%#^Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @/E5$mX`  
O: :X$O7  
template < typename Func > e>z3 \4  
struct func_return pDrM8)r  
  { \h,S1KmIBD  
template < typename T > /\_0daUx  
  struct result_1 oCXBek?\  
  { >z.o?F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $ R,7#7bG  
} ; 31Y+bxQ  
PIsMx-i0  
template < typename T1, typename T2 > bL]*K$  
  struct result_2 qOqQt=ObU  
  { w=e~ M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WENPS*0oS]  
} ; ZG H2  
} ; 7rbl+:y2  
K p ~x  
p4*VE5[?_+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o} YFDYi  
|!aMj8i2  
template < typename Func, typename aPicker > Jp=ur)Dj  
class binder_1 Ky|dRbK,  
  { @s b\0}  
Func fn; VSL6tQp  
aPicker pk; "U4Sn'&h@  
public : 4b,N"w{v  
{%)bxk6  
template < typename T > Z)~.OqRw]  
  struct result_1 aP>%iRk'J!  
  { )lTkqz8v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wm=!tx\`k  
} ; =3_I;L w  
^Z$%OM,  
template < typename T1, typename T2 > Y?{L:4cRX  
  struct result_2 j7?53e  
  { hg/G7Ur"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KtG|m'\D  
} ; Uw8O"}U8  
4'cdV0]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t"cGv32b  
Pe EC|&x  
template < typename T > y9cW&rDH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hl(M0cxEWP  
  { ' jf$3  
  return fn(pk(t)); "W?<BpV~@!  
} +ng8!k  
template < typename T1, typename T2 > )[.FUx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $8kc1Q  
  { G&I\Za;   
  return fn(pk(t1, t2)); C4 H M  
} @{ _[bKg  
} ; -R?~Yysd7K  
+[<|TT  
6FFQoE|n  
一目了然不是么? a^ hDxeG  
最后实现bind xX.fN7[  
Y6~/H  
s5_[[:c=^  
template < typename Func, typename aPicker > 'vq-~y5^#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $,ZBK6CT  
  { j7IX"O%f\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (C dx7v2Nh  
} {*RyT.J  
w] i&N1i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0>} FNRC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 h:\WW;s[B  
dO =fbmK  
十一. phoenix u[5*RTE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TcPYDAa  
5V;BimI  
for_each(v.begin(), v.end(), b_+dNoB  
( 9*pH[vH  
do_ 3J%(2}{y  
[ 4E/Q+^?  
  cout << _1 <<   " , " aKkL0 D  
] 2I(b ad  
.while_( -- _1), |75>8;  
cout << var( " \n " ) F)Oe;z6  
) 9%55R >s$  
); FR"yGx#$  
q,w8ca 4~y  
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: r`Y[XzT9  
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 *8{PoD   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ByqB4Hv2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wqEO+7)S  
f_2tMiy 5  
iOXxxP%#  
template < typename Cond, typename Actor > *{5p/}p  
class do_while iPgewjx  
  { 29p`G1n  
Cond cd; \X1?,gV_  
Actor act; Q}zAC2@L  
public : /UtCJMQ  
template < typename T > Sqw:U|h\FS  
  struct result_1 2Hl0besm  
  { >={?H?C  
  typedef int result_type; s$Z zS2d  
} ; xXkP(^ Y  
`p0+j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ++=t|ZS U  
]Y@Db5S$T  
template < typename T > Z3X/SQ'0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EX zA(igS  
  { GG@GjP<_  
  do sx7;G^93  
    { [*^` rQ  
  act(t); "O@L IR7  
  } /o%J / |  
  while (cd(t)); rV;X1x}l  
  return   0 ; r1dP9MT\8  
} ]U?)_P@}  
} ; ,tqMMBwC~_  
3Run.Gv\  
BSU%.tmI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8ExEhBX8  
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。 )%H@.;cD_r  
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。 k<xPg5  
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。 [HNWM/ff7+  
下面就是产生这个functor的类: Xo^P=uf%  
7:iTx;,v  
_gDEIoBp  
template < typename Actor > eb%`ox@&  
class do_while_actor 5M6`\LyU  
  { 9C9>V]  
Actor act; 3Ov? kWFO  
public : Ne>yFl"u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !Q(xA,p  
j8gw]V/B:  
template < typename Cond > +$_.${uwV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y.FqWJP=p  
} ; n~`1KC4  
zb<YYJ]  
OAx5 LTd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;QZ}$8D6Q  
最后,是那个do_ E&js`24 &  
@q8h'@sX  
4R<bfZ43  
class do_while_invoker y8~/EyY|^  
  { (|Zah1k&]  
public : e0rh~@E  
template < typename Actor > Qy< ~{6V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q)vf>LwC2S  
  { vSyR% j  
  return do_while_actor < Actor > (act); YS$42J_T  
} &?[uY5Mk  
} do_; <WPLjgtn3  
b{X,0a{*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6yU#;|6d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |t<Uh,Bt  
最后来说说怎么处理break和continue /<"<N<X  
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。  Y7q=]  
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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