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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >lQ&^9EI%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F;Ms6 "K  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 9qkH~B7  
V`?2g_4N  
Z{RRhJ  
mz;S*ONlV  
  class filler ?#idmb}(  
  { 6rP[*0[  
public : #k5WTcE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _S5\5[^  
} ; eW#U<x%P  
awN{F6@ZE  
S]iMZ \I/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \^2%v~  
YJ_`[LnL  
JCZ"#8M3  
.f 4a+w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }q9;..oL  
"ut:\%39.  
68?oV)fE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h"/FqO  
mcAg,~"HB  
w V&{w7  
GCCmUR9d  
二. 战前分析 w_|R.T\7  
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。 2P`QS@v0a=  
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 =\.Oc+p4  
%:oyHlz%  
D"_~Njf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I9P< !#q>  
  /* --------------------------------------------- */ 6r"uDV #0  
vector < int *> vp( 10 ); r1&b#r>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -]c5**O}  
/* --------------------------------------------- */ }r^@Xh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k.? aq  
/* --------------------------------------------- */ wOQ-sp0q0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5\1Z"?  
  /* --------------------------------------------- */ CZyOAoc<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^G%Bj`%  
/* --------------------------------------------- */ $by-?z((  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  ^! /7  
l4u@0;6P  
V!G&Aen  
-G&>b D  
看了之后,我们可以思考一些问题: }LQ*vD-Jj  
1._1, _2是什么? q#wg2  
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。 ?T-6|vZA  
2._1 = 1是在做什么? OJ$169@;  
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。 X_|W#IM*+  
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。 <S I& e/  
.QOQqU*2I  
:"? boA#L  
三. 动工 GgkljF@{}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e&Z}struE  
_KiaeVE  
P lJl#-BO  
fo~8W`H&  
template < typename T > <e"O`*ZJ  
class assignment yO.3~H)c  
  { |eL&hwqzG  
T value; iA*Z4FKkT  
public : a*JM2^,HO  
assignment( const T & v) : value(v) {} |,M&ks  
template < typename T2 > r*]0PQ{?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lQQXV5NV  
} ; x bF*4;^SI  
;;'b;,/  
f%9EZ+OP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8>a/x,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {Pm^G^EP  
tdg.vYMDPC  
/9dV!u!;  
+4^XFPq~  
  class holder /!ZeMY:x  
  { ,?i^i#Wqzg  
public : YAnt}]u!"  
template < typename T > M iIH&z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;:1d<Q|  
  { avxI\twAU  
  return assignment < T > (t); "Q9S<O8)  
} NhQIpzL)  
} ; b $x<7l5C  
@ fm\ H  
jQ.]m   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +aRjJ/*  
<\Nf6>_qEM  
  static holder _1; <b"ynoM.A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P;0tI;  
c.jq?Q k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8}h ^Frh  
而不用手动写一个函数对象。 ?^P#P0  
Yf Udpa0  
m! &bK5+*  
K v"e\ E  
四. 问题分析 b1{~j]"$L  
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。 +(3"XYh  
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。 ; iQ@wOL]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {LTb-CB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Qfo'w%px  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H4 Y7p  
pWH8ex+  
五. 问题1:一致性 j~c7nWfX  
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?| d$)'?Sf]h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [^ck;4q  
Malt 7M  
struct holder p%Ae"#_X%  
  { Pa 2HFy2  
  // ~jAOGo/&6  
  template < typename T > =BY)>0?z  
T &   operator ()( const T & r) const B5Rmz&  
  { )xCpQ=nS  
  return (T & )r; ]3hz{zqV^  
} I=&5mg=m  
} ; >bxT_qEm  
D.)$\Caq  
这样的话assignment也必须相应改动: k6rX/ocu  
mH*42XC*  
template < typename Left, typename Right > b,5H|$nLu  
class assignment #{7=  
  { vIG8m@-!&;  
Left l; Pgf$GXE  
Right r; f2[z)j7  
public : OTd=(dwh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o1"U'y-9V  
template < typename T2 >  S]ZO*+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =O1CxsKt6  
} ; T3Kq1 Rh  
YD2M<.U  
同时,holder的operator=也需要改动: //KTEAYyy#  
!.iu_xJ  
template < typename T > H7G*Vg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _6THyj$f  
  { K2nq2Gbn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1iaNb[:QX  
} {@g3AG%  
k#`.!yI,  
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。 O]w&uim  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W5}.WFu  
jEklf0Z  
return l(rhs) = r; hbR;zV|US  
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。 NI=t)[\F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <Sm -Z,|  
s2g}IZfo  
template < typename Tp > ]tH/87qJ  
class constant_t y% uUA]c*m  
  { @Qd6a:-6  
  const Tp t; Z<En3^j`  
public : Jjik~[<q:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2j-|.l c  
template < typename T > ] =b?^'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :Y y+%  
  { B:ddlxT $  
  return t; h0 Acpd2  
} eJE?H]  
} ; 2f`u?T  
gm8L5c V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BMU~1[r  
下面就可以修改holder的operator=了 ~FH''}3:3  
X55Eemg/  
template < typename T > E& T9R2Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *La*j3|:  
  { dGQxGt1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8^p/?R^bu  
} ^SxB b,\  
eznw05U  
同时也要修改assignment的operator() 8U\;N  
u%a2"G|  
template < typename T2 > xBG&ZM4"^f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /#9O{)  
现在代码看起来就很一致了。 HoymGU`w  
M]jzbJ3Q  
六. 问题2:链式操作 $ePAsJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~6!=_"  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?)Z~H,Q(z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 R_uA!MoLs  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {~16j"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {i~qm4+o  
v;el= D  
template < typename T > INW8Q`[F  
struct result_1 ,f$A5RN  
  { ~t<BZu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !fwLC"QC  
} ; e x $d~  
&xr?yd  
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: )Be}Ev#)Zx  
IyOujdKa  
template < typename T > ?Z( 6..&  
struct   ref -}2q-  
  { CeR4's7  
typedef T & reference; #E5#{bra  
} ; Vj0`*nC)/  
template < typename T > >~TLgq*  
struct   ref < T &> XIJ>\ RF  
  { -:pLlN-f  
typedef T & reference; itX<!  
} ; Mz40([{  
D!J ("~[3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?.|qRzWL  
PPDm*,T.  
template < typename T > .pu]21m=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y M , hF  
  { GUmOK=D >  
  return l(t) = r(t); !s\-i6S>  
} ..'^1IOA  
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。 n0@e%=H)I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $>OWGueq64  
+ ?*,J=/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 DDN#w<#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %l,p />r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Jnb>u*7,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p[hA?dXn  
最后的布局是: 1`5d~>fV  
                Add ?*tpW75hR[  
              /   \ uV52ko,  
            Divide   5 >LFhu6T  
            /   \ rh${pHl  
          _1     3 |6"zIHvtc  
似乎一切都解决了?不。 $}aLFb  
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。 6Ei>VcN4a  
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。 4B-v\3Ff  
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: bf'@sh%W  
H;G*tje/M  
template < typename Right > j*q]-$2E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #J, `a.  
Right & rt) const OY51~#BF  
  { M!,$i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IM}#k$vM:  
} 1}QU\N(t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B<H5WI  
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。 IpB0~`7YI  
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。 c+_F nA  
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。 H^B/ '#mO  
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。 Sl   
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? 9%$4Ux*q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: !HY+6!hk  
#Ji&.T^U/  
template < class Action > |TkMrj0  
class picker : public Action Hp8)-eT  
  { )C<c{mjk(  
public : U5Q `r7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {&4+W=0 n  
  // all the operator overloaded QApil  
} ; [L{q  
%_(e{Mf)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 bEMD2ABm  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: b_|`jHes  
V'mQ {[{R  
template < typename Right > [_^K}\/+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a^@6hC>sr  
  { {Ymn_   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (VI4kRj  
} 2pQ zT  
KWLI7fTgj$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \{\*h/m  
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。 {<v?Z_!68  
BB.^-0up  
template < typename T >   struct picker_maker VEkv JX.  
  { _Qt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }Cvf[H1+  
} ; Xat>d>nJ]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,_!pUal  
  { Q=)$  
typedef picker < T > result; rFh!&_  
} ; >OgA3)X  
[1F.   
下面总的结构就有了: pi*cO  
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。 pV9$Vg?-H  
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。 `+CRUdr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (oBvpFP33  
至此链式操作完美实现。 bg'Qq|<U  
bE74Ui  
p`fUpARA!  
七. 问题3 F/tGk9v  
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。 bX Q*d_]WT  
A_tdtN<  
template < typename T1, typename T2 > >=G;rs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tda#9i[pkH  
  { =2F;'T\6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jdiH9]&U  
} I q]+O Q  
-y|>#`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: tBd-?+~7  
0Dv r:]R  
template < typename T1, typename T2 > dY5 m) ?  
struct result_2 J: vq)G\F  
  { f~%|Iu1ob  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CBN,~wzP*  
} ; 84j6.\,  
++w7jVi9  
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? [3lAKI  
这个差事就留给了holder自己。 "Rr)1x7  
    BCMQ^hP}t  
$REz {xgA=  
template < int Order > R&KFF'%  
class holder; O?L6Ues  
template <> 8JYU1E w  
class holder < 1 > T&+*dyNxMK  
  { bWWZGl9  
public : WVyk?SBw  
template < typename T > ##!idcC  
  struct result_1 K G<. s<  
  { e0;0X7  
  typedef T & result; Y\75cfD  
} ; Gf71udaa  
template < typename T1, typename T2 > xKl\:}Ytp  
  struct result_2 a;bmZh  
  { mO<1&{qMZ  
  typedef T1 & result; {6Y|Z>  
} ; =Ot|d #_  
template < typename T > FxU a5 n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SG \6qE~  
  { 7md,!|m  
  return (T & )r; >|zMN$:  
} ES,T[  
template < typename T1, typename T2 > p{|!LcSU$2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fk&>2[^&  
  { $Mg[e*ct  
  return (T1 & )r1; J4?i\wD:  
} #{_iNra9  
} ; iq^F?$gFk  
}TQa<;Q  
template <> |P0!dt7sQ  
class holder < 2 > n f.H0i;  
  { ,>+B>lbJ*  
public : *'w?j)}A9g  
template < typename T > 9*Q6/?v  
  struct result_1 9$k0  
  { ~Y/:]&wF  
  typedef T & result; OEw#;l4 C  
} ; {ty)2  
template < typename T1, typename T2 > .jUM'; l  
  struct result_2 rjK]zD9  
  { )E|{.K  
  typedef T2 & result; H2lQ(Y+H  
} ; )Cu2xRr^`  
template < typename T > ff&jR71E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -wa"&Q  
  { @yM$Et5  
  return (T & )r; fn#qcZv?  
} mUj_V#v  
template < typename T1, typename T2 >  LXoZ.3S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mq}V @H5  
  { n g%~mt  
  return (T2 & )r2; E/V_gci  
} \&_pI2X  
} ; po\(O8#5U  
2cEvsvw>  
{8I,uQO  
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> >。 S=}1k,I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _?> x{![  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !He_f-eZ  
j"hNkCF  
return l(i, j) = r(i, j); dBw7l}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dd=ca0c7e  
a[Nm< qV05  
  return ( int & )i; =MU(!`  
  return ( int & )j; ]ur?i{S,  
最后执行i = j; {p.^E5&  
可见,参数被正确的选择了。 % n RgHN>  
9>ajhFyOhX  
ayI<-s-  
%oB0@&!mS  
ZIN1y;dJ  
八. 中期总结 ,eGguNA9  
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: GKc?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 en>n\;U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 > ^=n|%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~R&rQJJeJ  
qj9[mBkP"  
U&i#cF   
Z`_x|cU?J  
Lk)I;;  
C$p012D1  
九. 简化 L;lu)|b"  
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。 i?ZVVE=r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $K.DLqDt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  ZC]|s[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NH;e|8  
  +-*/&|^等 f&j\gYWq  
2. 返回引用。 /qKA1-R}4  
  =,各种复合赋值等 cLEd -{x  
3. 返回固定类型。 -4[eZ>$A|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4E2#krE%  
4. 原样返回。 (gnN </%  
  operator, -AD@wn!wCJ  
5. 返回解引用的类型。 uwQgu!|x  
  operator*(单目) qfG:v Tm  
6. 返回地址。 Nw9@E R  
  operator&(单目) |}L=e.  
7. 下表访问返回类型。 L3w.<h  
  operator[] _&~l,%)&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x <a}*8"  
  operator<<和operator>> A_l\ij$Y  
ny{S&f  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +oh|r'~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Nyt*mbd5 {  
~j>yQ%[v  
template < typename Left > 9N `WT=  
struct value_return X!:J1'FE  
  { #]dq^B~~  
template < typename T > m.rV1#AI  
  struct result_1 i}:hmy'  
  { Q7<Y5+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oi]XSh[_s  
} ; gzlxkv-F{  
O&MH5^I  
template < typename T1, typename T2 > whYk"N  
  struct result_2 }W@refS  
  { #8sy QWlG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =@ acg0  
} ; r95 ,X!  
} ; T ay226  
zJP jsD]  
? V1ik[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait De>e`./56  
r!1f>F*dt  
下面我们来剥离functor中的operator() "f8,9@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T_!F I29  
cHt4L]n8n  
return l(t) op r(t) kQe<a1 8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %3*|Su%uC  
return op l(t) \?oT.z5VG&  
return op l(t1, t2) k;jl3GV  
return l(t) op yKuZJXGVo  
return l(t1, t2) op '$Z@oCY#  
return l(t)[r(t)] [) 0JI6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |||m5(`S  
^mjU3q{;  
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: @Co6$<  
单目: return f(l(t), r(t)); $3B%4#s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \#JXch  
双目: return f(l(t)); gm pY[  
return f(l(t1, t2)); `*[\b9>  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y# I8gzv  
yZ{N$ch5b  
struct meta_divide p:4-b"O  
  { ? A;RTM  
template < typename T1, typename T2 > 2*^=)5Gj-h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |JR`" nF`  
  { `k>C%6FG$#  
  return t1 / t2; g)\Tex<  
} Op8Gj  `  
} ; )5n0P Zi  
\9@}0}%`  
这个工作可以让宏来做: }cI-]|)|2  
vs$h&o>|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qLN\>Z,3;  
template < typename T1, typename T2 > \ h^_^)P+;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xOPQ~J|z  
以后可以直接用 ;~DrsQb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y\j[\UZKO  
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 G~DHNO6  
(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。。。) 50dN~(;p  
)b (+=  
\BH?GMoP  
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 W!T[ ^+  
s-5 #P,Lw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7FkiT  
class unary_op : public Rettype BJ]L@L%  
  { 50|nQ:u,  
    Left l; ( tq);m&  
public : 7XT(n v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IJKdVb~   
(^W :f{  
template < typename T > ;hODzfNkS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <m^a ?q^  
      { *1!'ZfT;  
      return FuncType::execute(l(t)); w)* H&8h@  
    } :CezkD&  
Z2@e~&L  
    template < typename T1, typename T2 > fd #QCs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xjF>AAM_Px  
      { ~:k r;n2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )7!,_r  
    } ^7ID |uMr  
} ; shL_{}  
[qV/&t|O*h  
M:(.aEe  
同样还可以申明一个binary_op )MSCyPp5  
`n-/~7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]mi\Y"RO  
class binary_op : public Rettype cAGM|%  
  { ^`M%g2x  
    Left l; 6HJsIeQ  
Right r; l" ~ CAw;  
public : L4T\mP7D7*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |A,.mOT  
Jw}&[  
template < typename T > h5T~dGRlR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yc?S<  
      { j~S=kYrGM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g"Hl 30o  
    } <+r~?X_  
p5OoDo  
    template < typename T1, typename T2 > `Ix`/k}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (e~9T MY  
      { |OAiHSW"V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BMQ4i&kF|  
    } ~N}Zr$D  
} ; 4,W,E4 7  
J!RRG~  
}@jJv||  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 qhG2j;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mJd8?d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "[k>pzl6  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 yMM2us#*+q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8kSyT'k C%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]8OmYU%6V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h+!R)q8M  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) wj0_X;L  
下面是修改过的unary_op LjEMs\P\  
+:jv )4^O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6C"zBJcGc  
class unary_op y xT}hMa  
  { RrH{Y0  
Left l; |H,WFw1%}  
  [>_zV.X  
public : 9bRUN<  
/*e<r6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6{udNv X  
:6%ivS  
template < typename T > IO7gq+  
  struct result_1 A /c  
  { /E{tNd^S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LkK&<z  
} ; g,o46`6"  
G#f3 WpD  
template < typename T1, typename T2 > X{i>Q_8>  
  struct result_2 hyJ&~i0P{J  
  { ToKG;Ff4b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w'_|X&@H  
} ; fWWB]h  
7BqP3T=&_  
template < typename T1, typename T2 > )+Z.J]$O-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J4 j:nd  
  { SYQP7oG9oQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KRn[(yr`%  
} yKK9b  
@].!}tz  
template < typename T > \ kY:|T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k#~oagW_Gw  
  { AY"wEyNU  
  return OpClass::execute(lt(t)); Voq/0,d  
} J(~1mIJjC  
z[Qe86L  
} ; P*}aeu&lnD  
[g: cG  
y4 ]5z/  
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 z<^LY]  
好啦,现在才真正完美了。 }M"])B I  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'qde#[VB  
:kE*  
template < typename Right > -vc$I=b;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const = \oW {?  
  { Ma(Q~G .  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 91yYR*  
} ob9od5Rf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7F]Hq  
E+e),qsbO  
|=~mRqG  
lfd-!(tXD  
v$JW7CKA  
十. bind v+trHdSBYE  
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。 SS8$.ot  
先来分析一下一段例子 ./.aLTh  
P|lDW|}D@  
n) D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]B~ (yh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UA]T7r@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1=9GV+`n  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 r}Gku0Hu_E  
我们来写个简单的。 5&_")k3$*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #cW :04  
对于函数对象类的版本: p/7'r  
O}2/w2n  
template < typename Func > e0ni  
struct functor_trait zLg$|@E&  
  { SD8>,  
typedef typename Func::result_type result_type; umAO&S.+M  
} ; 8cMX=P  
对于无参数函数的版本: `)KGajB  
MF*4E9Ue.  
template < typename Ret > L\bc R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;l0%yg/}  
  { vd$>nJ"  
typedef Ret result_type; :P%?!'M  
} ; mMWhUr  
对于单参数函数的版本: 7Lj:m.0O^  
n;vZY  
template < typename Ret, typename V1 > >o& %via}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?8< =.,r  
  { z?kE((Ey  
typedef Ret result_type; $nIE;idk  
} ; )"{}L.gC6  
对于双参数函数的版本: }vgM$o  
s[/d}S@ >  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :M`~9MCRf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *} Z  
  { w~pe?j_F$  
typedef Ret result_type; oOubqx  
} ; =`N 0  
等等。。。 U#w0E G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZZ :*c"b:  
0jxXUWO  
template < typename Func > 55] MRv  
struct func_return [TqX"@4NS  
  { u}_x   
template < typename T > C8)s6  
  struct result_1 usoyH0t!?  
  { qx*b\6Rt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [0kZyjCq@  
} ; QG L~??  
<m{#u4FC'  
template < typename T1, typename T2 > Iue=\qUK^  
  struct result_2 2,Z@<  
  { K$:btWSm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >){}nlQf  
} ; v6! `H  
} ; [(TmAEON  
I4UsDs*BD  
d>#X+;-k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g1y@z8Z{  
O ]-8 %  
template < typename Func, typename aPicker > K*1]P ar;  
class binder_1 0HbCT3g.  
  { --c)!Vxzx  
Func fn; LL+_zBP.   
aPicker pk; J_|%8N{[x  
public : };Df ><  
7`)RB hGB  
template < typename T > <Zfh5AM  
  struct result_1 |\| v%`r2  
  { R{aqn0M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0A8G8^T  
} ; $DnJ/hg;qD  
!B9 Yw/Ba  
template < typename T1, typename T2 > H ]](xYy.  
  struct result_2 KZ65# UVX  
  { /1.Z=@7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TC=>De2;  
} ; /Zx"BSu  
SymlirL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *] >R  
f/0k,~,*  
template < typename T > YT)1_>*\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y[rCF=ZVH  
  { 5UK}AkEe&x  
  return fn(pk(t)); N693eN!  
} +~ Y.m8  
template < typename T1, typename T2 > 5s4x%L (~}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j9/iBK\Y  
  { {S@, ,  
  return fn(pk(t1, t2)); h+YPyeAs  
} !g|[A7<|  
} ; :qShP3^  
=t~]@?]1D  
 N PqO b  
一目了然不是么? |GPY bxzc  
最后实现bind K 4{[s z  
7<2^8 `  
F`Z?$ 1  
template < typename Func, typename aPicker > ,#0#1k<Dm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rCA0c8  
  { ICG:4n(,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W~l.feW$i  
} Go]y{9+(7  
ew c:-2Y^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oJE<}~_k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N>sHT =_  
!# xi^I  
十一. phoenix u,`V%J?vW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Aaz:C5dtU  
G#E8xA"{/  
for_each(v.begin(), v.end(), IkGM~3e  
( *N6sxFs  
do_ P.^*K:5@  
[ tpgD{BY^wJ  
  cout << _1 <<   " , " ^0(D2:E  
] ChNT; G<6$  
.while_( -- _1), \,!Qo*vj  
cout << var( " \n " ) IRv/[|"L  
)  2q9$5   
); CSNz8 y  
XF@34b5(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: DoICf1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [8acan+ 2l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #??[;xjs!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T7Ju7_q}  
~eiD(04^r*  
5pff}Ru`  
template < typename Cond, typename Actor > jF#Dc[*  
class do_while d@Wze[M?0  
  { }p8iq  
Cond cd; mK^E@uxN  
Actor act; j:^gmZ;J  
public : yio8BcXH54  
template < typename T > l @E {K|  
  struct result_1 fP\*5|7%R  
  { VY=YI}E  
  typedef int result_type; 8@FgvWC  
} ; M%$- c3x  
`C^0YGO%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PT4iy<  
h`p=~u +  
template < typename T > QUz4 Kt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cF"}}c1*M  
  { q$<VLrx  
  do "5\6`\/  
    { }/L#<n`Z  
  act(t); *A0d0M]cg  
  } I&% Z*H  
  while (cd(t)); q1rD>n&d  
  return   0 ; %."w]fy>P  
} uj)fah?Wg  
} ; idjk uB(6  
v++&%  
{~'Iu8TvZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). # 3FsK  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 O6\c1ha  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 A":cS }Ui  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 JE eXoGKd  
下面就是产生这个functor的类: ,}l|_GGj  
p& Kfy~  
|z0% q2(  
template < typename Actor > \0FwxsL  
class do_while_actor tF.N  
  { >Udq{<]#r  
Actor act; s#Xfu\CP  
public : C;_00EQ=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UMK9[Iy$<M  
-U|Z9sia  
template < typename Cond > nx%eq ,Pq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ou+bce  
} ; i*T -9IP  
'#jZ`  
!Yz CK*av1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Rt@O@oDI  
最后,是那个do_ ` ^;J<l  
I]WvcDJ}C  
27}0  
class do_while_invoker XI,=W  
  { CQ7NQ^3k  
public : ?[)V  
template < typename Actor > S.pXo'}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }-Jo9dNs  
  { B) dG:~  
  return do_while_actor < Actor > (act); XQ8q)B=  
} *aGJ$ P0  
} do_; C(M?$s`  
C* 0Z F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =>@ X+4Kb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |<uBJ-5  
最后来说说怎么处理break和continue {e0(M*u  
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。 U(%6ny  
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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