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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda waO*CjxE:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MP;7 u%   
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, jD$T  
8$xg\l0?KK  
u|O5ZV-cd  
)k <ON~x  
  class filler O'A''}M  
  { m0XK?;\V  
public : B.Ic8'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VX2bC(E'%  
} ; vr=iG xD  
C03ehjT<  
8WfF: R;  
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: 5pE[}@-c9  
T3%yV*F,  
7PHvsd"]p  
2syKYHV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ny p5=  
OUnt?[U\  
o&fAnpia=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 li%=<?%T  
^e<0-uM" s  
WLv( K_3Y  
%+Mi~k*A'  
二. 战前分析 FyQ  
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。 iV(B0z  
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 Qh%7RGh_  
+cQ4u4  
u5$\E]+ _  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >77 /e@  
  /* --------------------------------------------- */ u23^* -  
vector < int *> vp( 10 ); 6>SP5|GG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =TwV_Dro~  
/* --------------------------------------------- */ M2%<4(UwI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k]ptk^  
/* --------------------------------------------- */ KX[_eO L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CPF d 3 3  
  /* --------------------------------------------- */ -O^b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZTM zL%i  
/* --------------------------------------------- */ T_y 'cvh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6=MejT  
dB^J}_wp  
W^60BZ  
2AzF@Pi^z  
看了之后,我们可以思考一些问题: .LN&EfMenF  
1._1, _2是什么? FFK79e/5  
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。 u}qfwVX Z  
2._1 = 1是在做什么? DIkD6n?V  
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。 :sk7`7v  
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。 %:YON,1b=7  
p_!Y:\a5  
VKS:d!}3E  
三. 动工 DU({Ncge  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8!4=j  
&CCB;Oi%  
CNM/}|N^Si  
K>w}(td  
template < typename T > ,#`gwtFG  
class assignment D>VI{p  
  { %4imlP  
T value; /vD5C  
public : ZgZ}^x  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]cLpLA"  
template < typename T2 > +2|X 7wA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >"5^]o2?~l  
} ; zPH1{|H+l  
KaBze67<|  
J &u&G7#S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  ]i=-/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2fFNJ  
Q^b_+M  
R]m`v: 9  
!M)!  
  class holder 0r_8/|N#  
  { /^P^K  
public : MS_&;2  
template < typename T > X+?*Tw!\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4 (bV#   
  { F, %qG,  
  return assignment < T > (t); zTAt% w5  
} `a3q)}*Y  
} ; %*oz~,i  
E )09M%fe  
F2AM/m^!q  
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: {ylc 2 1  
Iwize,J~X  
  static holder _1; 9K Ih}Q@P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j/ #kO?  
NA]7qb%%<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [qIi_(%o  
而不用手动写一个函数对象。 ;]i&AAbj  
RR75ke[Hs  
[WRs1$5  
ryW1OV6?_0  
四. 问题分析 *;,=x<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !})/x~~e  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @zT.&1;`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `$nMTx]Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ys+Dw-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JihI1C  
iL/(WAB_od  
五. 问题1:一致性  S`U Gk  
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?| V/"XC3/n*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]BO{Q+?d2  
( X)$8y  
struct holder mE}``  
  { cx_[Y  
  // =c(_$|0  
  template < typename T > 6IctW5b  
T &   operator ()( const T & r) const QKwWX_3%Z]  
  { J= ia  
  return (T & )r; H{\tQ->(2  
} *O)_D bj  
} ; Y H 2i V  
A AH-Dj|&l  
这样的话assignment也必须相应改动: fh b&_T  
K.*?\)&  
template < typename Left, typename Right > N`8!h:yL  
class assignment f0IljY!.  
  { d?v#gW  
Left l; 83412@&  
Right r; )XnG.T{0|  
public : HsR#dp+s~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uZ]B?Z%y#  
template < typename T2 > +LV'E#h!Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2GqPS  
} ; YRG+I GX  
::j'+_9  
同时,holder的operator=也需要改动: CbQ@l@d]  
b v\V>s  
template < typename T > >QE^KtZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 95T%n{rz  
  { pnxjuDN7}x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YQ,IdWav  
} p0qQ(  
/I7sa* i  
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。 |Mo# +{~c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q[M7)-  
N5}vy$t_P  
return l(rhs) = r; U"%k4]:A  
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。 htX'bA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CBnD)1b\  
6KnD(im  
template < typename Tp > hX`WVVoF  
class constant_t fX[,yc;  
  { >, 234ab=d  
  const Tp t; \$?[>=<wB  
public : }sPY+ZjV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :`:<JA3,  
template < typename T > R>/M>*C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >h[tHM O  
  { 7/PHg)&  
  return t; %f6l"~y  
} w?jmi~6  
} ; xXA$16kd  
g~FB&U4c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u\t[rC=yd  
下面就可以修改holder的operator=了 l]sO[`X  
4=o3 ZRV  
template < typename T > (pi7TSJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z9w@-])  
  { yC+N18y?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2Mu-c:1  
} k5!k3yI  
iN`/pW/JE  
同时也要修改assignment的operator() EOtrrfT&  
n 8AND0a1C  
template < typename T2 > u%XFFt5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @]3(l  
现在代码看起来就很一致了。 *uA?}XEfi  
<e/O"6='Z  
六. 问题2:链式操作 g?`D8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 II>X6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Y0s^9?*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 1Y}gki^F  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "Y(S G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :vurU$\  
^3=8*Xr  
template < typename T > 3C_g)5 _:  
struct result_1 )@R:$l86  
  { }^`{YD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zr}`W \  
} ; pxI*vgfN7  
(g7nMrE$j  
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: / sH*if  
jvu,W4  
template < typename T > lz{>c.Ll[  
struct   ref 1 _5[5K^  
  { R)<Fqa7Tm  
typedef T & reference; !~ -^s  
} ; x-tA {_:  
template < typename T > m G?a)P  
struct   ref < T &> KOi%zE%  
  { {dMa&r|lp  
typedef T & reference; elKQge  
} ; nJ*NI)  
]\#RsVX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _x UhDu%  
]"/ *7NM  
template < typename T > (/k,q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (]7@0d88  
  { ,P auP~L  
  return l(t) = r(t); ngm7Vs  
} {F@;45)o  
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。 zh/+1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Rx`0VQ  
QO#ZQ~  
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 rBr28_i   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y Nq<%i!>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n0vPW^EQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^f<f&V  
最后的布局是: 5)T{iPU%X  
                Add <}4|R_xY#  
              /   \ 6@l:(-(j2A  
            Divide   5 Z :Kob b  
            /   \ zEO 9TuBO  
          _1     3 Jt)<RMQ^R  
似乎一切都解决了?不。 =602%ef\  
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。 KJ9~"v  
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。 ,(c="L4[  
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: !kV?h5@Bo  
29av8eW?3  
template < typename Right > PY>j?otD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E+~~d6nB  
Right & rt) const X,y$!2QI  
  { %'g/4I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /OxF5 bN2  
} Pyyx/u+?@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 brTB /(E  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 VJ=!0v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;nh7Elk  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 IL>g-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Wq,UxMz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *-P@|eg  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: B"Fg`s+]U  
-C8awtbC  
template < class Action > G 8NSBaZe  
class picker : public Action X;6X K$"  
  { _')KDy7  
public : 97Q!Rot  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4e%SF|(Y'h  
  // all the operator overloaded %"KBX~3+Kj  
} ; w^ DAu1  
~&yaIuW<  
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。 x1Si&0T0P<  
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: ol:_2G2xQ  
r;Dl  
template < typename Right > ;- cq#8S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wwp vmb  
  { Wg$MKc9Vy[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pkxW19h*0  
} #D>8\#53V/  
90ORx\Oeo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4Yn*q~f  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h[lh01z  
N86Hn]#  
template < typename T >   struct picker_maker lq%s/l  
  { #v~5f;[AAs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9JUlu  
} ; #K4wO!d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6'Lij&,f?{  
  { 3gGF?0o  
typedef picker < T > result; Fe/*U4xU  
} ; IzL yn  
TnKe"TA|9  
下面总的结构就有了: Zd5fr c$  
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。 zCco/]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。 Zd~Z`B} &  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  UnO -?  
至此链式操作完美实现。 1$ l3-x  
`Y(/G"]  
e8gD(T  
七. 问题3 f|< *2Mk  
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。 -bs~{  
h\20  
template < typename T1, typename T2 > M&>Z[o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A!j&g(Z"Q  
  { (^6SF>'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i4uUvZ f  
} IB?5y~+h  
9pk<=F  
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: SYC_=X  
+ 1cK (Si  
template < typename T1, typename T2 > $)\ocsO  
struct result_2 :ox+WY  
  { aIm\tPbb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $I tehy  
} ; my*/MC^O  
WJg?R^  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? QU\|RX   
这个差事就留给了holder自己。 ,Z52d ggD  
    bx5X8D  
(IEtjv}D  
template < int Order > 9cj:'KG)!  
class holder; \Hy~~Zh2  
template <> #|gt(p]C  
class holder < 1 > S(rA96n  
  { D+k5e=  
public : scA&:y  
template < typename T > pET5BMxGG  
  struct result_1 8-po|  
  { PR.?"$!D{  
  typedef T & result; jT'1k[vJj  
} ; hDfsqSK0 /  
template < typename T1, typename T2 > j[c|np4k\  
  struct result_2 0h#' 3z<  
  { Gh@QR`xxc  
  typedef T1 & result; c"fnTJXr79  
} ; P+o ZS  
template < typename T > *,z__S$Q)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CRS/qso[Q'  
  { EY&hWl*a^  
  return (T & )r; Y.=v!*p?}  
} vu1F  
template < typename T1, typename T2 > U*,5t81  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $%sOL( r  
  { CxwZ$0  
  return (T1 & )r1; mNs&*h}  
} 7zy6`O P  
} ; bl:.D~@  
jYuH zf  
template <> NbfV6$jo  
class holder < 2 > -4"E]f  
  { Oi=kL{DG:s  
public : VBsS1!g  
template < typename T > O~w&4F;{  
  struct result_1 Rsqb<+7  
  { ULAAY$o@5  
  typedef T & result; Ga$+x++'*  
} ; H}X3nl\]  
template < typename T1, typename T2 > 6x6PP}IX  
  struct result_2 M0o=bYI  
  { sBp|Lo  
  typedef T2 & result; OB3AZH$  
} ; ><OdHRh@#  
template < typename T > q ,d]i/T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xt +fu L  
  { i2b\` 805  
  return (T & )r; ;nj'C1  
} E=gD{1,?  
template < typename T1, typename T2 > [$?S9)Xd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Kbx(^f12  
  { Q3%a=ba)h  
  return (T2 & )r2; 9<<$uf.B  
} 0<{/T*AU:  
} ; IC[SJVH;  
!_<.6ja  
`{I,!to  
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> >。 3@$h/xMJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l>"gO9j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G%ycAm  
.&7=ZY>E  
return l(i, j) = r(i, j); KtY~Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _wM[U`H}s  
P,h@F+OZN  
  return ( int & )i; _ %&"4bm.  
  return ( int & )j; )ACa0V>*p  
最后执行i = j; |NtT-T)7  
可见,参数被正确的选择了。 {114 [  
z1!ya#,$  
&m8B%9w  
eHv~?b5l  
KGi@H%NN  
八. 中期总结 DWJ%r"aN  
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: $qQ6u!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V2w[0^ L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {z@vSQ=)=P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HAo8]?J  
U'-MMwE]  
ThWZ>hyJ  
?O4Dhu  
DJ} xD&G  
^ .kas7 <  
九. 简化 qa^x4xZM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;~~Oc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a,cDj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: cdU2ph_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9][Mw[k>  
  +-*/&|^等 c}Z,xop<P{  
2. 返回引用。 rA*,)I_v@  
  =,各种复合赋值等 AG}' W  
3. 返回固定类型。 ZM; EjS1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JPQ02&e  
4. 原样返回。 Xki/5roCQ|  
  operator, (/"T=`3t  
5. 返回解引用的类型。 .[cT3l/t  
  operator*(单目) .U5+PQN  
6. 返回地址。 &[*<>  
  operator&(单目) 08k1 w,6W  
7. 下表访问返回类型。 *B:{g>0  
  operator[] od^ha  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QH\*l~;B\  
  operator<<和operator>> ^ fK8~g;rB  
~w]1QHA'f  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,eUMSg~P.7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vo7 1T<K  
fil6w</L  
template < typename Left > \TMRS(  
struct value_return <S$y=>.9  
  { w5n>hz_5  
template < typename T > nj7Ri=lyS  
  struct result_1 w5|@vB/pj  
  { '2[ _U&e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^"buF\3L  
} ; Bl`e+&b  
6w1:3~a  
template < typename T1, typename T2 > #i2q}/w5`C  
  struct result_2 :L`z~/6  
  { 2~J|x+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :+Dn]:\  
} ; KAsS= `  
} ; KMbBow3o*~  
GUN<ZOYb=  
*"zE,Bp"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H50nR$$<*Y  
+Z;0"'K'e  
下面我们来剥离functor中的operator() +'#d*r91@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3^ Z tIZ  
Q^39Wk@  
return l(t) op r(t) IwH ,g^0\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Jb tbW &EH  
return op l(t) GtGToI  
return op l(t1, t2) :cC`wX$  
return l(t) op {Z?!*Ow  
return l(t1, t2) op 7H >dv'  
return l(t)[r(t)] R2J3R5 S=[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $(CHwG-  
=u;q98r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: sg6cq_\  
单目: return f(l(t), r(t)); IBF>4q m"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i-ogeR?  
双目: return f(l(t)); czZ-C +}%  
return f(l(t1, t2)); A(s/Nz>  
下面就是f的实现,以operator/为例 g:,4Kd|  
'M'LJ.,"/  
struct meta_divide wy -!1wd  
  { El+]}D"  
template < typename T1, typename T2 > wK\SeX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3QR-8  
  { 3K0J6/mc  
  return t1 / t2; fV5#k@,")  
} 15s?QSKj  
} ; F H%yyT  
_%L3?PpF"  
这个工作可以让宏来做: X@D3  
 E;|\?>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JGdBpj:  
template < typename T1, typename T2 > \ 9a4RW}S<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;zJ_apZ:{  
以后可以直接用 %vThbP#mR|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ix/uV)]k`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ftH 0aI  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?PQiVL  
R1m18GHQ  
,}|V'y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?<}qx`+%Q  
.ZJh-cd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d z\b]H]  
class unary_op : public Rettype Wex4>J<`/  
  { ypifXO;m7  
    Left l; iH$N HfH  
public : Uis P 8/k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X>B/DT  
Ebk@x=E  
template < typename T > pucHB<R@bL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l3MH+o  
      { wGxLs>| 4  
      return FuncType::execute(l(t)); Ip0Zf?  
    } bQ4 }no0  
a&cV@~  
    template < typename T1, typename T2 > w##Fpv<m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (#,.;Y  
      { c ~C W-%wN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i'u;"ot=  
    } 7xcYM  
} ; j>:T)zhyY  
@]7\.>)  
ynd}w G'  
同样还可以申明一个binary_op L7b{H2 2  
@Uu\x~3y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x~z 2l#ow  
class binary_op : public Rettype -|T^  
  { Af%?WZlOq  
    Left l; hPH7(f|c{g  
Right r; GJ$,@  
public : g-s@m}[T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V:+bq`  
oe<Y,%u"6  
template < typename T > hh{liS% 10  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d"cfSH;h  
      { WT)")0)[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >fdN`W }M  
    } O*PHo_&G  
) jvkwC  
    template < typename T1, typename T2 > zhe5i;M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -I*A  `M  
      { kr/h^e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); loB/w{r*x  
    } WI9.?(5q  
} ; ,jWd?-NH  
X>4`{x`  
9..k/cH  
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 Rju8%FRO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z8@]e}n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u0e#iX  
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。 Rb0{t[IU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tvUvd(8 w  
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。。。  R pbl)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WWL Vy(  
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) _7<U[63  
下面是修改过的unary_op :6 fQE#(s&  
QUDVsN#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vB{b/xmah  
class unary_op ?uN(" I  
  { )-{~7@yqZ  
Left l; a8 1%M  
  rifxr4c[X>  
public : 9|`@czw  
#j JcgR<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YMd&+J`  
?Sqm`)\>4  
template < typename T > l1[IXw?  
  struct result_1 ("6W.i>  
  { H-W) Tq_?-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yd~fC:_ ]  
} ; t;]egk  
bM-Rj1#Lo  
template < typename T1, typename T2 > :I('xVNPz  
  struct result_2 12a #]E  
  { (`u!/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B`aAvD`7  
} ; }}_uN-m  
*PEuaRDN  
template < typename T1, typename T2 > o0L#39`' g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A]9JbNV  
  { bAiw]xi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Om  
} q9!9OcN2  
B>ZPn6?y  
template < typename T > A& F4;>dms  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y zS*p~|  
  { mmL~`i/  
  return OpClass::execute(lt(t)); <^Tj}5 )n  
} ^Q>*f/.KN  
JWL J<z  
} ; -/%jeDKp  
Jf$wBPg  
pG6-.F;  
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 5XI*I( .%/  
好啦,现在才真正完美了。 zIFL?8!H9{  
现在在picker里面就可以这么添加了: N -]PK%*  
.}N^AO=  
template < typename Right > =fG8YZ(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8 36m5/kH[  
  { RHVv}N0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '.yWL  
} &|'6-wD.  
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。 a7\L-T+  
XB-|gPk  
kVnyX@  
b]BA,D 4  
7V (7JV<>  
十. bind =bWq 3aP)P  
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。 _kN%6~+U  
先来分析一下一段例子 [Z\1"m  
o$VH,2 QF  
{Ch"zuPX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F |81i$R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +c`C9RXk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~4MjJKzA  
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。 RCYbRR4y  
我们来写个简单的。 yQ{_\t1Wd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [9om"'  
对于函数对象类的版本: /'6[*]IZP  
9Fx z!-9m  
template < typename Func > hX%v`8  
struct functor_trait T zYgH  
  { NB5B$q_'#  
typedef typename Func::result_type result_type; -_DiD^UcXn  
} ; ;}~Bv<#  
对于无参数函数的版本: Z4ov  
So%1RY{ )  
template < typename Ret > G@EjWZQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J7;n;Mx  
  { V C'-h~  
typedef Ret result_type; !a(qqZ|s  
} ; 0Y*gJ!a  
对于单参数函数的版本: |~LjH|*M  
BC{J3<0bf@  
template < typename Ret, typename V1 > 5qQ(V)ah  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \Ntdl:fSw  
  { ]#q7}Sd  
typedef Ret result_type; )^S^s >3  
} ; b[o"Uq@8?  
对于双参数函数的版本: :YXQ9/iRr  
Qfu*F}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <VR&= YJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G!LNP&~  
  { j_uY8c>3\q  
typedef Ret result_type; *2 $m>N  
} ; #'Y6UGJ\n  
等等。。。 LY!3u0PnlT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ; 9&.QR(  
T.P Z}4  
template < typename Func > |ezO@  
struct func_return mRnzP[7-\)  
  { ae#HA[\0G  
template < typename T > Qn)[1v  
  struct result_1 S%s|P=u  
  { "jJdUFN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9hLmrYNM1  
} ; r]EZ)qp^@  
gc:p@<  
template < typename T1, typename T2 > Y1_6\zpA  
  struct result_2 lPQ Ut!xI  
  { \]#;!6ge  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ySK Yqt z  
} ; pF*~)e  
} ; Oj lB 0  
K^& ]xFW  
.'{6u;8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ID).*@(I"  
_ KhEwd  
template < typename Func, typename aPicker > ]#-/i2-K  
class binder_1 i 2} =/  
  { 5A]LNA4i  
Func fn; `MYKXBM  
aPicker pk; `Y({#U  
public : 9c5G6n0  
2\CkX  
template < typename T > q'AnI$!  
  struct result_1 M= q~EMH  
  { ]V769B9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  z0Z\d  
} ; 7- 3N  
ocA'goI-  
template < typename T1, typename T2 > I1 R\Ts@  
  struct result_2 @1SKgbt>  
  { 031.u<_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I%Po/+|+  
} ; b}?@syy8  
Gp3nR<+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `ToRkk&&>{  
k1Mxsd  
template < typename T > -G<2R"Q#N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Up/u|A$0V  
  { 07LL)v~  
  return fn(pk(t)); W/ZahPPq  
} XG\a-dq[  
template < typename T1, typename T2 > Vh.;p.!e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OxHw1k  
  { ;GgQ@s@  
  return fn(pk(t1, t2)); 2*FWIHyf  
} D.&eM4MZ  
} ; gQpD]p%k  
mA] 84zO  
+?5Uy*$  
一目了然不是么? z1SMQLk  
最后实现bind oB{}-[G  
"J[i=~(  
77&^$JpM  
template < typename Func, typename aPicker > 400Tw`AiJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G0; EbJ/&  
  { WP@JrnxO\`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j zmSFKg*  
} \`Ph=lJO  
6aF'^6+a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qvfAG 0p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ekl? K~  
({H+ y 9n  
十一. phoenix ^~r&}l4c,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qJFgbq4-  
<GT>s  
for_each(v.begin(), v.end(), cxP9n8CuT  
( F3Ak'h{Ay  
do_ */5<L99v  
[ fdq^!MWTi  
  cout << _1 <<   " , " 6PQJgki  
] z5yb$-j  
.while_( -- _1), kTi PZZI  
cout << var( " \n " ) ]dGr1 ncu  
) kO,VayjT  
); i^s`6:rNu  
ghJ,s|lH  
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: 9?l?G GmQ  
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 (4{ C7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w[,?- Xm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gSv[4,hXd  
L%o65  
Lr24bv\  
template < typename Cond, typename Actor > %+7T9>+  
class do_while Vr/` \441  
  { UP~WP@0F  
Cond cd; 1hMX(N&|  
Actor act; =~W0~lxX  
public : ` r'0"V  
template < typename T > S4{Mu(^xT  
  struct result_1 %];h|[ax]  
  { z7@(uIl=X  
  typedef int result_type; Ah"'hFY  
} ; 4*D fI  
Kixr6\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q0L@.`~  
m>abK@5na  
template < typename T > 7{K i;1B[w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P"V{y|2  
  { V'Z&>6Z  
  do 68J 9T^84  
    { /XW&q)z-Hl  
  act(t); 8=n9hLhqo  
  } F; MF:;mM  
  while (cd(t)); M8#*zCp{5  
  return   0 ; !HdvCYB>  
} 1o;g1Z/  
} ; n2jvXLJq  
r{_B:  
OZ>)sL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u6iU[5  
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。 nI`f_sp  
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。 wZo.ynXT  
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。 6=G~6Qu  
下面就是产生这个functor的类: 5M<' A=  
^8';8+$  
$IxU6=ajn  
template < typename Actor > !y qa?\v9  
class do_while_actor mX<Fuu}E*Z  
  { AK@`'$  
Actor act; \ifK~?  
public : n2xLgK=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ss#@=:"P  
|P,zGy  
template < typename Cond > !^)wPmk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `x{.z=xC  
} ; Sc4obcw%  
s FQ4O- SM  
M1/M}~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MG7 ?N #  
最后,是那个do_ ~|y^\U@  
` j&0VIU>>  
T}L^CU0  
class do_while_invoker Ci7P%]9  
  { 7K>D@O  
public : eK Z@ FEZ  
template < typename Actor > C%}]"0Q1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &dhcKO<4  
  { %Y cxC0S[  
  return do_while_actor < Actor > (act); kf%&d}2to  
} 9 3W  
} do_; .N~PHyXZR  
.>mH]/]m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KA5~">l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AW,v  
最后来说说怎么处理break和continue V;h=8C5J  
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。 e/"yGQu  
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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