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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda naw0$kXTA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?}a;}Q 6  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, -OA?BEQ=I  
0#S W!b|%  
K?zH35f$  
)l[M Q4vWW  
  class filler ;Mpy#yIU.  
  {  $W9{P;  
public : $[/&74#0HX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'Ub g0"F(  
} ; HsHB!mQV  
j.L-{6_s>~  
Ffv`kn@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: PUBWZ^63  
-!N&OZ+R   
[5MJwRM^!;  
P5#r,:zL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F>-B 3x  
.G)(0z("s  
-:Ia^{YN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cg m~>  
L.1_(3NG  
]b%Hy  
Wr3mQU  
二. 战前分析 [I$ BmGQ  
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。 u*tN)f3  
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 :SGF45>B@  
9lW;Nk*j:  
Yl#Rib  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j  S?xk  
  /* --------------------------------------------- */ KOp162X>r  
vector < int *> vp( 10 ); # P?6@\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >9(hUH  
/* --------------------------------------------- */ ~D5\O6mU-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OQ>x5?um  
/* --------------------------------------------- */ o(r\E0 I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R&Jm +3N  
  /* --------------------------------------------- */ CO2C{~Q5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]zQo>W$  
/* --------------------------------------------- */ w[ !^;#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gUpb4uN  
#z2rzM@/:  
IuOgxm~Y  
bLQ ^fH4ww  
看了之后,我们可以思考一些问题: I*IhwJFl/  
1._1, _2是什么? 7_mw%|m6@  
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。 =R Ah|e  
2._1 = 1是在做什么? f3Hed  
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。 Ju3*lk/j-  
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。 1QU:?_\6@t  
<X7FMNr[  
C_n9T{k  
三. 动工 2;^y4ssg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zSSB>D  
@*Wh  
`KK>~T_$J  
1Lg-.-V  
template < typename T > y6IXdW  
class assignment g|<]B$yN#  
  { -x'z XvWZ  
T value; 839IRM@'5  
public : %ix)8+Eb  
assignment( const T & v) : value(v) {} )~+e`q  
template < typename T2 > rfgI$eu   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S6+y?,^  
} ; Wo7F  
>OG:vw)E  
8&Oa_{1+Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nD)K}4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HE'2"t[a  
{iv<w8CU)  
l411a9o  
xZQg'IT  
  class holder 9$Xu,y  
  { 1\g6)|R-+  
public : P#_sg0oJF  
template < typename T > m^H21P"z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F6K4#t+9  
  { r ; xLP  
  return assignment < T > (t); {.De4]ANh  
} E/09hD Q  
} ; "bm  
PC[c/CoD  
B';6r4I-  
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: A%^w^f  
>j'ZPwj^  
  static holder _1; w7FW^6Zl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lK4M.QV ?\  
;Wl+ zw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *_KFW@bC:  
而不用手动写一个函数对象。 CWNx4)ZGw  
8S<@"v  
B?)@u|0  
@E-\ J7 yh  
四. 问题分析 m^#rB`0;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。 qqu.EE  
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。 C%U`"-%n@7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BWM YpZom  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^.hoLwp.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kf;/c}}  
Q^q1 ns;r  
五. 问题1:一致性 ~",`,ZXQy  
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?| S=nP[s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ec gtUb8K  
U R%4@   
struct holder S3@ |Q\*r  
  { N @#c,,  
  // EM/@T}  
  template < typename T > Cz W:L&t  
T &   operator ()( const T & r) const 9{$<0,?  
  { rS?pWTg"8  
  return (T & )r; *JaqTI,e  
} Qhw^S*  
} ; .-IkL |M  
}4{fQ`HT  
这样的话assignment也必须相应改动: (&P9+Tl  
0q*r  
template < typename Left, typename Right > kdCP  
class assignment  (:";i&  
  { x&`~R>5/  
Left l; h[?O+Z^  
Right r; Ezi-VGjr]  
public : ynB_"mg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^m /oDB-  
template < typename T2 > >(<ytnt=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A^RR@D  
} ; :UbM !  
#!$GH_  
同时,holder的operator=也需要改动: `c69 ?/5  
sj8~?O  
template < typename T > Ht-t1q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [b/k3&O'  
  { tBm_YP[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?0 m\(#  
} v NeCpf  
1$2D O  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 X5]TY]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `$~Rxz Z g  
Fk6x<^Q<w  
return l(rhs) = r; JGFt0He]  
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。 =fYL}m5E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: je6CDFqw  
p[@5&_u(z  
template < typename Tp >  X!j{o  
class constant_t g >'p>}t  
  { \(PohwWWo  
  const Tp t; _kdL'x  
public : 78Aa|AJU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UDc$"a}ds{  
template < typename T > N~?{UOZd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TP}h~8 /;  
  { R.s^o]vT  
  return t; `g_"GE  
} 2o9$4{}rG  
} ; YqV8D&I  
4:sjH.u<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HeK h>  
下面就可以修改holder的operator=了 -wv6s#"u  
.p ls!  
template < typename T > cNKUu~C+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W>=o*{(YO  
  { M@(^AK{mU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4_D@ST%  
} o%4Gd~  
`$YP<CJeq  
同时也要修改assignment的operator() jr /lk  
$v`afd y  
template < typename T2 > _oB_YL;,*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ';G1A  
现在代码看起来就很一致了。 zi'Jr)n  
a|BcnYN  
六. 问题2:链式操作 $x#FgD(iI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^Q{Bq  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H3H_u4_?SE  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /R LI,.%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 +xXH2b$wWC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e8EfQ1 Ar  
ai'4_  
template < typename T > `$604+G  
struct result_1 j.i#*tN//  
  { BT_tOEL#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '&FjW-`" G  
} ; 7Mx6  
@[6,6:h|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,zQOZ'^  
M('d-Q{B7L  
template < typename T > y#<MV H  
struct   ref H2r8,|XL  
  { zD)pF1,7:8  
typedef T & reference; DOQc"+  
} ; ZCVl5R(mZ  
template < typename T > #u5~0,F  
struct   ref < T &> a1.|X i'/z  
  { `T2<<<  
typedef T & reference; J R PSvP\  
} ; +y#T?!jQYj  
O%f8I'u$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;XC@ =RpX  
-/D|]qqHm  
template < typename T > MDRe(rF=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MqKye8h9f  
  { kJ(A,s|  
  return l(t) = r(t); k]rLjcB  
} CodSJ,  
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。 ;50_0Mv;(:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .5Q:Xp  
l+wc '= ]  
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 4.K'\S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U,lJ"$'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^# A.@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~/IexQB&  
最后的布局是: m~],nl  
                Add ?G08NR  
              /   \ {^Pq\h;  
            Divide   5 x3e]d$  
            /   \ RiO="tX'  
          _1     3 gcJF`H/iNK  
似乎一切都解决了?不。 -@IL"U6  
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。 eX2<}'W<  
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。 Ze!92g  
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: Iia.k'N  
`!G7k  
template < typename Right > !RlC~^ -  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M8@_Uj  
Right & rt) const *OdX u&5  
  { cgj.e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s(&;q4|  
} S*)o)34 U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l #@&~f[  
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。 p8,0lo  
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。 n+D#k 8{  
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。 1Qh`6Ya f  
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。 Z0fJ9 HW  
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? 2 [!Mx&^  
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: P` '$  
OK`Z@X_,bW  
template < class Action > m]IysyFFK  
class picker : public Action \,sg)^w@  
  { >sj bK%  
public : t#<KxwhcN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hN(L@0)  
  // all the operator overloaded Z,WW]Y,$  
} ; {@r*+~C3  
:w?7j_p#  
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。 WwW^[k (X  
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: ~4)Y#IxL  
*(*+`qZL{(  
template < typename Right > r(}nhUQ%E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K@@9:T$  
  { >Wh3MG6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =Mhg  
} PaVO"y]C  
y,<$X.>QO|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yty` 2$O  
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。 =J@`0H"  
cD{8|B*  
template < typename T >   struct picker_maker 9B)lGLL}q  
  { xaL#MIR"u"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3:|-#F*k{  
} ; ]@SU4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]0D9N"  
  { p\U*;'hv  
typedef picker < T > result; DMkhbo&+  
} ; {TL +7kiX/  
Z~3u:[x";  
下面总的结构就有了: (L|}`  
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。 viuiqs5[Bi  
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。 C(]'&~}(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ):bu;3E  
至此链式操作完美实现。 JfTfAq]  
FD6v /Y  
`Lz1{#F2G  
七. 问题3 n9 fk,3  
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。 "g `nsk  
(G8  
template < typename T1, typename T2 > _=6OP8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3C"_$?y"  
  { vF>gU_gz.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?Bu}.0ku-$  
} tF`MT%{Va  
m.V,I}J.q  
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: a{_ KSg  
w4{y "A  
template < typename T1, typename T2 > k,X74D+  
struct result_2 aqfL0Rg+`  
  { ck$2Ue2`@w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l(Cf7o!  
} ; 797X71>  
5.k}{{+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? >38 Lt\  
这个差事就留给了holder自己。  C6)R#  
    z{6 YC~  
2cjEex:&  
template < int Order > Bn-J_-%M  
class holder; +a]j[#  
template <> uMDtdC8  
class holder < 1 > GEtbs+[  
  { pAg$oe#  
public : d~<QAh#rG  
template < typename T > wsfysat$  
  struct result_1 /Ri,>}n  
  { 8ath45G@  
  typedef T & result; NV#')+Ba  
} ; <9\,QR)  
template < typename T1, typename T2 > 01nsdZ-  
  struct result_2 -]QguZE  
  { C<t RU5|  
  typedef T1 & result; Xb+3Xn0}&8  
} ; (zmNa}-  
template < typename T > {{E jMBg{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cDO:'-  
  { C|$L6n>DR6  
  return (T & )r; /:Y9sz uW`  
} F; a3  
template < typename T1, typename T2 > l7Y8b`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i>"dBJh]b  
  { v?%3~XoH  
  return (T1 & )r1; .M+v?A d  
} &Y=.D:z<  
} ; c `ud;lI  
?{j@6,  
template <> N<"`ShCNM  
class holder < 2 > %|jzEBz@  
  { leIy|K>\m  
public : a hwy_\  
template < typename T > XSl!T/d  
  struct result_1 \kk!Dz*H  
  { q\U4n[Zk  
  typedef T & result; od(:Y(4  
} ; aG Ef#A  
template < typename T1, typename T2 > 3d@ef |  
  struct result_2 nF j-<!  
  { -? Tz.y&  
  typedef T2 & result; 3]_qj*V  
} ; 'f6PjI  
template < typename T > /B=l,:TnJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (h|ch#  
  { =Pj@g/25u  
  return (T & )r; s@ z{dmL  
} U,38qKE  
template < typename T1, typename T2 > a6qwL4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .}~$1QKS  
  { oc((Yo+B  
  return (T2 & )r2; W CoF{ *  
} HNFhH0+^  
} ; 4$F:NW,v:)  
shy  
mw Z'=H  
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> >。 7y;u} 1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  yIa[yJq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '5V^}/  
w`0)x5 TGR  
return l(i, j) = r(i, j); ]DU61Z"v?b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S{ey@ X(  
:Dt\:`(r'  
  return ( int & )i; RZe#|k+ 8  
  return ( int & )j; HrDTn&/  
最后执行i = j; . Jb?]n  
可见,参数被正确的选择了。 2pjW,I!`  
33,;i E  
h*G#<M  
Gj5>Y!9  
>j) w\i  
八. 中期总结 ;{]8>`im&4  
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: joY1(Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e"PMvQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fPOEVmj<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ||`qIElAW,  
VOg/VGJ  
| yS5[?.`  
}U(\~ =D  
Ou? r {$(b  
2q/nAQ+  
九. 简化 XN4oL[pO  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 w/O<.8+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 erXy>H[;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Esb ?U|F4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y%2%^wF  
  +-*/&|^等 a6k(9ZF  
2. 返回引用。 6EZ1YG}  
  =,各种复合赋值等 yV8-  
3. 返回固定类型。 W\'Nv/L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1Jl{1;c  
4. 原样返回。 @uoT{E[  
  operator, HRj7n<>L=  
5. 返回解引用的类型。 WBy[m ?d  
  operator*(单目) <8g=BWA  
6. 返回地址。 !8we8)7  
  operator&(单目) L#`7FaM?  
7. 下表访问返回类型。 >kt~vJI  
  operator[] {ip=iiW2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #>@<n3rq  
  operator<<和operator>> <Kh?Ad>N  
U) +?$ Tbm  
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。 nZ&T8@m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fVG$8tB  
y#&$ f  
template < typename Left > [ k!-;mi   
struct value_return ~."!l'a  
  { lfXH7jL2~  
template < typename T > yLjV[ qP  
  struct result_1 +g)_4fV0|  
  { AS`2=w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #NW Zk.S  
} ; O >nK ,.  
BXNI(7xi  
template < typename T1, typename T2 > :jBZK=3F>  
  struct result_2 Q@7l"8#[t  
  { nt drXg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,tcP=f dk]  
} ; "3\oQvi.  
} ; | A3U@>6  
(W7;}gysh  
i5.?g<.H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eVZa6la"  
.4H_Zt[2  
下面我们来剥离functor中的operator() iJ,M-GHK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dFd lB `L  
$*YC7f  
return l(t) op r(t) '$n:CNha  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wTB)v!  
return op l(t)  CEbzJ   
return op l(t1, t2) y>>vGU;  
return l(t) op qUifw @  
return l(t1, t2) op _{lx*dq  
return l(t)[r(t)] ;,<r|.6U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ".Lhte R?  
ay=KfY5  
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: gCg4;b6g  
单目: return f(l(t), r(t)); D/gd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kuWK/6l4  
双目: return f(l(t)); IRlN++I!  
return f(l(t1, t2)); 6e-#XCR{  
下面就是f的实现,以operator/为例 FYp|oD2=1  
gsLr=  
struct meta_divide ov?.:M  
  { I/^q+l.=`{  
template < typename T1, typename T2 > )w Z49>Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y8D7<V~Md  
  { p.@0=)  
  return t1 / t2; "L9C  
} N|UBaPS|o  
} ; 0q:(-z\S4  
t9?R/:B%  
这个工作可以让宏来做: [SCw<<l<  
t)\D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K?5B>dv@A  
template < typename T1, typename T2 > \ 2=igS#h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j5PaSk&o=  
以后可以直接用 4}.WhE|h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u^}7Vs .  
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 IUluJ.sXIf  
(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。。。) \Pw8wayr%  
"V*kOb&'*Z  
8|w5QvCU?3  
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 !T<z'zZU  
` (7N^@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "}S9`-Wd|  
class unary_op : public Rettype [54@irH  
  { IW5*9)N?  
    Left l; A6{t%k~F  
public : Xy[4f=X}z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {D;Xa`:O  
fQ=&@ >e  
template < typename T > &Pmc"9Rl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %MfGVx}nG  
      { 1bV2  
      return FuncType::execute(l(t)); T [T6  
    } @J~ lV\  
k)N2 +/  
    template < typename T1, typename T2 > <bEN8b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n%83jep9  
      { E\{^0vNc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Vpug"aR&_  
    } kV*y_5g  
} ; u} JQTro  
tU+@1~ ~  
2"pE&QNd  
同样还可以申明一个binary_op xB?S#5G}  
JIyBhFI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :NwMb^>  
class binary_op : public Rettype )z]q"s5 Y  
  { :N^@a-  
    Left l; NWo7wVwc/c  
Right r; Ybs=W< -  
public : 844tXMtPB\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vDu0  
tb-OKZq  
template < typename T > uB5h9&57  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a<OCO0irJ  
      { ](B& l{V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [47K7~9p  
    } ^>,< *p  
lH#@^i|G  
    template < typename T1, typename T2 > 5;3c<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "/4s8.dw+u  
      { 3e!3.$4M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nw9-pQ  
    } ,omp F$%  
} ; AJ;u&&c4C\  
ka?IX9t\  
L Q I: ]d  
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 ) xfc-Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bq$e|t)'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jjS{q,bo  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 f_i"/xC-/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `-72>F;T  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bR>o!(M'Z\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '8r8 ^g[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) veYsctK~  
下面是修改过的unary_op 4b3F9  
W2r6jm!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QrNL7{  
class unary_op L|]w3}ZT@  
  { nLFx/5sL  
Left l; A@@)lD.  
  R,d70w (_  
public : %=NM_5a}]  
ooLnJ Y#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `}k&HRn  
#a7Amh\nT  
template < typename T > } #\;np  
  struct result_1 E<zT  
  { Q.pEUDq/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D&z'tf5  
} ; jm#d7@~4  
_SBp66 r  
template < typename T1, typename T2 > H0D>A<Ue  
  struct result_2 SQ~N X)  
  { a`EGx{q(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :|n>H+Y  
} ; X%4uShM  
*O(/UVuD\  
template < typename T1, typename T2 > | Q1ub S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ecY ^C3+S  
  { @n~>j&Kp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4i[v ew  
} 5oT2)yz  
m' Ekp  
template < typename T > L#7)X5a__  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .q_uJ_qu-  
  { -CU7u=*b  
  return OpClass::execute(lt(t)); A]tf>H#1  
} eZR8<Z %  
9Th32}H  
} ; j$|Yd=  
G)tq/`zNw  
E1l\~%A  
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 g9([3pV,  
好啦,现在才真正完美了。 pU:C =hq4  
现在在picker里面就可以这么添加了: &m%Pr  
(2O} B.6  
template < typename Right > yNLa3mW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X>6 ~{3  
  { U<g UX07  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  z~}StCH(  
} |L.~Am d  
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。 9h3~;Q  
Cdt,//xrz  
GqIvvnw@f  
aV?}+Y{#  
skR, M=F~  
十. bind 9aF..  
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。 :bM$;  
先来分析一下一段例子 ~/|unV  
80s~ae;  
/SPAJHh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3I>S:|=K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^7~SS2t!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6wpND|cT  
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。 <PfPh~  
我们来写个简单的。 k@t,[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G3_mWppH  
对于函数对象类的版本: YA;8uMqh;  
t'=~"?T/o  
template < typename Func > CQ8o9A/  
struct functor_trait U&w 5&W{F}  
  { j quSR=  
typedef typename Func::result_type result_type; w}bEufU+2  
} ; +}(B856+  
对于无参数函数的版本: $^NWzc  
WfTdD.Xx  
template < typename Ret > uG(~m_7Hx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,syA()  
  { rd"]@ ~v1  
typedef Ret result_type; F;MT4*4  
} ; <_sT]?N #  
对于单参数函数的版本: cP#]n)<  
8Snq75Q<   
template < typename Ret, typename V1 > <SC|A|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~kj(s>xP  
  { #o r7T^  
typedef Ret result_type; f<> YYeY  
} ; o. V0iS]  
对于双参数函数的版本: V&,<,iNN  
/_k hFw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {ck  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %B {D  
  { ]!tYrSM!  
typedef Ret result_type; y9G57D  
} ; Cj4b]*Q,  
等等。。。 YAC zznN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )(ZPSg$/F  
o wpJ7S1~  
template < typename Func > #`vGg9  
struct func_return ILr6W@o5A  
  { ^pQ;0[9Y0  
template < typename T > d"d)<f   
  struct result_1 %\{?(baOA  
  { Eps\iykB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tFST.yT>zg  
} ; bJ,=yB+0  
eZ.0,A*1B1  
template < typename T1, typename T2 > MY<!\4/  
  struct result_2 8F\Msx  
  { 3R=3\;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |L_g/e1A3  
} ; cdtzf:#q  
} ; HyX4ob[X  
1M~:]}*<  
.{]c&Ef+f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8 {4D|o#O  
$L#Z?76v  
template < typename Func, typename aPicker > w7t"&=pF7  
class binder_1 <j8&u/Za~'  
  { fkv{\zN  
Func fn; N>6yacTB  
aPicker pk; Q RmQ>  
public : g*AD$":  
u&d v[  
template < typename T > Yq hz(&*)  
  struct result_1 9uq+Ve>  
  { 8apKp?~yW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hj4w i|  
} ; x+:,b~Skk  
hq8/`u YF  
template < typename T1, typename T2 > zUUxxS_?  
  struct result_2 _~S^#ut+  
  { zju,#%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "MS`d+rf\  
} ; l6DIsR  
xc]C#q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7@y!R   
FiU;>t<)  
template < typename T > :Ye#NPOI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4FHX#`  
  { f({-j% m  
  return fn(pk(t)); Oi%~8J>  
} @~U6=(+  
template < typename T1, typename T2 > ]Y: W[p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const % K7EF_%  
  { v/ 00L R  
  return fn(pk(t1, t2)); X3=Jp'p$h  
} L z>{FOR  
} ; rNzhP*Fw  
s)DNLx  
m6Cd^'J9^  
一目了然不是么? E~@HC5.M  
最后实现bind l0_E9qh-i  
~CdseSo 9  
?eVuz x  
template < typename Func, typename aPicker > k -DB~-L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `# M.t);^  
  { U*fj5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;7`um  
} rRG\:<a  
K#C56k q&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D*r Zaqy  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 f}ij=Y9  
pB7Z;&9  
十一. phoenix 8YLZ)k'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t5v)6|  
GH+FZ (F  
for_each(v.begin(), v.end(), ;s B:s9M  
( U W)&Eky  
do_ FjLv*K[#d  
[ . N} }cJq  
  cout << _1 <<   " , " @NwM+^  
] f{5| }PL  
.while_( -- _1), SU}oKii /  
cout << var( " \n " ) V #\ZS{'J  
) j nA_!;b  
); Ft8h=  
d8 Nh0!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +-YuBVHL  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T&MS_E&;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M*@ aA XM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QDT{Xg* I  
T2_#[bk*d  
Ihq@|s8  
template < typename Cond, typename Actor > qkG;YGio  
class do_while /?-p^6U  
  { Wu;|(2I  
Cond cd; |afK"N  
Actor act; J8?6G&0H  
public : 'xXqEwi4  
template < typename T > w |FV qX  
  struct result_1 QOy&!6  
  { z.Kq}r^  
  typedef int result_type; wp GnS  
} ; Rf0\CEc  
JEF7hJz~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YM* 6W?  
gw"l& r  
template < typename T > QV7c9)<]'}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o@`E.4  
  { _@;3$eB  
  do XoiYtx53  
    { /F}\V ^  
  act(t); ?CZD^>6  
  } 8 ]MzOGB8  
  while (cd(t)); NITx;iC  
  return   0 ; z'D{:q  
} Qbpl$L  
} ; jh](s U  
e^_@^(||!6  
.%b_3s".  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^JVP2L>o*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Vd>.fb\U2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s@[t5R  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U7%pOpO!  
下面就是产生这个functor的类: 4S EC4yO  
GaqG 8% .  
n)!_HNc9  
template < typename Actor > mXM>6>;y  
class do_while_actor >MY.Fr#.m  
  { 17]31  
Actor act; qFChZ+3>  
public : % j{pz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f>/ 1KV  
Jl4XE%0  
template < typename Cond > q/-j`'A_pb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "g1;TT:1~  
} ; +F&]BZ  
+ENW=N  
(KImqB$i.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CvWEXY_P2  
最后,是那个do_ ?q}wl\"8  
3Wxtxk._E  
:bDn.`KG#  
class do_while_invoker {^MAdC_  
  { xKzFrP;/{  
public : (NN14  
template < typename Actor > GZVl384@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4l UE(#kUM  
  { Zw\V}uXI?  
  return do_while_actor < Actor > (act); Wc>)/y5$  
} ,[1`'nN@g  
} do_; koY8=lh/  
q0Lt[*q3R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o(NyOC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "Am0.c/  
最后来说说怎么处理break和continue +p6\R;_E  
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。 hdqls0 r  
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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