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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j?tE#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $pPc}M[h  
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, $5ea[n c  
d+h~4'ebv  
+`S_Gy  
evE:FiDm(j  
  class filler r;(^]Soz  
  { _W Hi<,-  
public : +Y+fM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0%rE*h9+  
} ; wmbG$T%k  
(@ BB @G  
AVz907h8  
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: 2sqH > fen  
(G{:O   
ou)0tX3j  
"kc%d'c(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0"\js:-$  
yHf^6|$8  
Ug#B( }/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6R3/"&P(/#  
Y*jkUQ  
C@XnV=J  
F6DVq8f9  
二. 战前分析 d@ZXCiA},  
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。 H2g#'SK@  
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 {P?p*2J'  
;l `(1Q/  
`]6W*^'PD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c.-dwz  
  /* --------------------------------------------- */ ?` ebi|6  
vector < int *> vp( 10 ); ^8ilUu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?: vB_@  
/* --------------------------------------------- */ {^:i}4ZRl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^5!"[RB\  
/* --------------------------------------------- */ `P|V&;}K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4e[ 0.2?  
  /* --------------------------------------------- */ _w <6o<@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w2!5TKZ`  
/* --------------------------------------------- */ =td(}3|D Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BG-nf1K(  
! _ >/ r  
QUXr#!rPY|  
XGnC8Be{4  
看了之后,我们可以思考一些问题: M@. 2b.  
1._1, _2是什么? hR[_1vuIu  
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。 S[/D._5QD%  
2._1 = 1是在做什么? >"]t4]GVf  
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。 cE,,9M@^  
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。 1X&scVw  
"Q.C1#W}.  
xJ\sm8  
三. 动工 oB!-JX9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bM W}.v!  
,0,& L  
?[5_/0L,=  
up?S (.*B  
template < typename T > FSZ :}Q  
class assignment y>J6)F =  
  { 8Sf}z@~]  
T value; ~fpk`&nhe  
public : DQN"85AIZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} w*Ze5j4@ \  
template < typename T2 > NU7k2`bqAk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TDR#'i  
} ; wD pL9q  
kI*f}3)Y  
dlV HyCW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !1+!;R@&H>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7c'OIY].,  
SzjylUYV  
8\`otJY  
*U,W4>(B  
  class holder S }G3ha  
  { 1[?xf4EMG  
public : bFIv}c+;  
template < typename T > <5c^DA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M1Th~W9l  
  { {`% q0Nr  
  return assignment < T > (t); u&Xn#f h  
} ^12}#I  
} ; LtDGu})1  
+227SPLd  
!?{%9  
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: AT^MQvn  
kqS_2[=]  
  static holder _1; =:^f6"p&Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2cJ3b 0Xx  
N!af1zj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iS8yJRy  
而不用手动写一个函数对象。 ?trqe/  
2C &l\16  
(=D^BXtH|  
aD?ySc}  
四. 问题分析 vau#?U".}>  
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。 lJ4&kF=t  
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。 5AAPtZ\lH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <K~mg<ff$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YjeHNPf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PKNpR  
Si[xyG6=  
五. 问题1:一致性 uI&<H T?  
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?| ].*I Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  gm@%[  
dO[pm0  
struct holder }mQh^  
  { |Z{ DU(?[b  
  // ( |Xc_nC  
  template < typename T > 'ul~f$ V  
T &   operator ()( const T & r) const (L8z<id<z  
  { O(44Dy@2  
  return (T & )r; JclG*/Wjg4  
} %-, -:e  
} ; ~]lVixr9  
'uV;)~  
这样的话assignment也必须相应改动: Eh?,-!SUQn  
C'//(gjQ-G  
template < typename Left, typename Right > Vbpt?1:  
class assignment zF=E5TL-,4  
  { Ru^j~Cj5  
Left l; [=KA5c<  
Right r; F$&{@hd  
public : =5X(RGK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w}QU;rl8q  
template < typename T2 > -D30(g{O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NYN(2J  
} ; d"4J)+q  
tcS7 @^'  
同时,holder的operator=也需要改动: x[H9<&)D  
%'i`Chc^!;  
template < typename T > /N(Ol WEp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .UJjB}4$f  
  {  Wfyap)y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6):^m{RH^  
} q6 Rr?  
x3?:"D2  
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。 d<^o@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qx3`5)ef  
OBmmOswg~  
return l(rhs) = r; +zLh<q0  
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。 h4dT N}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: WscNjWQ^TD  
FYu=e?L  
template < typename Tp > )'gO?cN  
class constant_t ,~,{$\p   
  { Oe*+pReSD  
  const Tp t; `(7HFq<N  
public : cu V}<3&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8HymkL&F  
template < typename T > 5PU$D`7it  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *~%# =o  
  { /iekww^54  
  return t; {Deg1V!x>  
} i=G.{.  
} ; $f^ \fa[  
6S2v3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v"dj%75O?e  
下面就可以修改holder的operator=了 ;\Vi~2!8  
/_ MEb42&  
template < typename T > nXuoRZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;/phZ$l  
  { H6PS7g"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .U:DuyT  
} :. ja~Q  
]B"YW_.x2  
同时也要修改assignment的operator() 5+[`x ']l  
5U^  
template < typename T2 > 406.6jmv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3bp'UEF^k  
现在代码看起来就很一致了。 aD,(mw-7r  
h5?yrti  
六. 问题2:链式操作 +u:Q+PkM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,TAzJ  
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。 `II/nv0jn  
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。 L:g!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。 $|yO mh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ch%-Cg~%  
y-iuOzq4  
template < typename T > \y G//  
struct result_1 HFL(t]  
  { w Kq-|yf,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _XqD3?yH4  
} ; _DK%-,Spu  
W6m oFn  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <"" fJ`7  
D<2|&xaR  
template < typename T > .l->O-=  
struct   ref :>K=kZ=k  
  { Ws;}D}+  
typedef T & reference; aQK>q. t  
} ; )`ZTu -|  
template < typename T > MWS=$N)v*  
struct   ref < T &> 5`B ! 1  
  { qd FYf/y  
typedef T & reference; )NwIEk>Tf  
} ; XY;cz  
?4U|6|1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '}D$"2I*  
^=nJ,-(h_  
template < typename T > rU /V ~;#%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j'V# =vH  
  { ]~SOGAFW  
  return l(t) = r(t); JPX5Jm()  
} CR-6}T   
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。 QJaF6>m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V+mTo^  
JZ5N Q)sX  
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 "@JSF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X~O2!F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xsq+RBJi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'ju{j`b  
最后的布局是: S;vE %  
                Add 2U-F}Z  
              /   \ 0"~`U.k~M  
            Divide   5 ,h'q}5  
            /   \ 8jE6zS }m  
          _1     3  0~{&  
似乎一切都解决了?不。 l0m\2Ttf  
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。 $~|#Rz%v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :dtX^IT  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Sn\S `D  
7B`,q-x.  
template < typename Right > y~JCSzpU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a_UVb'z  
Right & rt) const k:Iz>3O3]  
  { S0_#h)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BTwLx-p9t  
} m8q3Pp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7[wHNJ7)r  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 >4A~?=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5V5E,2+ 0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 cC.=,n  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 LCrE1Q%VP  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vxxa,KR/y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y;+5cn C  
f#RI&I\  
template < class Action > Mt@P}4   
class picker : public Action ?d*0-mhQ,  
  { GUJaeFe  
public : \4RVJ[2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qV%t[>  
  // all the operator overloaded #OKzJ"g  
} ; I<q=lK  
*RQkL'tRf  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "JLKO${ Y  
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: .!ThqYo  
{ jnQoxN  
template < typename Right > }U=|{@%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  q$$:<*Uy  
  { LLn,pI2fL{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $'I+] ;  
} 6B)3SC  
}E5oa\ 1u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2 0Xqs,  
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*_h M1*;  
"5]Fl8c?  
template < typename T >   struct picker_maker _`>F>aP  
  { D}SYv})Ti  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EK^B=)q6:W  
} ; ;- D1n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bwjjwu&  
  { biCX: m+_?  
typedef picker < T > result; ?=:wIMV  
} ; yJx{6  
KgtMrT5<q  
下面总的结构就有了: stDrF1{  
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。 fUh7PF%  
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。 D"WqJcDt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,?"cKdiZ  
至此链式操作完美实现。 pKf]&?FX  
|kwBb>V  
(3YI>/#  
七. 问题3 _zG9.?'b3  
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。 $MF U9<O  
)$#]h]ac  
template < typename T1, typename T2 > OW (45  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cTO\Vhg  
  { 8Wn;U!qT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wN[mU  
} ;2||g8'  
-c-#1_X5  
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: C WJGr:}&  
{Mc^[}9  
template < typename T1, typename T2 > bkQEfx.  
struct result_2 Vy;f4;I{  
  { <MgR x9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2%YtMkC5  
} ; > uS?Nz5/  
bi:m;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? 0f.rjd  
这个差事就留给了holder自己。 _jV(Gv'  
    G.2ij%Zz  
" gB.  
template < int Order > ?@U7tNI  
class holder; ].f28bY  
template <> G3{t{XkV  
class holder < 1 > TqbDj|7`R  
  { u<x2"0f  
public : }cK<2J#  
template < typename T > .\kcWeC\  
  struct result_1 2BLcun  
  { 7\sJ=*  
  typedef T & result; D8a[zXWnc  
} ; k r0PL)$  
template < typename T1, typename T2 > #hEN4c[Ex  
  struct result_2 W+ tI(JZ  
  { vkdU6CZO  
  typedef T1 & result; ze!S4&B  
} ; +8e~jf3E1  
template < typename T > | ,bCYK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const __p\`3(,'  
  { E DuLgg@  
  return (T & )r; Qe=,EXf  
} k!e \O>+  
template < typename T1, typename T2 > 6LUO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c}iVBN6~.<  
  { yc.Vm[!  
  return (T1 & )r1; VUXG%511T  
} uT8@p8  
} ; t^HQ=*c  
 lv_|ws  
template <> K!/"&RjW.  
class holder < 2 > (pBOv:6  
  { i"=6n>\  
public : 1O bxQ_x  
template < typename T > Sa!r ,l  
  struct result_1 ]3@6o*R;  
  { pkjf5DWp  
  typedef T & result; I@VhxJh  
} ; #s JE{Tb  
template < typename T1, typename T2 > p[BF4h{E  
  struct result_2 kt8P\/~*i  
  { V[-4cu,Ph^  
  typedef T2 & result; 3L$_OXx  
} ; -%]O-'  
template < typename T > k=,,s(]tx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QUL^]6$  
  { @OOnO+g  
  return (T & )r; 7n*,L5%?]4  
} 9-;ujl?{  
template < typename T1, typename T2 > jU2Dpxkt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `}:q@: %  
  { cstSLXD  
  return (T2 & )r2; ,1'9l)zP  
} }Z T{  
} ; $:M*$r^u  
Jy)E!{#x  
wD|,G!8E2  
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> >。 #L}Y Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uGm~ Oo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bq~!_6fB  
0z) 8i P  
return l(i, j) = r(i, j); O)nLV~X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '< ]:su+  
7.fpGzUM  
  return ( int & )i; WPVur{?<  
  return ( int & )j; _jK    
最后执行i = j; zoXCMBg[  
可见,参数被正确的选择了。 h&eu}aF  
x\t)uM%  
r\7F}ZW/  
=[%ge{,t  
:USN`"  
八. 中期总结 *Dr-{\9  
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: 12 HBq8o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `]^0lD=eI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WF0%zxg]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UpL1C~&  
BrYU*aPW;  
,4oYKJ$+h  
x2p}0N  
E"!I[  
yM$@*od  
九. 简化 &7* |rshZ  
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。 )i8Hdtn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;AV[bjRE\  
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: n>]`8+a~%X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C"bG?Mb  
  +-*/&|^等 `f.okqBAh  
2. 返回引用。 Fu4LD-#  
  =,各种复合赋值等 ^lVZW8  
3. 返回固定类型。 ,KvF:xqA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Uc,D&Og  
4. 原样返回。 6^U8Utx  
  operator, _DPWp,k<~  
5. 返回解引用的类型。 ylm*a74-X  
  operator*(单目) i oX [g  
6. 返回地址。 n%; wQ^  
  operator&(单目) c$?(zt ;  
7. 下表访问返回类型。 tins.D  
  operator[] :V1ttRW}52  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eliT<sw8  
  operator<<和operator>> A/n-.ci  
i^j1 i  
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。 0$)CWah  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2e_ssBbb  
E (DNK  
template < typename Left > ~hi\*W6jg  
struct value_return S9~X#tpKe  
  { 5WN^8`{'3  
template < typename T > yZup4#>8  
  struct result_1 <a/TDW  
  { \_?A8F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i#/,Q1yEn  
} ; ~B!O X  
; MU8@?yN  
template < typename T1, typename T2 > 0zrgK;9  
  struct result_2 DG& ({vy  
  { (XtN3FTY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eQh@.U*S)  
} ; IS *-MLi  
} ; v~|~&Dwq  
|l\&4/SJ  
-# 0(Jm'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ewjzm,2  
N{L'Q0!  
下面我们来剥离functor中的operator() H&K(,4u^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i}cqV B?r  
9>gxJ7pY  
return l(t) op r(t) r{y&}gA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l,cnM r^.W  
return op l(t) ks92-%;:  
return op l(t1, t2) ~{GbuoH  
return l(t) op sT.;*3{  
return l(t1, t2) op H4%2"w6|!  
return l(t)[r(t)] 0V*B3V<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sywSvnPuYZ  
Hc?8Q\O:  
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: RbPD3& .  
单目: return f(l(t), r(t)); /Y=Cg%+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f4A;v|5_  
双目: return f(l(t)); =l6aSr  
return f(l(t1, t2)); cj ?aCVa  
下面就是f的实现,以operator/为例 rG7E[kii  
AY]dwKw  
struct meta_divide !|!k9~v!  
  { WXJEAje  
template < typename T1, typename T2 > 3r{3HaN(^'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RmF,x9  
  { \ G}02h  
  return t1 / t2; 0#\K9|.  
} i?+ZrAx>  
} ; ?:@13wm  
|wF_CZ*1  
这个工作可以让宏来做: q-7C7q  
ZAe'lgS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X.~z:W+  
template < typename T1, typename T2 > \ ze* =7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =Uy;8et  
以后可以直接用 r\#_b4-v3h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZJL8"(/R  
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 _v~c3y).  
(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。。。) +ucj>g1(#  
G- _h 2  
#G</RYM~m  
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 xBba&A]=  
[k1N-';;;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )OjTn"  
class unary_op : public Rettype i.QS(gM  
  { N=Q<mj;,  
    Left l; 9f UD68Nob  
public : b&q!uFP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m+66x {M2c  
%:yp>nm  
template < typename T > Eb 8vnB#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s &4k  
      { <x&0a$I  
      return FuncType::execute(l(t)); ie<zc+*rW  
    } U;SReWqU  
0L->e(Vf7u  
    template < typename T1, typename T2 > 8 $5 y]%!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uD'yzR!]+  
      { .bdp=vbA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xIt'o(jQH  
    } Y-Iu&H+\  
} ; !H)$_d \uj  
|nOqy&B  
E[Xqyp!<  
同样还可以申明一个binary_op 0.pZlv  
SB1j$6]OR7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;_$Q~X  
class binary_op : public Rettype m1pge4*  
  { %}.4c8  
    Left l; Iax-~{B3AY  
Right r; `'W/uCpl  
public : [z:.52@!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^)J2tpr;]=  
d_v]mfUF  
template < typename T > ko-3`hX`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [j3-a4W u  
      { Za[ ?CA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0o2*X|i(  
    } ;2#9q9(  
J&P{7a  
    template < typename T1, typename T2 > 7Shau%2C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dx)>`yJk$;  
      { Cs:?9G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [zC1LTXe  
    } Zr(4Q9fDo  
} ; (M0"I1g|w  
`i!BXOOV{  
z6IOVQ*r  
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 [Sr^CY P(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?g{--'L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A&?8 rc  
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。 %wFz4 :  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %*}h{n  
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。。。 h+gaKh=k+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N_:H kI6  
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) MZ2/ks  
下面是修改过的unary_op kC,=E9)O  
saRYd{%+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f 7R/i  
class unary_op r|MBkpcvp  
  { 1'NJ[ C`  
Left l; /M : 7  
  A ".v+  
public : -(dtAo6  
k!Ym<RD%N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =,B Dd$e  
opXxtYC@  
template < typename T > IdS=lN$  
  struct result_1 qnu<"$   
  { 8t;vZ&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _ez*dE%  
} ; @Ojbu@A  
t!8(IR  
template < typename T1, typename T2 > +TZVx(Z&A  
  struct result_2 Af" p:;^z  
  { v~*Co}0OB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~xa yGk  
} ; 70GwTK.{~  
=.`:jZG  
template < typename T1, typename T2 > |Q(3rcOrV"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pqCp>BO?O  
  { xA'RO-a}h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (+CNs  
} _4f=\  
UVd ^tg  
template < typename T > b F MBIA|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {X\%7Zef+  
  { 4<j7F4  
  return OpClass::execute(lt(t)); *V`E)maU  
} ;b5^) S  
.GSK!1{@  
} ; 8I}ATc  
"X(9.6$_  
!b"2]Qv  
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 w t6&N{@  
好啦,现在才真正完美了。 0{OafL8&l  
现在在picker里面就可以这么添加了: %p(X*mVX  
oO3X>y{gN  
template < typename Right > .iV-Y*3<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]@I>OcH  
  { 3Q#Tut  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w)XnMyD(P  
} OcE,E6LD  
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。 #AR$'TE#  
DO 0  
R0#'t+7^  
\>\_OfY1W  
Pil_zQ4  
十. bind !DM GAt\  
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。 ${5E  
先来分析一下一段例子 fB)S:f|  
7Y%Si5  
K0{ ,*>C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n%ypxY0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -l~+cI\2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +MtxS l  
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。 7<*,O&![|  
我们来写个简单的。 JA$RY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S-[S?&c`  
对于函数对象类的版本: lt("yqBu  
ATWa/"l(H-  
template < typename Func > kxLWk%V  
struct functor_trait `qV*R 2  
  { FN<S agj  
typedef typename Func::result_type result_type; l`A e&nc6  
} ; 8Sk$o.Gy  
对于无参数函数的版本: 0m,q3  
`< 82"cAT{  
template < typename Ret > hK UK#xx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?sW}<8\  
  { [VE>{4]W  
typedef Ret result_type; T<%%f.x[s  
} ; )&$mFwf  
对于单参数函数的版本: rhDiIO_  
[;Jq=G8&t  
template < typename Ret, typename V1 > z?t75#u9.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r+ usMF<'  
  { #0:rBKm,  
typedef Ret result_type; YCq:]  
} ; eGLB,29g  
对于双参数函数的版本: U/A [al  
6@x^,SA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @e-2]z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #]h&GX  
  { 6@VgLa,  
typedef Ret result_type; e!ql8wbp  
} ; < w;49 0g  
等等。。。 + } y"S-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RB9ZaL\  
$>zqCi2tB<  
template < typename Func > AqT}^fS  
struct func_return )S`=y-L$  
  { #fDM{f0]R  
template < typename T > `PT'Lakf;3  
  struct result_1 D?G'1+RIT~  
  { )XDbg>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9TZ6c  
} ; w8bvqTQ  
:_h#A }8Xd  
template < typename T1, typename T2 > HLCI  
  struct result_2 hOYP~OR  
  { k3T374t1b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ? U* `!-  
} ; !j& #R%D  
} ; r)Ja\ ;  
Y(Y#H$w  
]QQeUxi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FzAzAl 5  
,Fn-SrB:  
template < typename Func, typename aPicker > ?aguAqG$  
class binder_1 ;?y~ h$  
  { #itZ~tol  
Func fn; }tQ^ch;Q  
aPicker pk; _:%i6c*"  
public : ]!uId#OH  
C%|m[,Gx  
template < typename T > }lP`3e  
  struct result_1 _Nh`-R%B)  
  { "y60YYn-#J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^I{/j 'b&  
} ; 72vp6/;)  
)SJ"IY\P  
template < typename T1, typename T2 > z0UtKE^b  
  struct result_2 +~sqv?8  
  { dU2:H}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0]zMb^wo  
} ; +p$lVnAt  
SX&Q5:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iz0:  
CaVVlL  
template < typename T > !="8ok+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?g:sAR'  
  { OuK RaZ  
  return fn(pk(t)); _M^^0kf  
} 99"8d^{z  
template < typename T1, typename T2 > GE? \Vm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #N;&^El  
  { y8Rq2jI;(e  
  return fn(pk(t1, t2)); csA-<}S5]b  
} @1i<=r  
} ; Ko)f:=Qo  
7EVB|gTp  
bn7g!2  
一目了然不是么? nb ?(zDJ8  
最后实现bind cI&XsnY  
Gzs$0Ki=  
Y[W:Zhl;  
template < typename Func, typename aPicker > 50`|#zF^#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RRQIlI<  
  { nTD4^'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 57q?:M=^  
} 8c>xgFWp9  
DS_0p|2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "y5bODq3t  
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。 x[u6_6=q9  
qj4jM7  
十一. phoenix w"W;PdH)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x&r f]R  
?6HnN0A)  
for_each(v.begin(), v.end(), IVVX3RI  
( >nvnU`\  
do_ +"1-W> HV  
[ (g&@E(@]?  
  cout << _1 <<   " , " T^{=cx9x9  
] dK;ebg9|  
.while_( -- _1), LIKQQ  
cout << var( " \n " ) @ 2On`~C`  
) X4+H8],)  
); R&$fWV;'  
V(g5Gn?  
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: `5"3Cj"M  
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 drvrj~o:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m4yWhUi(o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x 0K#-  
HKIr?  
Q#*R({)GH  
template < typename Cond, typename Actor > >UV}^OO  
class do_while RS#C4NG  
  { 3sW!ya-VZ  
Cond cd; bnPhhsR  
Actor act; IkG;j+=  
public : Vol}wc  
template < typename T > ,`YIcrya:  
  struct result_1 Z$B%V t  
  { IM,4Si2  
  typedef int result_type; <;uM/vS i  
} ; ?b"'w  
A-J#$B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OJhMM-  
awjAv8tPO!  
template < typename T > }Oqt=Wm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kB%.i%9\\  
  { }8s&~f H  
  do gf>GK/^HH  
    { ]h=5d09z  
  act(t); @= =)  
  } $*LBZcL  
  while (cd(t)); sZ7~AJ  
  return   0 ; j)#yyK{k2s  
} )eqF21\  
} ; 6urU[t1  
6'.)z ,ts  
((<\VQ,>(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J1Az+m  
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。 )o-mM tPj  
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。 1Dhu 5ht  
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。 (_6JQn  
下面就是产生这个functor的类: {B e9$$W,  
RKM5FXX  
3(nnN[?N,5  
template < typename Actor > a5/Dz&>j6  
class do_while_actor G]{^.5  
  { |n^rI\ p%  
Actor act; .g?D3$|K  
public : >yVp1Se  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cYXL3)p*Q  
bUds E 1f  
template < typename Cond > e Qk5:{[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IGi9YpI&K  
} ; 1o_6WU  
g \ou+M#  
kbJ4CF}H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Le{.B@2-"  
最后,是那个do_ Q04 `+Vr  
qJ<l$Ig  
#{^qBP[  
class do_while_invoker g#Ta03\  
  { y y[Y=  
public : YU!s;h  
template < typename Actor > BjA$^i|8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SXN]${  
  { @1<VvW=  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0\s&;@xKk  
} N R 4\TU  
} do_; Aon.Y Z  
CS5[E-%}T=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -WR<tkK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g!o2vTt5  
最后来说说怎么处理break和continue ,V^$Meh  
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。 ^".6~{  
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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