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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =2-!ay:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  ! n@*6  
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, !yxb=>A  
k;aV4 0N9  
++b1VBP  
f]N.$,:$  
  class filler T_T@0`7  
  { !{hC99q6  
public : c -1Hxd YD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~CTe5PX c  
} ; zB,Vi-)vH  
V)HX+D>  
P[E:=p  
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: fcDiYJC*  
j A/xe  
(A@~]N ,U/  
Z+# =]Kw)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o u%Xnk~  
Q[5j5vry  
^o;f~6#17  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kH&KE5  
(~}P.?C8  
G:u-C<^'  
AHg:`Wjv-  
二. 战前分析 /E(319u_  
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。 mPhrMcL  
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 SEf:u  
"Q{)H8,E)x  
<m") 2dJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H);O.m  
  /* --------------------------------------------- */ sR(or=ub~  
vector < int *> vp( 10 ); m6'VMW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s"tyCDc.c  
/* --------------------------------------------- */ v$H=~m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >%x N?%  
/* --------------------------------------------- */ fMGL1VN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nu'r `  
  /* --------------------------------------------- */ e|6kgj3/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :[hZn/  
/* --------------------------------------------- */ e7T}*Up  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +`y{r^xD  
{xW HKsI>,  
`,-w+3?Al  
Wc6Jgpl  
看了之后,我们可以思考一些问题: %3"xn!'vf  
1._1, _2是什么? k PuY[~i%  
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。 \w;d4r8x  
2._1 = 1是在做什么? ;F)j,Ywi)H  
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。 QJeL&mf  
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。 LIm{Y`XU  
<FaF67[Q  
B~\mr{|u  
三. 动工 ](^$5Am  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]g/:lS4  
ef !@|2  
mgO D J  
P@LFX[HtM  
template < typename T > O %x<  
class assignment [:vH_(|  
  { ^( w%m#  
T value; 5uo?KSX%  
public : u ZzO$e  
assignment( const T & v) : value(v) {} H K]-QTEn  
template < typename T2 > pJnT \~o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NU]+ {7  
} ; "L?h@8sa  
o7_*#5rD  
@ )bCh(u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D90.z"N\i9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~2HlAU))<&  
 BVJ6U[h`  
5o v F$qn  
D7X8yv1  
  class holder N9 SC\  
  { vS@;D7ep  
public : PG51+#  
template < typename T > 9)y7K%b0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Fl{@B*3@w  
  { bi@z<Xm%  
  return assignment < T > (t); :!'!V>#g  
} ?j'Nx_RoX  
} ; FZk=-.Hk  
%ZKP d8  
'<$!?="  
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: [Yi;k,F:  
}|KNw*h $  
  static holder _1; @zQ.d{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d ynq)lf  
g-4m.;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yA+ NRWWj  
而不用手动写一个函数对象。 88]4 GVi  
ekR/X  
r bfIH":  
B_kjy=]O.  
四. 问题分析 3QD+&9{D  
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。 qcmf*Yl:v  
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。 [. rULQl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iNlY\67sW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2#i*'.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4\#b@1]}  
EC:u;2f!  
五. 问题1:一致性 p%ve1>c  
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?| VR'R7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '5f6 M^}|2  
;2&ym)`  
struct holder N=vb*3ECg  
  { 0gIJ&h6*f  
  // ]Yw/}GKB  
  template < typename T > p;x3gc;0  
T &   operator ()( const T & r) const Ic<J]+Xq  
  { D#.N)@\  
  return (T & )r; /b;GC-"v  
} *WQl#JAr  
} ; ii)DOq#2  
[( O*W  
这样的话assignment也必须相应改动: .Fl5b}C(  
a,/wqX  
template < typename Left, typename Right > 'gaa@ !bg  
class assignment M^6!{c=MIi  
  { 5McOSy  
Left l; U65a _dakk  
Right r; *"HA=-Z;  
public : E S>iM)M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [YTOrN  
template < typename T2 > W,D$=Bg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #}lq2!f6  
} ; !vY5X2?tr,  
/[FES 78p  
同时,holder的operator=也需要改动: myvn@OsEw  
32S5Ai@Cd"  
template < typename T > m"|AD/2;(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o3ZqPk]al  
  { te*|>NRS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,|7!/]0&  
} &OXWD]5$6  
G@(ukt`0}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 TIIwq H+h.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A`I;m0<  
4e!>A  
return l(rhs) = r; !iHJ!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z37%jdr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B*-A erdH  
g,O3\jjQ  
template < typename Tp > jTh^#Q  
class constant_t g.:b\JE`  
  { C]f`  
  const Tp t; |'SgGg=E  
public : -]-?>gkN5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tB<2mjg  
template < typename T > v-MrurQ4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v K7J;U+cJ  
  { ?AlTQL~c  
  return t; )*m#RqLQ8  
} gwQk M4  
} ; ~]l T>|X  
C%ZSsp u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *S?vw'n  
下面就可以修改holder的operator=了 abczW[\  
BK[ YX)  
template < typename T > 9C"d7--  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ';J><z{>  
  { {sR|W:fS$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 79y'PFSms  
} b'mp$lt!  
[CAV"u)0  
同时也要修改assignment的operator() sI% =G3o=  
rl0|)j  
template < typename T2 > N NTUl$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5n#@,V.O/  
现在代码看起来就很一致了。 WW.amv/[a  
AZ'"Ua  
六. 问题2:链式操作 UPr8Q^wm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QZO9CLX 8k  
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。 J.g4I|{  
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。 ,>vI|p,/G*  
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。 :h!&.FB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;R4qE$u2^  
bi<?m^j  
template < typename T > JXNfE,_  
struct result_1  #-^y9B  
  { l6y*SW5+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Uoqt  
} ; wx*)7Y*  
 o8h1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /q\{OsrX  
a]%>7yr4  
template < typename T > e nw7?|(  
struct   ref 3w!,@=.q  
  { >ZjGs8&  
typedef T & reference; C0#"U f  
} ; X ^\kI1  
template < typename T > cfrvx^,2&  
struct   ref < T &> n1;y"`gHk  
  { 3B6"T;_  
typedef T & reference; v9S1<|jN  
} ; fo$A c  
bPhbd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fd&=\~1_$  
YjTA+1}  
template < typename T > n+94./Mh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MET"s.v  
  { G&f~A;'7k  
  return l(t) = r(t); go[(N6hN  
} X{-[ E^X  
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。 Vv<Tjr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hn p-x3  
=0gfGwD{  
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 - )brq3L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o9 g0fC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |-! yKB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Im0#_ \  
最后的布局是: *j/[5J0'M  
                Add -)dS`hM  
              /   \ Ua](o H  
            Divide   5 lMW4SRk1C  
            /   \ yw{;Qm2\7  
          _1     3 C?h`i ^ >2  
似乎一切都解决了?不。 pQ/ bIuq  
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。 #nS[]UbwZ  
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。 0*umf .R  
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: 1}>uY  
%^VQw!  
template < typename Right > 9p '#a:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A\S1{JrR  
Right & rt) const MRZ/%OZ.  
  { VfON{ 1g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cJQ&#u  
} 1-6[KBQ8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S`v+rQjW  
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。 FaVeP%v  
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。 gXThdNU4G  
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^t@hl  
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。 {24Y1ohK  
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? @w]z"UCwV@  
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: di,?`  
Xj+oV  
template < class Action > n>-"\cjV  
class picker : public Action ^+)q@{\8Y  
  { $4Ko  
public : I'$}n$UvZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Mq [|w2.  
  // all the operator overloaded `E4OgO  
} ; 1;$8=j2  
$,v[<T`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 !(L\X'jH  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: sM0o,l(5  
oPVyLD  
template < typename Right > QTKN6P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z')zV oW,  
  { /H m), 9NN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v?S~ =$.  
} xM6v0Ua  
#{]Yw}m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UvPD/qu$8D  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 'CkN  
j^&{5s  
template < typename T >   struct picker_maker Il&}4#:  
  { 8fI&-uP{g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; LNR~F_64Q  
} ; { 95u^S=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ml Bw=Nr  
  { !`VC4o  
typedef picker < T > result; tq^d1b(j4  
} ; wWU5]v  
o"5[~$O  
下面总的结构就有了: oF9c>^s  
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。  #Lq{_Y  
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。 ^%<t^sE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !"e~HZmr  
至此链式操作完美实现。 OYC\+ =  
4EB&Zmg[K  
YEB@p.  
七. 问题3  :Ky *AI  
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。 eJm7}\/6`  
buv*qPO  
template < typename T1, typename T2 > "Nx3_mQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =cN! h"C[  
  { _=\=oC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /e0cx:.w  
} \h&ui]V  
:1O1I2L0  
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: /V% ]lmxQ  
AvNU\$B4aG  
template < typename T1, typename T2 > ]XAJ|[]sj*  
struct result_2 %}*0l8y  
  { 6uAo0+-k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4\6-sL?rW  
} ; S ;; Z  
8% ;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? O^AF+c\n  
这个差事就留给了holder自己。 cIIt ;q[  
    [3#A)#kWm  
e~wJO~  
template < int Order > /K WR08ftp  
class holder; uDZ$'a  
template <> 7w U$P  
class holder < 1 > 4[eQ5$CB<u  
  { s.)nS $  
public : eyiGe1^C  
template < typename T > ?<#2raH-  
  struct result_1 Rt{`v<  
  { =CE(M},d  
  typedef T & result; fzVU9BU  
} ; K[XFJ9  
template < typename T1, typename T2 > )E2^G)J$W  
  struct result_2 i{$h]D_fD  
  { ,z1fiq  
  typedef T1 & result; DG&[.dR+  
} ; JvZNr?_w%  
template < typename T > Jrkj foN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $m:4'r  
  { j+_pF<$f:  
  return (T & )r; 4&+;n[D  
} B:pIzCP  
template < typename T1, typename T2 > (xJZeY)-b^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L,XWX8  
  { jb~/>I^1  
  return (T1 & )r1; H$/r{gfg^  
} h]#wwJF  
} ; 7fOk]Yl[  
>+ZD 6l/  
template <> 4ZZ/R?AiK  
class holder < 2 > gDmwJr  
  { Nm 0kMq|h  
public : zgdOugmmt_  
template < typename T > {Y%X  
  struct result_1 Z{|U!tn  
  { XU}|Ud562  
  typedef T & result; UBUZ}ZIbN  
} ;  pzMli ^  
template < typename T1, typename T2 > .Fy f4^0  
  struct result_2 Uv-xP(X  
  { osJ;"B36  
  typedef T2 & result; r`THOj\cM  
} ; j|u6TG  
template < typename T > 3']yjj(gHr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Use`E  
  { !*?Ss  
  return (T & )r; "o*zZ;>^  
} 3KF[ v{  
template < typename T1, typename T2 > k]n=7vw;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +;}XWV  
  { f8Xe%"<  
  return (T2 & )r2; s57-<&@J9  
} @CSTp6{y  
} ; #NAlje(7  
95,{40;X7  
-1Luyuy/`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0#}@- e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X:*Ut3"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q &Rj)1!  
Daa2.*  
return l(i, j) = r(i, j); NC*h7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y<G@7?   
EcA@bZ0  
  return ( int & )i; ?w}E/(r  
  return ( int & )j; *CA7 {2CX  
最后执行i = j; Ba$Ibq,r/  
可见,参数被正确的选择了。 #K3A{ jb,  
a;a2x .<  
CaZ{UGokL  
ccWz,[  
p2|BbC\N  
八. 中期总结 EH'?wh|Yp  
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: TB]B l.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0;Y|Ua[G+~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x+}6qfc$9k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :eK;:pN  
QES[/i +  
L`yyn/2>  
G_wzUk=L  
HR85!S`  
rurC! -  
九. 简化 4s<*rKm~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 pcM'j#;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d1c_F~h<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: W*q[f!@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !O=J8;oLk  
  +-*/&|^等 Z#wmEc.}C  
2. 返回引用。 ^/Id!Y7  
  =,各种复合赋值等 eD0Rv0BV^  
3. 返回固定类型。 lO-:[@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *pMgjr  
4. 原样返回。 9w -t9X>X  
  operator, )fz)Rrr  
5. 返回解引用的类型。 SC~cryb  
  operator*(单目) Ks.pb !r  
6. 返回地址。 @`N)`u85[  
  operator&(单目) T4`.rnzyRb  
7. 下表访问返回类型。 mAk@Q|u  
  operator[] .1u"16_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <;d?E%`  
  operator<<和operator>> &Bbs\ ;  
a G^kL  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 54kd>)|"ag  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S6 F28 d[j  
u-zl-?Ne  
template < typename Left > 2\ /(!n  
struct value_return =N,Mmz%  
  { So*Q8`"-.  
template < typename T > klG]PUzd  
  struct result_1 3S-nsMs.  
  { .c'EXuI7),  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~y+QL{P4~  
} ; %C%~f {4  
T`{W$ 4XS  
template < typename T1, typename T2 > FO{K=9O  
  struct result_2 Be{7Rj v  
  { OLc/Vij;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )o'&f"/  
} ; $X~4J  
} ; [X.sCl|  
DfFsCTu  
L  &F0^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -I.OvzQ*  
w!7f*  
下面我们来剥离functor中的operator() ?]}1FP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xBhfC!AK}  
>3 Q%Yn  
return l(t) op r(t) o$>A;<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) " 1YARGu  
return op l(t) tL1"Dt>  
return op l(t1, t2) u>j:8lhtV  
return l(t) op x68$?CD  
return l(t1, t2) op :] Jwcp  
return l(t)[r(t)] #$xiqL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0n S69tH  
}"j7Qy)cs  
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: A-vK0l+  
单目: return f(l(t), r(t)); \?-`?QPux  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PNLtpixZ  
双目: return f(l(t)); ~/J:p5?L  
return f(l(t1, t2)); Mg]q^T.a  
下面就是f的实现,以operator/为例 S(jbPQT  
\$ L2xd  
struct meta_divide :tY ;K2wDM  
  { LuS] D%  
template < typename T1, typename T2 > %ci/(wL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @cNX\$J  
  { ]R/VE"-  
  return t1 / t2; 6X5`npf  
} Hd6g0  
} ; DG&14c>g  
>Liv].  
这个工作可以让宏来做: -tWkN^j8+  
^1M:wX r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XCO{}wU)>  
template < typename T1, typename T2 > \  L2[|g~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oJw~g [  
以后可以直接用 /"+ n{*9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0"$Ui#r`  
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 bNR}Mk]?  
(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。。。) ~WK>+T,%  
"q4c[dna  
;w@PnY  
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 A/Kw"l>  
l9XK;0R9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =h^cfyj  
class unary_op : public Rettype HONrt|c  
  { I~EQuQ>=  
    Left l; KFBo1^9N  
public : (Vglcj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =jjUwcl  
nmp(%;<exN  
template < typename T > 6|3$43J,F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L)JpMf0  
      { .w^M?}dx  
      return FuncType::execute(l(t)); /u{ 9UR[g  
    }  L3P_  
=NwmhV  
    template < typename T1, typename T2 > Me[T=Tt`@w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Ya]N+r*  
      { ^EE 3E'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E^_P  
    } x]lv:m\)jT  
} ; w1EYXe  
S P)$K=  
=1fO"|L  
同样还可以申明一个binary_op g<O*4 ]=  
-Y%#z'^-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {XiBRs e  
class binary_op : public Rettype ncf=S(G+  
  { e&?o  
    Left l; P9v N5|"M  
Right r; Z3Os9X9p  
public : Se qnO.\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^?(A|krFg  
g PogV(V  
template < typename T > ~hPp)- A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9*2A}dH  
      { .Y[sQO~%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _Dl!iV05:  
    } e~jw YImA  
'WkDp a  
    template < typename T1, typename T2 > 'n% Ac&kk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7(lR$,bE;=  
      { *; . l/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LF?83P,UJ#  
    } Zso&.IATng  
} ; /rN%y  
iD#HB o  
nJ |O,*`O  
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 T;X8T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X64OX9:YF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]0.? 1se  
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。 n!~mdI&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S/v+7oT  
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。。。 JyWBLi;Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r 11:T3  
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) %m1k^  
下面是修改过的unary_op c%c/mata?  
 (-DA%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (nfra,'  
class unary_op \9dSI  
  { +J3 0OT8  
Left l; =XsdR?C  
  m{Jo'*%8f  
public : y^_ 'g2H  
,$@nbS{Q]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H[?~u+  
ja*k\w{U'  
template < typename T > tJo,^fdfv  
  struct result_1 zd AqGQfc  
  { F;Ms6 "K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =cE:,z ;g  
} ; R4GmUCKB=  
2j8^Z  
template < typename T1, typename T2 > 5OP$n]|(  
  struct result_2 gBz$RfyF  
  { Ac!,#Fq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )[Bwr bn  
} ; rMAH YH9  
>HO{gaRM  
template < typename T1, typename T2 > Y ::\;s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XbdoTriE  
  { |9ro&KA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YJ_`[LnL  
} j|!.K|9B  
JCZ"#8M3  
template < typename T > &x19]?D"+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '{WYho!  
  { 5"xZ'M~=  
  return OpClass::execute(lt(t)); j>X;a39|  
} 4a]m=]Hm  
4&;.>{ :;  
} ; BFmYbK  
zvB!=  
E"!C3SC [  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  c'?4*O  
好啦,现在才真正完美了。 Cr|v3Y#h'  
现在在picker里面就可以这么添加了: QIQ }ia  
iaBy/!i  
template < typename Right > 2MwR jh_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B MU@J  
  { 0:UK)t)3I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D(xgadr  
} , "w`,c>!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5\1Z"?  
#=/eu=  
Y, K): ~T  
^/\OS@CT\  
px5~D(N  
十. bind 9{@#tx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 IQ[ ?ej3W  
先来分析一下一段例子 ZK<kn8JJ  
T677d.zaT  
4q o4g+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9'F-D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6dQa|ACX_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u38FY@U$  
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。 JmdXh/X  
我们来写个简单的。 rhY>aj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .b>1u3  
对于函数对象类的版本: R)?b\VK2$  
<cG .V |B  
template < typename Func > "GoNTM5h  
struct functor_trait qCK)FOU  
  { [C d"@!yA  
typedef typename Func::result_type result_type; ^ a%U *>P  
} ; M"[s5=:Lo  
对于无参数函数的版本:  b<v\  
) ?rJKr[`  
template < typename Ret > Ao)hb4ex  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1L1_x'tT%  
  { FrD.{(/~  
typedef Ret result_type; f 'aQ T  
} ; ']^e,9=Q  
对于单参数函数的版本: G|FF  
' 8`{u[:  
template < typename Ret, typename V1 > I$0JAy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |gEA.} pY  
  { R_ J=x  
typedef Ret result_type; 3U=q3{%1  
} ; `EVTlq@<  
对于双参数函数的版本: j-|YE?AA  
GXB4&Q!C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RL/~E xYC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BX$t |t;!m  
  { Y W_E,A>h  
typedef Ret result_type; :0>wm@qCQ  
} ; v<bq1QG  
等等。。。 `HU`=a&d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0 z{S@  
n m(yFX?=  
template < typename Func > f" Yj'`6  
struct func_return j{N;2#.u  
  { @<Au|l`  
template < typename T > Ls#pe  
  struct result_1 i.2O~30ST  
  { ~L Gkc t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ElAJR4'{*i  
} ; adtK$@Yeg  
B' 6^E#9  
template < typename T1, typename T2 > hk4f)z  
  struct result_2 ?cdSZ'49[  
  { %Q"zU9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0?l|A1I%   
} ; Y9~;6fg  
} ; k9UmTvX  
:Bp{yUgi@  
M`\c'|i/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '"QC^Joz  
{n%-^9b1{&  
template < typename Func, typename aPicker > |o~<Ti6]  
class binder_1 "T5?<c  
  { :/ns/~5xa:  
Func fn; Ne*I$T 5  
aPicker pk; xjOy3_Js  
public : bT-(lIU  
J]ivIQ  
template < typename T > |#R;pEn  
  struct result_1 DrbjqQL+.  
  { =N01!?{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A@*P4E`xp  
} ; W ]5kM~Q@  
@va{&i`%A7  
template < typename T1, typename T2 > b_ Sh#d&  
  struct result_2 0TU~Q  
  { udB:ys  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'GQ1;9A57  
} ; vq_W zxaG  
K,tmh1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R?+Eo(0q,  
eJ)Bs20Q  
template < typename T > g. f!Uc{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N'Va&"&73>  
  { "[@-p  
  return fn(pk(t)); 7;Km J}$  
} |Z6rP-  
template < typename T1, typename T2 > T :CsYj1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $f>Mz|j  
  { `ea;qWy  
  return fn(pk(t1, t2)); u(02{V  
} lT$Vv= M  
} ; tr7FV1p  
&9PzBc  
AM##:4   
一目了然不是么? yXY8 o E  
最后实现bind TJ7on.;  
lE08UEk1i  
}txHuq1Q.  
template < typename Func, typename aPicker > K"eR 6_ k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $;7?w-.  
  { ;3Fgy8 T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eB/3MUz1  
} VJD$nh #M5  
k]Y+C@g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `y0ZFh1>X  
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。 00?^!';  
&bh?jW  
十一. phoenix K>Fo+f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: En+4@BC  
gd.P%KC!g  
for_each(v.begin(), v.end(), @z$V(}(O^  
( ) !3XM  
do_ Cst\_j  
[ `kyr\+hp  
  cout << _1 <<   " , " =Xm [  
] 9g >]m 6  
.while_( -- _1), 8U\;N  
cout << var( " \n " ) u%a2"G|  
) 0@,,YZ f  
); X"J79?5  
Ts0.Ck  
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: M]jzbJ3Q  
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 $ePAsJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~6!=_"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p}uL%:Vr  
)8ctNpQt  
9/D+6hJ]:  
template < typename Cond, typename Actor > go6Hb>  
class do_while y&lj+j  
  { P\iw[m7O  
Cond cd; P^v`5v  
Actor act; .,l ?z  
public : =Z2U  
template < typename T > Xo(K*eIN  
  struct result_1 6 )0$UW  
  { WXNJc  
  typedef int result_type; nfy"M),et  
} ; ?Z( 6..&  
-}2q-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CeR4's7  
#E5#{bra  
template < typename T > \`{ YqOT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >~TLgq*  
  { XIJ>\ RF  
  do -:pLlN-f  
    { itX<!  
  act(t); Mz40([{  
  } PQ@(p%   
  while (cd(t)); [rU8%  
  return   0 ; ?.|qRzWL  
} /,2Em>  
} ; iK(n'X5i  
Mh>^~;  
r&0v,WSp&S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). azPFKg +  
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。 eXnMS!g%Z  
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。 7 -gt V#  
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。 -[`,MZf   
下面就是产生这个functor的类: 0u QqPF t  
JmWN/mx  
-} 9ZZ#K  
template < typename Actor > "J, ErnM  
class do_while_actor $oq&uL  
  { Nk86Y2h  
Actor act; z^{VqC*o+  
public : H1 n`A#6?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u` `FD  
"^zxq5u  
template < typename Cond > Z)|*mJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E$4\Yc)(AL  
} ; _4owxYSDke  
<2diO=  
}c| Xr^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [#)-F_S  
最后,是那个do_ |6"zIHvtc  
D"bLJ j/!  
DWHl,w;[z`  
class do_while_invoker /=lrdp!a  
  { ;,JCA# N  
public : _&.CI6  
template < typename Actor > 8> T '  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t 4{{5U'\  
  { i~ n>dc YW  
  return do_while_actor < Actor > (act); u <%,Ql  
} d.% Vm&3  
} do_; hi*\5(uH  
rQ;m|@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cDxjD5E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  PZf^r  
最后来说说怎么处理break和continue jToA"udW/  
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。 9@Cqg5Kx'  
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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