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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #BI6+rfv|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 99[v/L>F  
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, #BIY[{!  
cejD(!MKe  
3B4C@ {  
7V"Jfh4_  
  class filler n,p \~Tu,  
  { QQ99sy  
public : j^Ln\N]^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .0dx@Sbv  
} ; h|EHK!<"8  
!6J+#  
wy""02j  
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: \obM}caT  
HZ89x|H k_  
(V`ddP-  
Eq5X/Hx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9hhYyqGsO  
?!bA#aSbl5  
`yM9XjEl>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 = Fwzm^}6  
g7K<"Z {M  
#aadnbf  
Gx(%AB~9$  
二. 战前分析 |3gWH4M4**  
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。 )u307Lg  
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 VWMr\]g  
vARZwIu^D  
okBaQH2lUl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QhPpo#^  
  /* --------------------------------------------- */ #/WjKr n  
vector < int *> vp( 10 ); mXUe/*r0T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~0L:c&V  
/* --------------------------------------------- */ e!4Kl:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A$]#f  
/* --------------------------------------------- */ 9|>5;Ej  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;{"uG>#R  
  /* --------------------------------------------- */ wtfM }MW\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B_0]$D0 ^  
/* --------------------------------------------- */ buxyZV@1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l i2/"~l  
A~'p~ @L  
a&gf0g;@I  
V`LW~P;  
看了之后,我们可以思考一些问题: !jN$U%/,%.  
1._1, _2是什么? o q cu<]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2*0n#" L  
2._1 = 1是在做什么? w M#q [m;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^I!gteU;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ap`D{u/  
#s-li b  
@Hst-H.l<l  
三. 动工 `R o>?H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z DnAzAR  
6hqqZ  
&fifOF#[ e  
CdiL{zH\3  
template < typename T > zfUkHL6  
class assignment #EO],!JM  
  { \V9);KAOj  
T value; `wNJ*`  
public : * 9}~?#b  
assignment( const T & v) : value(v) {} s9BdmD^|#  
template < typename T2 > Jry643K>:;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |r53>,oR<:  
} ; :']O4v#^  
Xd 9<`gu  
#pX+~ {  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G I#TMFz3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6bt{j   
`O}bPwa{>  
~Nl`Zmn(A|  
+F6R@@rWr  
  class holder c]:@y"W5$  
  { p9iCrqi  
public : :n(!,  
template < typename T > "RsH'`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,NQ>,}a0  
  { C,3yu,'  
  return assignment < T > (t); ZQrgYeQl"  
}  %L gfi  
} ; XBHv V05mv  
lV2MRxI  
I,!>ZG@6  
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: 2&U<Wiu\}  
`H\NJ,  
  static holder _1; IN94[yW{1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Vq#_/23=$y  
.s<tQU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 69/qH_Y  
而不用手动写一个函数对象。 ^->vUf7PX  
^b(> Bg )T  
k3t2{=&'&x  
QjwCY=PK!  
四. 问题分析 ]ch=D  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 n0kkUc-`   
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 'P~6_BW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q*AgFF%wn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WjMP]ND#c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *gXm&/2*  
N_>}UhZ  
五. 问题1:一致性 u+uu?.bM  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _fANl}Mf:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J*O$)K%Hx  
;={Z Bx  
struct holder a fhZM$  
  { MBH/,Yd  
  // ecy41y'~:  
  template < typename T > gb/M@6/j  
T &   operator ()( const T & r) const )Z2t=&Nw  
  { #n}n %  
  return (T & )r; H0i\#)Xs  
} -2Azpeh  
} ; )?PRG=  
YJ^TO\4WM  
这样的话assignment也必须相应改动: dbLxm!;(  
XG}pp`{o  
template < typename Left, typename Right > 4i o02qd 4  
class assignment ?YbZVoD)J  
  { QabYkL5@  
Left l; 7%4@*  
Right r; Yhd|1,m9f  
public : =Z(#j5TGvH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /q8?xP.   
template < typename T2 > 0,`$KbV\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C\dlQQ  
} ; Aw *:5I[  
gJ>HFid_C  
同时,holder的operator=也需要改动: F I\V6\B/  
MhpR^VM'.  
template < typename T > 9#@CmiIhy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DweWFipyPi  
  { wc'K=;c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %U)M?UNjw  
} &Wup 7  
W=~H_ L?/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8;s$?*G i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6Pa jBEF  
-m~[z  
return l(rhs) = r; S[ ,r .+  
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。 =`]yq;(C7j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "V`MNZ  
4q<:% 0M|  
template < typename Tp > a JDu_  
class constant_t gZs8BKO  
  {  Dk fw*Oo  
  const Tp t; {9 Op{bZ  
public : b#C"rTw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U q6..<#  
template < typename T > 1dK^[;v>3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Yg#)@L  
  { Do|`wpR  
  return t; k|7XC@i]%  
} VRoeq {  
} ; rkl/5z??  
`v)-v<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r(yb%p+  
下面就可以修改holder的operator=了 KV0e^c;  
>:`Y]6z  
template < typename T > C6eon4Ut  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5aTyM_x  
  { ;.h5; `&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }r /L 9  
} U<NpDjc"  
yREO;m|o  
同时也要修改assignment的operator() $sO}l  
N3H!ptn37  
template < typename T2 > /=\__$l)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !`='K +  
现在代码看起来就很一致了。 [zR raG\  
o=_4v ^  
六. 问题2:链式操作 p$@=N6)I.k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $/45*  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l(zkMR$b8  
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。 ,9"</\]`  
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。 MnsnW{VGX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ' n~N*DH  
(.!q~G  
template < typename T > 1)NX;CN  
struct result_1 v.v3HB8p  
  { 9#6ilF:F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^LT9t2  
} ; $zz=>BOk  
a@,tf'Sr  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: v(4C?vxhG  
ld[]f*RuW  
template < typename T > !HDk]   
struct   ref 4Df TVO"h  
  { +.\JYH=yEr  
typedef T & reference; ^O\tN\g;c  
} ; k=bv!T_o  
template < typename T > S,S_BB<Y[b  
struct   ref < T &> L*h X_8J  
  { Yjk A^e  
typedef T & reference; Ed*`d>  
} ; `U`Z9q5-  
8gBqur{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B?Y%y@.  
W.:k E|a.g  
template < typename T > dGh<R|U3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a/^Yg rC\T  
  { iJrscy-  
  return l(t) = r(t); .FHOOw1r=  
} W {dx\+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 a9jY^E'|n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <)n   
!FpMO`m  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *bRH,u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "v*RY "5#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N{p2@_fnB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9CBB,  
最后的布局是: tg8VFH2q.z  
                Add QTn-n)AE  
              /   \ l]v *h0!  
            Divide   5 PL+fLCk,I  
            /   \ ^2^ptQj  
          _1     3 Y @.JW  
似乎一切都解决了?不。 :f/ p5 c  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 s:]rL&|  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @fE^w^K7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q}fAAZ&7h  
Vj?.'(  
template < typename Right > bNaJ{Dm$R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3?5 ~KxOE(  
Right & rt) const J$WIF&*0@  
  { !&'xkw`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wH${q@z_  
} B|GJboQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *iC t4J  
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。 .cZ&~ N  
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。 :sPku<1is  
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。 .PAkW2\#  
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。 G0]n4"~+?  
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? \GvVs  
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: ` chf8  
Le3S;SY&  
template < class Action > 1  yzxA(  
class picker : public Action BEI/OGp  
  { Gg.w-&  
public : )7i?8XiSZF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dl":?D4H  
  // all the operator overloaded s*8hN*A/,  
} ; xd .I5  
KT g$^"\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9lD,aOb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: q90S>c,  
/e7'5#v  
template < typename Right > =AKW(v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const quKD\hL$  
  { @`_j't,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W#lvH=y  
} 3x=F  
]nQ$:%HP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?xf;#J+{8  
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。 q;>BltU  
Z?X$8o^Z  
template < typename T >   struct picker_maker f<}!A$wd  
  { l =_@<p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -y\N9  
} ; OUdeQO?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C`jP8"-  
  { y\S7oD(OR  
typedef picker < T > result; "FXS;Jf  
} ; _L=vK=,  
cUm9s>^)/  
下面总的结构就有了: *xl7;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。 |v1 K@  
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。 & 9]KkY=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gP`!MlY@  
至此链式操作完美实现。 ZK ?x_`w  
Ffxk] o&%c  
52["+1g\  
七. 问题3 a[$.B2U  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 XeB>V.<y  
F d\XDc[g  
template < typename T1, typename T2 > NF1D8uI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @NH Ruk+  
  { bK].qN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7 IHD?pnZ  
} {fb~`=?  
)4`Ml*7x  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: x@Y2jM  
_5K_YhT  
template < typename T1, typename T2 > R^2Uh$kk{A  
struct result_2 )>Q 2G/@  
  { x ?V/3zW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (En\odbvt  
} ; #PrV)en  
%'t~e?d!  
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? xk*3,J6BK  
这个差事就留给了holder自己。 <{U{pCT%  
    #pe{:f?  
^kl9U+  
template < int Order > `HM3YC  
class holder; {.lF~cOu  
template <> YT5>pM-%  
class holder < 1 > `Of wl%G  
  { L@z !,r,  
public : 7XDV=PQ[  
template < typename T > &CL|q+-  
  struct result_1 '<0q"juXE  
  { Hr+-ndH!Pq  
  typedef T & result; +_g T|vlU  
} ; N#u8{\|8]  
template < typename T1, typename T2 > g& "(- :  
  struct result_2 {a3kn\6H0  
  { #8z,'~\  
  typedef T1 & result; w}.'Tebu  
} ; ZW?7g+P  
template < typename T > Ft7a\vn*B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bS<@Rd{g  
  { K7hf m%`N  
  return (T & )r; ;ULC|7rL  
} @:7gHRJ!  
template < typename T1, typename T2 > HLe^|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _onp%*  
  { y^AA#kk  
  return (T1 & )r1; Ib2@Wi   
} 3\KII9  
} ; hf<$vRti>  
u!uDu,y  
template <> x}.d`=  
class holder < 2 > |nEV Oy>'  
  { {}pqxouE  
public : 1qC:3 ;P  
template < typename T > >fye^Tx  
  struct result_1 }o^A^  
  { m I zBK]@^  
  typedef T & result; qP"JNswI_  
} ; JQ_gM._3  
template < typename T1, typename T2 > iw fp'  
  struct result_2 'Y[A'.*}4  
  { e_=pspnZ  
  typedef T2 & result; Uk:.2%S2  
} ; T'M66kg  
template < typename T > $a\Uv0:xRx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !/}FPM_  
  { xD  
  return (T & )r; $a^isd4  
} r%l%yCH  
template < typename T1, typename T2 > VxN64;|=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {1MGb%xW  
  { jBv$^L  
  return (T2 & )r2; sdf%  
} sJb)HQ,7x  
} ; atf%7}2  
F:J7|<J^F  
kz0=GKic  
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> >。 5Vi]~dZu7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5$oewjLO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6!B^xm.R@  
`OP>(bU0  
return l(i, j) = r(i, j); Blbq3y+Sq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 90T%T2K  
h1XMx'}B  
  return ( int & )i; ^$IZLM?E~  
  return ( int & )j; "W@XP+POAY  
最后执行i = j; V-_/(xt*  
可见,参数被正确的选择了。 ufCqvv>'  
v'@b.R,  
~pevU`}Uqc  
x48'1&m  
b(RB G  
八. 中期总结 i~)N QmH<  
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: u<]mv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <'[Ku;m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :Sc8PLT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VD24X  
0zbLc%  
jJVT_8J  
i u1KRuaF[  
"#twY|wW  
%5h^`lp  
九. 简化 >`89N'lZBm  
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。 e8WEz 4r_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "#pzZ)Zh  
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: i_u {5 U;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B:-U`CHHQ  
  +-*/&|^等 t'R':+0Vf  
2. 返回引用。 j u*fyt  
  =,各种复合赋值等 SFn 3$ rh  
3. 返回固定类型。 s=N#CE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0||"r&:X  
4. 原样返回。 0/\PZX+  
  operator, {pDTy7!Hs  
5. 返回解引用的类型。 st?gA"5w  
  operator*(单目) wmo{YS3t|  
6. 返回地址。 !:"-:O}>=,  
  operator&(单目) BWUt{,?KU  
7. 下表访问返回类型。 b]*X<,p  
  operator[] *bA+]&dj\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZBX  
  operator<<和operator>> dL_QX,X-]  
qL| 5-(P  
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。 P8wy*JvT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r<*O  
'y9*uT~  
template < typename Left > ;1W6"3t-Y  
struct value_return k6Ihc?HL  
  { ; 8P_av}C  
template < typename T > [ -ISR7D  
  struct result_1 QsF4Dl   
  { X>8-` p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1E8H%2$ V  
} ; ( 0i'Nb"  
q2e]3{l3  
template < typename T1, typename T2 > X JY5@I.  
  struct result_2 qy_%~c87  
  { [yw%ih)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ly9Q}dL  
} ; P:sAqvH6  
} ; ]9jZndgC  
s^w\zzYb  
-bypuMQ-p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ITyzs4"VV  
; XG]Q<S\  
下面我们来剥离functor中的operator() 90~*dNk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +YTx   
W h| L  
return l(t) op r(t) SIq1X'7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Sx8l<X  
return op l(t) U98_M)-%&  
return op l(t1, t2) TPHYz>D]  
return l(t) op nv"G;W  
return l(t1, t2) op q] ^,vei  
return l(t)[r(t)] |rMq;Rgu?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %[w Tz$S"  
"B#Y-  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 14  H'!$  
单目: return f(l(t), r(t)); nfX12y_SXL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :BZMnCfA  
双目: return f(l(t)); 3DW3LYo{  
return f(l(t1, t2));  ="\*h(  
下面就是f的实现,以operator/为例 _gKu8$o=-  
}W$8M>l  
struct meta_divide P@gt di(Q  
  { &<Mt=(qY1  
template < typename T1, typename T2 > /xySwSmh3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R:A'&;S  
  { J A`H@qE  
  return t1 / t2; KmQ^?Ad- C  
} ==N` !+  
} ; hK(tPl$  
UfR~%p>K  
这个工作可以让宏来做: IIxJqGN:  
xuU x4,Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ > \3ah4"o  
template < typename T1, typename T2 > \ V&i2L.{G)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :a.0he s  
以后可以直接用 t?{B_Bf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xc;DdK=1X  
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 HzvlF0f  
(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。。。) ;i\C]*  
/s|{by`we4  
! _{d)J  
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 < Dd%  
B3mS]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O8lFx_N7Q  
class unary_op : public Rettype +TN^NE  
  { .:y5U}vR  
    Left l; 6tn+m54_  
public : :CaTP%GW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l~J*' m2  
7Fz xe$A  
template < typename T > ^e%}[q[>|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NZk&JND  
      { )KY:m |Z  
      return FuncType::execute(l(t)); -7%X]  
    } >w.'KR0L  
#?Mj$ZB  
    template < typename T1, typename T2 > LjaGyj>)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `~h4D(n`  
      { t> . Fl-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x<ax9{  
    } [i7YVwG4  
} ; LA4<#KP  
lb~E0U`\E`  
6|!NLwa  
同样还可以申明一个binary_op $^_|j1 z#i  
bik*ZC?E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7I}P*%(f  
class binary_op : public Rettype %8mm Hh  
  { ^Ga&}-  
    Left l; ?6P.b6m}0  
Right r; xA h xD|4_  
public : i ]o"_=C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZFvyL8o  
cozXb$bBY  
template < typename T > 9(,@aZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sx 9uV  
      { *:hy Y!x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wLJ]&puwm  
    } )TJS4?  
n~g LPHY  
    template < typename T1, typename T2 > zY=jXa)K~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W5pb;74|  
      {  ?=Db@97  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YF[f Z  
    } Gy"%R-j7  
} ; |L::bx(  
 L}%dCe  
$t/rOo9cV  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #=,imsW)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +dW|^I{H}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jQh^WmN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 '#\1uXM1U?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x_MJJ(q8g  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 / T c=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "Fnq>iR-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) T!2=*~A  
下面是修改过的unary_op izZ=d5+K  
~i~%~doa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <l,o&p,>|c  
class unary_op y\c"b-lQX  
  { pz|'l:v^  
Left l; =!b6FjsiG  
  Pbu{'y3J  
public : Ykqyk')wm  
NHQF^2\\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BR5BJX  
[A2`]CE<@  
template < typename T > r[txlQI9  
  struct result_1 {b)~V3rsY  
  { , YW|n:X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |L6&Gf]#5  
} ; C$yq\C+I  
n,'OiVl[  
template < typename T1, typename T2 > HMGB>  
  struct result_2 GqKsK r2%  
  { )_7>nuQ6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~P*4V]L^  
} ; NjuiD].  
,)FdRRj  
template < typename T1, typename T2 > b=;nm#cAI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3_$w| ET  
  { G$M9=@Ug  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s)J(/  
} w.{&=WTr  
)c2_b  
template < typename T > ~Bi_7 Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U7 @AC}.+  
  { YDJ4c;37  
  return OpClass::execute(lt(t)); L1{GL #qV  
} K2)!h.W  
R`8@@ }  
} ; ,:Z^$  
J3RB]O_  
,:2'YB  
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 u+m,b76  
好啦,现在才真正完美了。 `>C<}xO  
现在在picker里面就可以这么添加了: yay<GP?  
(N-RIk73/O  
template < typename Right > )!bUR\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D/ybFk  
  { {7hLsK[])  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VosZJv=  
} xM>W2  
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。 e}Vw!w  
^2D1`,|N  
*|.0Myjo  
'@|_OmcY  
*iO u'  
十. bind 3g'S\ 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。 (& "su3z  
先来分析一下一段例子 f"[J "j8  
%M F;`;1  
Fxs;Fp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hg.#DxRi{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8`>h}Q$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Yf,K#' h:  
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。 q%n6K  
我们来写个简单的。 GYxM0~:$k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ia&AW  
对于函数对象类的版本: ?lGG|9J\  
(tah]Bx  
template < typename Func > (/d5UIM{&  
struct functor_trait P9Yy9_a|x  
  { k %e^kej  
typedef typename Func::result_type result_type; Ix@&$!'k  
} ; 9_s6l  
对于无参数函数的版本: NL=|z=q  
*K!|@h{60  
template < typename Ret > : JzI>/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :NHH Dl  
  { c .3ZXqpI;  
typedef Ret result_type; `pf4X/Py  
} ; $n^ MD_1!  
对于单参数函数的版本: omO S=d!o  
+y7;81ND  
template < typename Ret, typename V1 > 00I}o%akO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oF9 -&  
  { qf@q]wtar  
typedef Ret result_type; F^"_TV0va  
} ; Hgeg@RP Q  
对于双参数函数的版本: cMyiW$;  
4%4avEa"w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E#J';tUQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .7'kw]{/  
  { 'j^xbikr  
typedef Ret result_type; (Fq5IGs  
} ; ](tx<3h  
等等。。。 >EL)X #e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2XTPBZNe  
M` q?Fk  
template < typename Func > mK+IEZV<3  
struct func_return q{s(.Uq$&  
  { M;cO0UIwO  
template < typename T >  S( S#  
  struct result_1 UNijFGi  
  { IdYzgDH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T2}FYVj?!g  
} ; 5w%_$x  
U4m9e|/H;z  
template < typename T1, typename T2 > s]mo$ _na  
  struct result_2 tQZs.1=z  
  { WLF0US'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /? r?it  
} ; ju}fL<<e  
} ; o7mZzzP  
4}_O`Uxh  
\V9Z #>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O: @}lK+H  
|mdi]TL  
template < typename Func, typename aPicker > `_b`kzJ  
class binder_1 x~.:64  
  { fLV"T_rk  
Func fn; *f,DhT/P  
aPicker pk; C6O8RHg  
public : da1]mb=4 5  
DI!V^M[~u  
template < typename T > "ZTTg>r  
  struct result_1 |F9z,cc"  
  { Q{k At%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TKk-;Y=N  
} ; r]OK$Ql  
gp$Ucfu'  
template < typename T1, typename T2 > +C1QY'>I  
  struct result_2 vG \a1H  
  { ;7N Z<k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nW;g28  
} ; Lh.`C7]  
Vy_2.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gM [w1^lj  
]f]<4HD=i  
template < typename T > V5p= mmnA,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h3T9"w[  
  { Cy*|&=>j  
  return fn(pk(t)); &$`yo`  
} k`GA\&zt  
template < typename T1, typename T2 > J9K3s_SN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FgLrb#  
  { _EF&A-kX|u  
  return fn(pk(t1, t2)); 1sP dz L  
} tzy'G"P|  
} ; upeU52@\  
)sho*;_o  
qF 9NQ;  
一目了然不是么? {O|'U'  
最后实现bind v)2M1  
# O4gg  
 9CCkqB/  
template < typename Func, typename aPicker > Q,&/V_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C/(M"j M  
  { }du XC[6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c5|:,wkx  
} 3Vp# a:  
Hcc"b0>}{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'R&uD~Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 SZJ$w-<z  
!"+'A)Nve  
十一. phoenix }E`dZW*!!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WD'#5]#Y  
rp5(pV 7*  
for_each(v.begin(), v.end(), 191&_*Xb  
( #GJ dZ  
do_ 31EyDU,W  
[ tDr#H!2 3  
  cout << _1 <<   " , " W cC?8X2  
] J[^}u_z  
.while_( -- _1), BL 3gKx.'  
cout << var( " \n " ) lY*[tmz)  
) *m2=/Sh  
); JsO *1{6g  
KFa_  
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: 6%Be36<  
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 2>*%q%81  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3BpZX`l*p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5wUUx#  
&i!vd/*WlD  
.rPn5D Y  
template < typename Cond, typename Actor > eHDef  
class do_while Tr^nkD{  
  { erO>1 ,4S  
Cond cd; j[Uxa   
Actor act; R0oKbs{  
public : ! ZU2{  
template < typename T > 7z~_/mAI  
  struct result_1 wu"&|dt  
  { nk3y"ne7  
  typedef int result_type; i|1^+;  
} ;  jq08=  
N25V ]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #M A4  
$cu00K  
template < typename T > A{B/lX)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ki>~H!zB  
  { (MHAJ]Rx  
  do y,pZTlE  
    { .k[o$z\EkF  
  act(t); \p%3vRwS%p  
  }  ["}rk  
  while (cd(t)); lDmtQk-SN  
  return   0 ; $`Ix:gi  
} @AYRiOodi  
} ; jSc#+_y  
L],f3<  
wW>)(&!F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ItVugI(^ C  
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。 _j_x1.l  
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。 /pp1~r.s?>  
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。 .G o{1[  
下面就是产生这个functor的类: 1n\ t+F  
} G<rt  
h~wi6^{&Y  
template < typename Actor > (LHp%LaZ\;  
class do_while_actor )!tK[K?5  
  { sKyPosnP  
Actor act; 2Hum!p:1  
public : f3|@|' ;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FYS/##r  
[=%TnT+^9  
template < typename Cond >  &QNWL]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #Km:}=  
} ; rWh6RYd<T  
}h 3K@R   
%6--}bY^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -uh(?])H  
最后,是那个do_ n[YEOkiG  
KsrjdJx, '  
fm~kM J  
class do_while_invoker KN"S?i]X  
  { .@Ut?G  
public : Vb qto|X@  
template < typename Actor > fIGFHZy,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^t7x84jhL  
  { ?|e'Gbb_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^s.V;R  
} fSDi- I  
} do_; &Z?ut *%S  
,#W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V<HU6w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7=]i~7uy  
最后来说说怎么处理break和continue q.2(OP>(  
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。 dz>;<&2Z  
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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