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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zIu1oF4[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^#nAS2w7U  
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, W|:WAxJ*d  
u URf  
=#W6+=YN8  
E:2Or~  
  class filler 2n\EZ  
  { ="V6z$N  
public : ^Kn}{m/3Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Hxjh P(  
} ; },l3N K  
[|vd r.  
J( 0c#}d  
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: dP82bk/e  
#soWX_>  
d;`JDT  
8"+Kz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !(/dbHB  
sPut@4[S  
`,J\E<4J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '2eggX%  
2vynz,^ET  
,a}+Jj{  
>y5~:L  
二. 战前分析 Ls( &.  
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。 vForj*Xo  
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 ikUG`F%W  
"lB[IB)  
6:H@= fEv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _k&vW(O=:  
  /* --------------------------------------------- */ X4gs{kx}|  
vector < int *> vp( 10 ); d-X<+&VZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |Gz(q4  
/* --------------------------------------------- */ yN9/'c~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ol-U%J  
/* --------------------------------------------- */ fnB[b[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QN":Qk(,q  
  /* --------------------------------------------- */ g/eE^o ~;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NbH;@R)L  
/* --------------------------------------------- */ P9BShC5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); umI@ej+D  
O|d"0P  
A|7%j0T  
6YNd;,it>p  
看了之后,我们可以思考一些问题: S/V%<<[>p]  
1._1, _2是什么? EjrK.|I0  
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。 ",Mr+;;:[  
2._1 = 1是在做什么? .r 4 *?>  
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。 Kqm2TMO]>V  
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。 4S5U|n  
jBb:)  
''tCtG" Xi  
三. 动工 \(C6|-:GY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G0)}?5L1J  
~7ZWtg;B  
n&1q*  
?L x*MJZ  
template < typename T > ^M0  
class assignment \,D>zF  
  { {u~JR(C:  
T value; 6Z.Fyte  
public : >P@g].Q-  
assignment( const T & v) : value(v) {} FF#T"y0Y  
template < typename T2 > HAwdu1$8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c^3,e/H  
} ; _0}u0fk  
,+~8R"  
m~04I~8vk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y \Gx|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &n9&k Em  
]n}aePl}oU  
#zRHYZc'T|  
F_G .$a Cc  
  class holder agt/;>q\~  
  { 6%it`A8}  
public : H-\Ym}BGu  
template < typename T > GXG 7P,p,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `R;i1/  
  { .+A)^A  
  return assignment < T > (t); fqjBor}  
} (@->AJF1\  
} ; ,?P<=M  
$GP66Ev  
:{+~i.*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p4V*%A&w  
wx^Det  
  static holder _1; i\<S ;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E;}&2 a  
!wN2BCSY@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Idb*,l|<  
而不用手动写一个函数对象。 BmKf%:l}  
G9NI`]k  
-0UR%R7q  
|.VSw  
四. 问题分析 !B 4zU:d  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8OKG@hc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 FRuPv6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }f;WYz5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ugNt7P,^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `6)(Fk--"  
1Y87_o'd  
五. 问题1:一致性 n&Ckfo_D  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &#L C'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jYi,oE  
6#7hMQ0&;O  
struct holder yUj`vu 2  
  { i,h30J  
  // ~n- Px)  
  template < typename T > ?TeozhUY  
T &   operator ()( const T & r) const #B<EMGH  
  { ?HJh;96B  
  return (T & )r; OKAU*}_  
} ele@xl  
} ; yAfwQ$Ll7  
Asv]2> x  
这样的话assignment也必须相应改动: ~4khIz  
)i}j\";>L  
template < typename Left, typename Right > I% u 2 ce  
class assignment 0CX,"d_T,  
  { n1J u =C  
Left l; yI 2UmhA  
Right r; &EqLF  
public : R|n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z3y{0<3  
template < typename T2 > GuO}CQs^W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } < mQXS87  
} ; (oi:lC@h*  
!{g<RS( c  
同时,holder的operator=也需要改动: \= v.$u"c  
4~,Z 'k  
template < typename T > hE|P|0U,n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l::q F 0  
  { o5bp~.m<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J-hJqR*;K  
} G9f6'5 O  
zbmC? 2$  
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。 xIGq+yd(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #7 3pryXV  
SI=$s>1  
return l(rhs) = r; oT-gZedW(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <{isWEW9]3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !?nbB2,  
{4D`VfX_  
template < typename Tp > m+0yf(w  
class constant_t ;cXw;$&D  
  { v>_@D@pr  
  const Tp t; XVqOiv)  
public : C(ij_>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vkIIuNdDlx  
template < typename T > n9'3~qVZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E+aePoU  
  { VHxBs  
  return t; t(u2%R4<d  
} w*-42r3,'  
} ; |NuMDVd+s  
e9o\qEm   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^ Oh  
下面就可以修改holder的operator=了 F_Y]>,U  
P.y +jyu  
template < typename T > 3YHEH\60^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i "h\*B=  
  { 'X;cgAq8(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h[W`P%xZ  
} hzo> :U  
N d].(_  
同时也要修改assignment的operator() 'JOUx_@z  
GC')50T J  
template < typename T2 > Ymz/:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V|8'3=Z=  
现在代码看起来就很一致了。 rYb5#aT[  
YvJFZ_faX  
六. 问题2:链式操作 #L*\^ c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `HX:U3/  
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。 8A#,*@V[  
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。 Pk;\^DRC  
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。 ], lLD UZ\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (/A.,8Ad  
Sq5,}oT_{j  
template < typename T > f/)Y {kS6  
struct result_1 $ VT)  
  { M+ +Dk7B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6u, g  
} ; |p:4s"NT  
B4y_{V  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P T;{U<5  
7m2iL#5[  
template < typename T > ,X|Oe@/  
struct   ref 2 R\K!e  
  { zG9FO/@av  
typedef T & reference; 1dN/H)]  
} ; QLJ\>  
template < typename T > 1CC0]pyHX  
struct   ref < T &> ji/`OS-iq  
  { xrf|c  
typedef T & reference; 2u]G]: ml  
} ; 'gY?=,dF>  
RdX+:!lD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qw0k-t0=4  
2+&;jgBP  
template < typename T > BZ?w}%-MO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Nw"df=,{  
  { K*:=d }^  
  return l(t) = r(t); QD-\'Bp/X  
} /dCsZA  
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。 && ]ix3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -b!?9T?}  
1K/HVj+'.  
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 #6M |T+ =  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (-S^L'v62v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^]o H}lwO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 - |p eD L  
最后的布局是: .rBU"Rbo  
                Add H,D5)1Uu  
              /   \ |sGJum&=  
            Divide   5 Uh0g !zzp  
            /   \ ;pm/nu  
          _1     3 &k'<xW?x  
似乎一切都解决了?不。 :}NheRi  
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。 #w''WOk@ZG  
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。 &<><4MQ  
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: 6$OmOCA%  
{J"]tx9 ]  
template < typename Right > eBa#Z1Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qlM<X?  
Right & rt) const ?GX@&_  
  { >~ *wPoW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r`- 8+"P  
} S:{xx`6K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 reR@@O  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qb;b.P?~D$  
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&4{}/  
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。 3^P;mQ$p1  
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。 2=?3MXcjy  
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? &B5&:ib1D  
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: S0StC$$1  
Bvvja C  
template < class Action > fTpG>*{p  
class picker : public Action ^U?Ac=  
  { F=Xb_Gd`  
public : ^W sgAyCB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aEzf*a|fSV  
  // all the operator overloaded |fyzb=Lg  
} ; kB?/_a`]  
T 9`AL  
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。 ~0+<-T  
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: Y;R,ph.a  
(Q*x"G#4>  
template < typename Right > k5>UAea_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tQG'f*4  
  { bLS10^g5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3XB`|\:  
} $hc=H  
\s[L=^!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (Zx--2lc  
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。 -uN{28;@  
#)n$Q^9&  
template < typename T >   struct picker_maker 13 h,V]ak  
  { ,~,q 0PA7J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XzIC~}  
} ; [f\Jcjc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pq]z%\$u  
  { 2ZV; GS#  
typedef picker < T > result; D5xQ  
} ; p*<I_QM!  
D?%[du:V  
下面总的结构就有了: M._E$y,5  
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。 Q7e4MKy7  
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。 <B T18u\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |%5pzYe  
至此链式操作完美实现。 59$PWfi-\  
S0OL;[*.  
a~@f,bw  
七. 问题3 x]`F#5j  
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。 P7T'.|d  
!YpH\wUyvP  
template < typename T1, typename T2 > @"h4S*U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e wT K2  
  { q{}5wM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q }^Ip7T  
} ]%-U~avph  
A`M-N<T  
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: 6:S, {@G  
Z3MhHvvgp{  
template < typename T1, typename T2 > zqrqbqK5R  
struct result_2 wO.d;SK  
  { \15'~ ]d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |5`ecjb.  
} ; \ :s%;s51  
E@otV6Wk[@  
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? >Vx_Xv`Jwb  
这个差事就留给了holder自己。 ud(0}[  
    F{QOu0$cA4  
z &P1C,n)  
template < int Order > yogL8V-^4  
class holder; %^E 7Iqc  
template <> 4a& 8G  
class holder < 1 > d0}(d Gl  
  { &-o5lrq  
public : ID`C  
template < typename T > Q|+ a   
  struct result_1 ChUE,)  
  { [ *It' J^  
  typedef T & result; Fhllqh)  
} ; >WZbb d-  
template < typename T1, typename T2 > dHiir&Rd9`  
  struct result_2 " wT?$E  
  { ZY7-.  
  typedef T1 & result; V,VL?J\  
} ; (y?F8]TfM  
template < typename T > 451.VI}MR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !pRu?5  
  { ;p~!('{P  
  return (T & )r; S?`0,F  
} x ~)~v?>T  
template < typename T1, typename T2 > Q1|6;4L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \ ;]{`  
  { +J{ErsG?6P  
  return (T1 & )r1; \kUQe-:he  
} EUI*:JU-  
} ; `Rq|*:LV  
>G"fMOOkW  
template <> y2?9pVLa\y  
class holder < 2 > H[s+.&^  
  { re%XaL  
public : s&o9LdL  
template < typename T > E(6P%(yt8  
  struct result_1 W3Ee3  
  { Md>C!c  
  typedef T & result; CDtL.a\  
} ; F~E)w5?\O  
template < typename T1, typename T2 > }OnU32P  
  struct result_2 t 3N}):  
  { rxol7"2l  
  typedef T2 & result; 2+)h!y]  
} ; ; xw9#.d#D  
template < typename T > w0nbL^f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `EMGrw_  
  { {Y-'i;j?  
  return (T & )r; r6Vw!^]8u8  
} wDoCc:  
template < typename T1, typename T2 > D5Sbs(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QaEiPn~  
  { N lm}'Xt  
  return (T2 & )r2; (>u1O V  
} ,MJddbcg  
} ; KLG.?`h:  
8/)q$zs  
S/pU|zV[  
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> >。 mMZrBz7r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?(B}w*G~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9cN@y<_I  
O"TVxP:  
return l(i, j) = r(i, j); ,3}+t6O"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @,Dnl v|?  
^9hc`.5N&?  
  return ( int & )i; 0)h.[O8@>  
  return ( int & )j; yr>J^Et%_  
最后执行i = j; ":/Vp,g  
可见,参数被正确的选择了。 7|dm"%@  
H@zv-{}T8  
#WG;p(?:  
$(0<T<\  
B[8 RBTsA  
八. 中期总结 (d NF)(wn  
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: ]P7gEBi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `hG`}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。 :$yOic}y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #>_fYjT  
W"#<r  
<T.R%Jys  
9%ct   
#LR6wEk  
Qz{Vl> "  
九. 简化 O\yYCi(  
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。 c; .y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q |Pebe=  
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: G^|b*n!!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /#_[{lSr?  
  +-*/&|^等 k"BM1-f  
2. 返回引用。 E)I&? <g  
  =,各种复合赋值等 9,Dw;|A]  
3. 返回固定类型。 T=V{3v@zs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;VCFDE{K=  
4. 原样返回。 IWN18aaL?  
  operator, GP ^^ K  
5. 返回解引用的类型。 O@H D'  
  operator*(单目) ;Cx`RF w  
6. 返回地址。 Y@ ;/Sf$Q  
  operator&(单目) yl' IL#n]r  
7. 下表访问返回类型。 `+TC@2-?  
  operator[] ,e`n2)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /N/jwLr  
  operator<<和operator>> 1dp8'f5^  
l!j=em@  
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。 +['1~5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $'*{&/@  
MbTmdRf  
template < typename Left > ~ U8#yo  
struct value_return ?5pZp~  
  { Pa|*Jcr  
template < typename T > 3v#F0s|  
  struct result_1 m9 D*I1  
  { ), VF]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !,7)ZW?*8  
} ; Esj1Vv#  
@2$Uk!  
template < typename T1, typename T2 > pwVGe|h%,  
  struct result_2 g6 SZ4WV  
  { <1~_nt~(*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ##] `  
} ; r0'a-Mk;  
} ; KlwB oC/{K  
+rrA>~  
J}@.f-W\j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &"yoJ<L  
FA%BzU5^  
下面我们来剥离functor中的operator() !.|A}8nK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >v/%R~BuX  
#V[Os!ns  
return l(t) op r(t) shY8h   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mLHl]xs4  
return op l(t) q{q;X{  
return op l(t1, t2) WZbRR.TxO  
return l(t) op sa"!ckh  
return l(t1, t2) op ZtI@$ An  
return l(t)[r(t)] Fcn@j#[J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7zNfq.Ni~  
^w jMu5f  
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: ZZeF1y[q  
单目: return f(l(t), r(t)); soB_j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~^g*cA t}  
双目: return f(l(t)); |[/XG2S  
return f(l(t1, t2)); ae+*gkPv8  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~.S/<:`U  
s*e1m%  
struct meta_divide AD'c#CT  
  { #6 $WuIG  
template < typename T1, typename T2 > Oh7wyQiV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4_ZHY?VRd  
  { G/_8xmsU  
  return t1 / t2; q:,ck@-4  
} 7C@m(oK  
} ; -wnBdL  
n*eqM2L  
这个工作可以让宏来做: #4& <d.aw'  
)aX#RM? N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l]5!$N*  
template < typename T1, typename T2 > \ Mbxrj~ue  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7}Jn`^!  
以后可以直接用 HwBJUr91]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U]iZ3^8VT  
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 *iVv(xXgN  
(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。。。) DV~g  
o{MmW~/o&  
O6\t_.  
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 J~5+=V7OV  
t,yMO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cq 1)b\|  
class unary_op : public Rettype J/A UOInh  
  { $&0\BvS  
    Left l; wg KM6?  
public : f_r4*#&v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yxy~N\ 0  
m^1'aO_;q  
template < typename T > lT F#efcW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BHIC6i%  
      { {pk&dB _Bu  
      return FuncType::execute(l(t)); -Rr Qv(  
    } Vs&Ul6@N  
PWN$x`h g[  
    template < typename T1, typename T2 > BGL-lJrG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /cZ-+cu  
      { e\H1IR3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qf B!)Y  
    } +bcJm  
} ; .OvH<%g!.  
2[Bw+<YA`  
%`^{Hh`  
同样还可以申明一个binary_op JA6#qlylL  
o<i\1<eI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "v5jYz5M  
class binary_op : public Rettype <FU1|  
  { Y-:dPc{  
    Left l; Z oQPvs7_  
Right r; {s~t>Rp+  
public : S1d{! ` 3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *d,Z ?S/  
8H2A<&3i  
template < typename T > \PgMMc4'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '&Tq/;Ml  
      { 2)+ddel<Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H!uq5` j0K  
    } pwr]lV$w  
_If:~mIs  
    template < typename T1, typename T2 > |j~{gfpSE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {&s.*5  
      { =&v&qn e9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dp#'~[j  
    } ?<eH!MHF  
} ; aj@<4A=;  
dpI! {'"M  
hYU4%"X  
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 w]Z:Y`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "}jv5j5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~<Sb:I zld  
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。 uUI@!)@2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xBK is\b  
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。。。 k5]`:k6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R}Z2rbt  
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) B>,&{ah/5J  
下面是修改过的unary_op KPMId`kf  
2]f?c%)I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ok<!/"RX$  
class unary_op cr<ty"3\  
  { Vrx3%_NkQ  
Left l; w2e 9Ue~WH  
  t {RdqAF  
public : D0a3%LBS/2  
sj\kp ni  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6=i@t tAK  
;$$.L bb8  
template < typename T > Q=Y1kcTOn  
  struct result_1 ]J>{ZL   
  { ]9/{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mnS F=l;;  
} ; m*Q*{M_e  
55]E<2't  
template < typename T1, typename T2 > EwH_k  
  struct result_2 %q)*8  
  { P{_Xg,Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h,%b>JFo  
} ; S, %BhQ[  
sJ q^>"|J  
template < typename T1, typename T2 > +1Ua`3dWN_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dyMj=e  
  { >@wyiBU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {Wp5Ane  
} @#= ail  
wEJ) h1=)^  
template < typename T > {Mx3G*hr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5<?s86GHh'  
  { OD\F*Ry~  
  return OpClass::execute(lt(t)); us TPr  
} {3{cU#\QA  
R#0Z  
} ; g8^YDrH  
[[sfuJD  
\vQjTM-7  
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 ~KF>Jow?Y  
好啦,现在才真正完美了。 ,]UCq?YW)T  
现在在picker里面就可以这么添加了: mcB8xE  
N 2\lBi  
template < typename Right > 4Cl41a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S_ Pa .  
  { E=9xiS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {j{H@rHuy  
} ~p0M|  
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。  edv&!  
1>"[b8a/  
/PuN+M  
F}Kkhs {  
vm y?8E6+  
十. bind 9< $n'g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +.u)\'r;h  
先来分析一下一段例子 _'"whZ)2  
VX<jg#(  
WK<:(vu.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2iJ)K rw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5RysN=czA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v==b. 2=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {hmC=j  
我们来写个简单的。 c{X:0man  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZgP~VB0)$  
对于函数对象类的版本: %Ct^{k~1  
>A RZ=x[  
template < typename Func > AsOkOS3  
struct functor_trait +%%Ef]  
  { \(db1zmS~  
typedef typename Func::result_type result_type; f=L&>X  
} ; OdrnPo{  
对于无参数函数的版本: &Is}<Ew  
c :{#H9  
template < typename Ret > sBLf(Q,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @*VfG CQ(  
  { <V~B8C!)  
typedef Ret result_type; 'fGB#uBt  
} ; 8NJxtT~0c~  
对于单参数函数的版本: aA|<W g  
,3As Ng  
template < typename Ret, typename V1 > q|}%6ztv-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P~H?[ ;  
  { DQ86(4e*g#  
typedef Ret result_type; ; m]KKB  
} ; ,_$}>MY;  
对于双参数函数的版本: rEF0A&5  
QQPT=_P]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -*<4 hFb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |g@n'^]  
  { U_8 Z&  
typedef Ret result_type; @5rl;C  
} ; !*tV[0 i2  
等等。。。 0eP ]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U $2"ZyFii  
Vx<`6uv  
template < typename Func > %wDE+&M  
struct func_return `+\6;nM  
  { BWWO=N  
template < typename T > 0{q>'dv  
  struct result_1 L/Ytkag  
  { I0qS x{K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ieL7jN,'m  
} ; 2YbI."ob  
ev'` K=n8  
template < typename T1, typename T2 > R[ #vFQ  
  struct result_2 p|gzU$FWbk  
  { dKk#j@[n"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'e(]woe  
} ; ms]r1x"  
} ; )-s9CWJv  
cEK<CV  
k Xg&}n7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @7? O#WmL  
@fc-[pv  
template < typename Func, typename aPicker > 7G \a5  
class binder_1 @BmI1  
  { x<'<E@jpU;  
Func fn; sOyL  
aPicker pk; Ym8 V)  
public : [KMNMg  
cSD$I^$oq  
template < typename T >  ;H4s[#K  
  struct result_1 A/c#2  
  { Q;xJ/4 Z"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  W<@9ndvH  
} ; @dyh: 2!  
q21l{R{Y  
template < typename T1, typename T2 > Due@ '  
  struct result_2 t+ vz=`  
  { j2RdBoCt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jf^BEz5  
} ; sW,JnR  
FTQNS8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kRb  %:*  
[0n[\& 0  
template < typename T > aJ"m`5]=%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fy$f`w_H@  
  { |JLXgwML  
  return fn(pk(t)); >i_ #q$o  
} bP Q=88*  
template < typename T1, typename T2 > 8Drz i!}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6]sP"  
  { >/4N:=.h  
  return fn(pk(t1, t2)); "U-dw%b}b  
} ntntB{t  
} ; 0T7t.  
U0;pl2  
5HaI$>h6  
一目了然不是么? WDi2m"  
最后实现bind $Jo4n>/  
[jv+Of IZ  
hXh nJ  
template < typename Func, typename aPicker > v`@NwH<r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E)`:sSd9  
  { YsMM$rjP +  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +#Wwah$  
} E&N~ h|CL  
Za,myuI+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '3 b'moy  
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。 @THa[|(S  
j5[Y0)pV\  
十一. phoenix 7`f%?xVn0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M1icj~Jr  
u].7+{  
for_each(v.begin(), v.end(), >6R3KJe  
( f`)*bx  
do_ .8->n aj|  
[ 15S&,$ 1&  
  cout << _1 <<   " , " W7. +  
] -xG6J.S  
.while_( -- _1), '55G:r39  
cout << var( " \n " ) e#)NYcr6  
) Re2&qxE  
); Gj?$HFa  
t#xfso`4o  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Sn0kJIb }  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ):[}NDmC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :..WL;gC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]}kw'&  
\%7fm#z6  
zn>+ \  
template < typename Cond, typename Actor > q^:VF()d_z  
class do_while q|:wzdmNZ  
  { 3FtL<7B '.  
Cond cd; )3)7zulnXH  
Actor act; v2I? 5?j  
public : 4BSqL!i(  
template < typename T > v$D U q+  
  struct result_1 |;7mDhj=  
  { :G6aO  
  typedef int result_type; KIi:5Y  
} ; `/Rqt+C  
xr{Ym99E$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `KN>0R2k  
F(#?-MCs  
template < typename T > lKB9n}P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zPx R=0|  
  { 0k{\W  
  do + c+i u6+"  
    { |g.CS$'#Nt  
  act(t); zPc"r$'0 U  
  } <zL_6Y2  
  while (cd(t)); 2Kf/Id1  
  return   0 ; 8>t,n,k  
} p20JU zy  
} ; 'Y#'ozSQv  
lOp. c U  
& W od  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bD0l^?Hu!  
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。 n."n?C'{  
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。 *V%"q|L8  
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。 s*[ I"iE  
下面就是产生这个functor的类: gu!!}pwV9  
In^mE(8YO  
9xO@_pkX  
template < typename Actor > =T,Q7Dh  
class do_while_actor nj'5iiV`]  
  { RARA_tii  
Actor act; xy]O8> b  
public : 5, ,~k=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L?j0t*do  
\1jThJn  
template < typename Cond > W06#|8,{v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?UAuUFueA  
} ; Ba@~:  
D9[19,2r`  
o6px1C:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O{_t*sO9q*  
最后,是那个do_ u"=]cBRWL6  
JFVx&  
xeSch?}  
class do_while_invoker AN Fes*8j  
  { ZK8)FmT_<O  
public : ?"mZb#%  
template < typename Actor > <Z:FY|'s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xqzeBLU  
  { =|]h-[P'  
  return do_while_actor < Actor > (act); iHGVR  
} T0tX%_6`  
} do_; P}}G9^  
z3uR1vF'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +PjTT6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <"5l<E  
最后来说说怎么处理break和continue N!(mM;1X)  
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。 {&n- @$?  
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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