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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SqdI($F\:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D;jbZ9  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, z.?slYe[  
#0\* 8 6  
k#7A@Vb  
euW   
  class filler ;t,v/(/3  
  { 3 TTQf f  
public : zSu,S4m_;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wXKt)3dmu  
} ; TJ_6:;4,|_  
Zb|a\z8?  
{E7STLQ_%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  qmenj  
LR\8M(rtvH  
pd & HC  
R@/"B?`(f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >3&V"^r(|  
3 `mtc@*  
>,I'S2_Zl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #6l(2d  
O6ugN-d>  
 M%W#0  
&%8IBT  
二. 战前分析 }$r]\v  
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。 N93R(x)%  
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 xU6dRjYhH9  
TeO'E<@  
kHhku!CH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^U96p0H"T  
  /* --------------------------------------------- */ I0=L_&`)  
vector < int *> vp( 10 ); t}?-ao  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N 7Y X  
/* --------------------------------------------- */  Zy8tI#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5zkj ;?s  
/* --------------------------------------------- */ b& -8/t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bd% M.,  
  /* --------------------------------------------- */ -5|el3%)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %6m' |(-  
/* --------------------------------------------- */ KrHKM3<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9zrTf%m F  
[!8b jc]c  
81!;Wt(?  
pG"h ZB3)  
看了之后,我们可以思考一些问题: IiE^HgM  
1._1, _2是什么? DUH_LnHw)  
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。 Q9B!0G.-bs  
2._1 = 1是在做什么? V0&7MY*  
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。 01uj-!D$@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'Ffvd{+:8  
7~'%ThUb$-  
LnN:;h  
三. 动工 B., BP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m_BpY9c]5  
7Kb&BF|Q  
U>m{B|H  
]gm3|-EiY  
template < typename T > G"kX#k0S  
class assignment Q~k|lTf  
  { |W@Ko%om  
T value; {?EmO+![}  
public : |$ZS26aYw}  
assignment( const T & v) : value(v) {} m}zXy\  
template < typename T2 > a? PH`5O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +7n vy^m  
} ; pGy k61  
w(t1m]pF[  
-yg;,nCg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  yOvV"x]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nn$^iw`  
EM!S ;i  
ITi#p%  
!|]k2=+I  
  class holder yf`_?gJ6d  
  {  cz>)6#&O  
public : TBba3%  
template < typename T > a2i:fz=[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jsr)  
  { ! r/~D |  
  return assignment < T > (t); G\,B*$3   
} Br&&#  
} ; 9F6dKPN:  
zb02\xvf  
"wKJ8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @H( 7Mt  
]Y76~!N  
  static holder _1; z7)$m0',?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X*d!A >s  
dn Xu(e%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x_?K6[G&}  
而不用手动写一个函数对象。 ~i'!;'-_}  
WX_g  
HU4h.Lm  
_^zs(  
四. 问题分析 \yxGE+~P  
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。 1p&=tN  
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。 t}pYSSTz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QR8]d1+GV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nGc'xQy0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W$J.B!O  
_FS #~z'j  
五. 问题1:一致性 MBKF8b'k  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| kApDD[ N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8oRq3"  
ui|6ih$+  
struct holder _4#7 ?p  
  { 9Av{>W?  
  // u(? U[pe[  
  template < typename T > bJR\d0Z  
T &   operator ()( const T & r) const k]RQ 7e  
  { 7v0VZ(UR  
  return (T & )r; eoQt87VCU  
} ^nOh 8L;  
} ; T?.l_"%%d  
Nl%5OBm  
这样的话assignment也必须相应改动: Ukf:m&G  
+>[zn  
template < typename Left, typename Right > CtD<% v3`  
class assignment -4F}I3I  
  { T('rM :)/  
Left l; D(dV{^} 9  
Right r; oY,{9H37b  
public : >qO l1]uF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f><V;D#  
template < typename T2 > BC1smSlJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;4/ n~  
} ; pm i[M)D  
/~fu,2=7  
同时,holder的operator=也需要改动: ~HT:BO$  
%(POC=b#[  
template < typename T > CD^@*jH9"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '@\[U0?@K  
  { $M4_"!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M\IdQY-c  
} oblw!)  
^"vmIC.h  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 00y(E @~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^( 7l!  
rd[mC[ r  
return l(rhs) = r; j>v8i bS(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {CVZ7tU7]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C$LRX7Z`o  
X9^q-3&60  
template < typename Tp > bmKvvq  
class constant_t k][{4~z  
  { 0D  `9  
  const Tp t; 4Sdj#w  
public : pjSM7PhQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $ >].;y?$  
template < typename T > QAZs1;lU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]2iIk=r$  
  { 3!#FG0Z   
  return t; 9Q\B1Q  
} _25PyG  
} ; =>A}eR1Y   
<&)zT#"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Pmr'W\aIR  
下面就可以修改holder的operator=了 >Apa^Bp  
dI=&gz  
template < typename T > &fkH\o7)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7/BjWU5*  
  { iF.f*3-NJB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o4z|XhLr  
} T`<Tj?:^&  
[E2".F3  
同时也要修改assignment的operator() Zny9TP  
{%, 4P_m  
template < typename T2 > PtL8Kd0`C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i-dosY`81  
现在代码看起来就很一致了。 YX3NZW2i  
>:FmAey  
六. 问题2:链式操作 L"jjD:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \]\GDpu[  
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。 la$%%@0/  
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。 Bw[IW[(~!  
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。 8hyX He  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XZ(<Mo\v  
XJq]l6a:  
template < typename T > jgkY^l  
struct result_1 -ntQqHs  
  { /~+Fzz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (gcy3BX;  
} ; |&bucG=  
?\X9Ei  
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: l%yQ{loTh  
f&] !;)  
template < typename T > "uyr@u0b  
struct   ref B LZ<"npn  
  {  _Vc4F_  
typedef T & reference; g(Oor6Pp  
} ; ;MlPP)*k  
template < typename T > b!"FM/ %  
struct   ref < T &> !)}z{,Jx  
  { k@[[vj|W  
typedef T & reference; p2+K-/}ApP  
} ; i.-2 w6  
{5+69&:G.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O%&N6U  
UCTc$3  
template < typename T > 1$m{)Io2(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ps/|^8aGZ  
  { >.XXB 5a  
  return l(t) = r(t); x{rjngp2  
} Q yQ[H  
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。 \y7Gi}nI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c<q~T >0k  
N7X(gh2h  
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 ,hT**(W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xz +;1JAL3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {q~N$"#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tejpY  
最后的布局是: F hyY+{%  
                Add mFd|JbW  
              /   \ 5,Co(K  
            Divide   5 jz\>VYi(7  
            /   \ 6hXh;-U  
          _1     3 plNw>rFa  
似乎一切都解决了?不。 YelF)Na  
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。 7|!Zx-}  
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。 l#p?lBm1  
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: <v\x<ul6  
rQPO+  
template < typename Right > <0jM07\<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AthR|I|8  
Right & rt) const ^ $N3.O.  
  { " #U-*Z7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cBCC/n  
} %8P6l D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 byZj7q5&Q  
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。 RE]*fRe7#  
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。 GW.Y= S  
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。 ]RF(0;  
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。 izu_KBzy  
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? =">0\#  
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: lr -+|>M)  
2 B_+5  
template < class Action > }me`(zp  
class picker : public Action ]^@m $O  
  { PevT`\>  
public : WO^]bR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vsYbR3O  
  // all the operator overloaded V[7D4r.j  
} ; A\.{(,;kp  
I3}I7oc_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [Qqss8a  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ZiaFByLy  
,z+n@sUR:  
template < typename Right > )E6E}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^Q!A4 qOQ  
  { H8Z|gq1r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &nY#G HB  
} B? XK;*])  
oS_YQOoD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C7&L9k~jf  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &.Yu%=}  
Go[anf  
template < typename T >   struct picker_maker ~ D/1U)kt  
  { b~TTz`HZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A[:(#iR5-E  
} ; ~cfvL*~5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \GGyz{i  
  { SUsdX[byb  
typedef picker < T > result; _0Y?(}  
} ; }0OQm?xh  
S*WLb/R2  
下面总的结构就有了: '\"5qB  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 i> {0h3Y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @U =~ c9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w+XwPpM0.n  
至此链式操作完美实现。 [ o 6  
?rdWhF]  
%+C6#cj  
七. 问题3 m;>:mwU  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 RiIafiaD  
D\pX@Sx,v[  
template < typename T1, typename T2 > V7 hO}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DJ!pZUO{  
  { Pup%lO`.0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k<rJm P{  
} 6O*lZNN  
3u,B<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M L7vP  
`SS[[FT$>  
template < typename T1, typename T2 > >U]KPL[%  
struct result_2 WkPT6d  
  { ._&SS,I5VZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LO38}w<k  
} ; Y&$puiH-j  
x l=i_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &Cr4<V6-q  
这个差事就留给了holder自己。 Z55C4F5v  
    _k(&<1i  
]?Q<lMG  
template < int Order > >g{b'Xx  
class holder; p>W@h*[6w  
template <> pLMaXX~4_  
class holder < 1 > 9N6 \Ou~  
  { LFvZ 7M\\  
public : 9)4_@rf%  
template < typename T > +IlQZwm~  
  struct result_1 -<(RYMk*)  
  { df&.!7_R`  
  typedef T & result; H,LJ$ py  
} ; U~oGg$  
template < typename T1, typename T2 > 0*AXd=)"*  
  struct result_2 9 {IDw   
  { R|_._Btu!  
  typedef T1 & result; r,P`$-  
} ; Y6(= cm  
template < typename T > NGW:hgf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hOuHTo^  
  { gE8>o:6)6:  
  return (T & )r; /.sho\a  
} isFxo,R9r  
template < typename T1, typename T2 > X-psao0tI`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y'O<*~C(X  
  { 1 r3} V7  
  return (T1 & )r1; $|AasT5w  
} Hv%$6,/*v  
} ; h]j>S  
Fj"/jdM  
template <> pfFHuS~  
class holder < 2 > |ZOdfr4uW  
  { 9xFI%UOb#  
public : t~8H~%T>v  
template < typename T > C3(h j  
  struct result_1 :Vw{ l B  
  { ; {v2s;  
  typedef T & result;  #J  
} ; f|~X}R  
template < typename T1, typename T2 > b|\dHi2F T  
  struct result_2 bo@, B  
  { z8xBq%97us  
  typedef T2 & result; Wmx3@]<  
} ; <*o V-A  
template < typename T > //%#?JJV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6-+ wfrN2  
  { D/hq~- g  
  return (T & )r; ]<C]&03))  
} 1Afy$It/{  
template < typename T1, typename T2 > j}6h}E&dEr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const amWKykVS5  
  { > iYdr/^a  
  return (T2 & )r2; {$ v^2K'C  
} L<6nM ;d  
} ; F&    
aP B4!3W  
{xh5s<uOj  
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> >。 )mjGHq 2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h67{qY[J[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t=fP^bJ  
:@-.whj  
return l(i, j) = r(i, j); %.HLO.A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '~1Zr uO  
z:1t vG  
  return ( int & )i; WuTkYiF  
  return ( int & )j; L$y~\1-  
最后执行i = j; z";(0%  
可见,参数被正确的选择了。 W{~ y< `D  
s^Xs*T@~h  
9mjJC  
m7i(0jd +  
}{Ra5-PY  
八. 中期总结 +[4y)y`  
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]g9t<jD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ab]Q1kD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hFxT@I~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <`wOy [e  
@a,=ApS"  
%,zHS?)l  
0Gu?;]GSv  
k"%sdYkb!  
>qmNT/  
九. 简化 DfVJ~,x~  
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。 Bx6,U4o*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '`f+QP=`  
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: C &y 2I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c;zk{dP   
  +-*/&|^等 |nGv:= H@  
2. 返回引用。 O,S>6o)?  
  =,各种复合赋值等 -)R =p"-w  
3. 返回固定类型。 Oqq' r"S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ze21Uj1x*  
4. 原样返回。 {JF"PAS7  
  operator, 'yV*eG?^&  
5. 返回解引用的类型。 34nfL: y  
  operator*(单目) 5fYWuc9}z  
6. 返回地址。 r3KNRr@  
  operator&(单目) ai; Q,Vy  
7. 下表访问返回类型。 Qqk(,1u  
  operator[] iSg0X8J)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q{an[9To~P  
  operator<<和operator>> T8x8TN"  
1kR. .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。 tmoaa!yRnT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: };<?W){!H  
gQJLqs"F  
template < typename Left > bbDm6,  
struct value_return iyXd"O  
  { <K,X5ctM}  
template < typename T > eZ-fy,E  
  struct result_1 @u: `  
  { w~Nat7nD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7S=,#  
} ; TQ0ZBhd  
7AWq3i{  
template < typename T1, typename T2 > ]lqZ9rO  
  struct result_2 4=;j.=>0X  
  { {TdxsE>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1LAd5X  
} ; "fUNrhCx  
} ; xq=!1>  
#kA?*i[T  
KWAd~8,mk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oe0YxSauL  
Q]3]Z/i  
下面我们来剥离functor中的operator() o=K9\l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,np|KoG|M  
5FF28C)>/  
return l(t) op r(t) c\&;Xr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \sfc!5G  
return op l(t) '>n&3`r5  
return op l(t1, t2) hw*u.46  
return l(t) op *c&OAL]  
return l(t1, t2) op LZ.Xcy  
return l(t)[r(t)] A1`6+8}o;b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lNtxM"G&  
*::.Uo4O  
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: \okv}x^L=Z  
单目: return f(l(t), r(t)); a|.IAxJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q"GM3?  
双目: return f(l(t)); @^  *62  
return f(l(t1, t2)); X%kJ3{  
下面就是f的实现,以operator/为例 sUK|*y  
8#- Nx]VM  
struct meta_divide uXLZ!LJo  
  { %e3E}m>  
template < typename T1, typename T2 > cMnN} '  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) " a,4E{7  
  { !$>b}w'  
  return t1 / t2; 9!Jt}n?!g  
} @!O(%0 =  
} ; DT)] [V^w  
8{ =ha  
这个工作可以让宏来做: ~(huUW  
AXSip  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YRr,{[e  
template < typename T1, typename T2 > \ 'mTY56Yq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \ym^~ Q|  
以后可以直接用 2N]8@a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .Dl ?a>I  
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 3EY m@oZj  
(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。。。) WVK AA.  
23`salLclG  
r<Cr)%z!  
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 j(]O$""  
%*wEzvt *  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HW,v"  
class unary_op : public Rettype _nEVmz!zg  
  { ;134$7!Y  
    Left l; :FtV~^Z  
public : F]r'j ZL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U{LS_VI~  
aNNRw(0/  
template < typename T > u%E8&T8,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U1pE2o-  
      { A'b$X1h  
      return FuncType::execute(l(t)); 8"g+ k`PRy  
    } MSeg7/MF  
=T&<z_L  
    template < typename T1, typename T2 > 5U4V_*V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9y;}B y  
      { NA'45}fQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A#19&}  
    } jw {B8<@s  
} ; ->.9[|lIg  
",Vx.LV  
RWo7_XO  
同样还可以申明一个binary_op 6NhGTLI  
!G0Mg; ,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d|7LCW+HW  
class binary_op : public Rettype "kBVHy  
  { ID! S}D  
    Left l; <)T~_s  
Right r; S.1>bs2  
public : Ol+D"k~<C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]?wz.  
hfyU}`]  
template < typename T > !K}W.yv,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `BG>%#  
      { %O"Whe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,+6u6  
    } ruB D ^-  
HiU)q  
    template < typename T1, typename T2 > `XK\', }F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l 'wu-  
      { nqUnDnP2c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -.8K"j{N  
    } |pWu|M _'  
} ; z},\1^[  
Ddg!1SF  
Q~svtN  
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 1E&S{.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0'$67pY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lN,a+S/'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \y(3b#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7(h@5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 YW/V}C'>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3Wv^{|^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n5.sx|bI?  
下面是修改过的unary_op xsJXf @  
6vE#$(n#a&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DwGM+)!  
class unary_op ;R#RdUFH  
  { Rk#'^ }  
Left l; y2s(]# 8  
  j=M%*`@  
public : BSg T 6K  
?2Z`xL9QT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Q]c}  
Z@&%"nO  
template < typename T > tUc<ExvP,  
  struct result_1 Xy=ETV%  
  { 3x+=7Mg9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2sk7E'2(  
} ; ``:[Jr &  
NQ 6oyg@&  
template < typename T1, typename T2 > 1v`|mU}i,  
  struct result_2 E7? n'!=  
  { j<0 ;JAL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {2P18&=  
} ; q mFbq<&  
 .nrbd#i-  
template < typename T1, typename T2 > UWV%  y P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *!&?Xy%\"j  
  { ,pGA|ob  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4}/gV)  
} f)z(9JJL  
EwFq1~  
template < typename T > `P !idg*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pInEB6L.P  
  { 3I~.'>Pd  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9S}rTZkEq  
} `H$XO{w  
s_fe4K  
} ; rnhLv$  
0LL0\ly]  
dEKu5GI  
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 ?yq=c  
好啦,现在才真正完美了。 Um4zI>  
现在在picker里面就可以这么添加了: uZrp ^  
.qZz 'Eq[  
template < typename Right > {fHor  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !s1<)%Jt  
  { klFS3G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sV{\IgH/x  
} "D_:`@V(  
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。 59l9_yFJ  
v :/!OvLe  
X coPkW  
2!B|w8ar  
Q}lCQK/g  
十. bind P<vU!`x% q  
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。 {O y|c  
先来分析一下一段例子 "%^_.Db>|  
[[AO6.Z  
B47I?~{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o(Z~J}l({  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  AkS16A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b:Zh|-  
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。 c]#}#RJ`\  
我们来写个简单的。 *.>@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <zn)f@W  
对于函数对象类的版本: !P EKMDh  
FauASu,A  
template < typename Func > +39uKOrZ  
struct functor_trait zM&ro,W  
  { T{+a48,;  
typedef typename Func::result_type result_type; `+\$  
} ; 9Q s5e  
对于无参数函数的版本: Bx|W#:3e  
,Owk;MV@  
template < typename Ret > Bt@?l]Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p+]S)K GZw  
  { WcKDerc  
typedef Ret result_type; qX-5/;n  
} ; Ah7"qv'L\  
对于单参数函数的版本: )?#K0o[<  
@hg[v`~  
template < typename Ret, typename V1 > {u1|`=;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Lr*PbjQDIY  
  { :K2 X~Ty  
typedef Ret result_type; $#D#ezvxe  
} ; ~"`e9Im  
对于双参数函数的版本: hjg1By(  
.p e3L7g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Fh)xm* u(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jH<Sf: Y(  
  { # 2^H{7  
typedef Ret result_type; dR\yRC]I  
} ; T]&?^QGAZ  
等等。。。 eUN aq&M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cK]n"6N[  
>KrI}>!9r  
template < typename Func > IW<rmP=R&  
struct func_return 1K@ieVc  
  { \os"w "  
template < typename T > 3<$Ek3X  
  struct result_1 o}KVT%}  
  { w@,p`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?B ,<gen  
} ; #!O)-dyF  
Jaw1bUP!oK  
template < typename T1, typename T2 > K(u pz n*a  
  struct result_2 us|Hb  
  { 1DcBF@3sWG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q}B]b-c+E  
} ; \a;xJzc9  
} ; -avxH?;?7  
>e6OlIW  
hIqUidJod  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N80ogio_Tk  
AA,/AKikd  
template < typename Func, typename aPicker > nD eVYK  
class binder_1 Het"x  
  { (N&?Z]|yr  
Func fn; ,iao56`E  
aPicker pk; |-S!)iG1V  
public : *> nOL  
sv% E5@  
template < typename T > 5<PNl~0  
  struct result_1 Sq,>^|v4&e  
  { #b428-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1ds4C:M+<  
} ; 4pT^ *  
MFa/%O_*  
template < typename T1, typename T2 > c;q=$MO`  
  struct result_2 (,o@/ -o  
  { |T"vF`Kr(>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /"La@M37  
} ; W3UxFs]$  
<]G'& iv>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "A Bt  
T_Tu>wQX  
template < typename T > |X>'W"Mn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $<)]~* *K  
  { T$u'+* Xx  
  return fn(pk(t)); xf;>o$oN0P  
} UJqh~s  
template < typename T1, typename T2 > YL|)`m0-^5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 084Us s  
  { T<Xw[PEnP  
  return fn(pk(t1, t2)); u4 es8"  
} 1\@PrO35J  
} ; ].J;8}  
Am@Ta "2  
!`Kg&t [&V  
一目了然不是么? Hm'fK$y(  
最后实现bind "TaLvworb4  
*8,W$pe3  
iupkb  
template < typename Func, typename aPicker > MQw}R7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %+Nng<_U\T  
  { |k}L=oWE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Vv(buG  
} n;:.UGl9.  
.+XK>jl +  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G.L}VpopM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 deYv&=SPl  
cOdRb=?9  
十一. phoenix :t`W&z41  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oZ/"^5  
GO2q"a  
for_each(v.begin(), v.end(), Pi5MFw'v  
( !\{2s!l~  
do_ *j&\5|^V  
[ EmO[-W|2  
  cout << _1 <<   " , " X(x,6cC  
] Jy}~ZY  
.while_( -- _1), h9m|f|cH  
cout << var( " \n " ) c"kB@P  
) %E@o8  
); m_Ed[h/I  
tik*[1it  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &D[M<7T  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3YLfh`6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hY{4_ie=8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YC 4c-M  
FEu}zt@  
4rL`||  
template < typename Cond, typename Actor > d m"R0>  
class do_while NvIg,@}  
  { ,8Q0AkG  
Cond cd; S)zw[m  
Actor act; 9*FA=E  
public : (@*|[wN  
template < typename T > p<dw  C"z  
  struct result_1 vjGJRk|XED  
  { =/a`X[9vI  
  typedef int result_type; b*S,8vE]  
} ; ] +%`WCr9  
z6M5 '$\y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^,=}'H]  
~28{BY  
template < typename T > [>GblL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v `/nX->  
  { cu?6\@cD  
  do  Xp<O  
    { Z ;~%!  
  act(t); viU}  
  } B=>Xr!pM!  
  while (cd(t)); lt4IoE`tk?  
  return   0 ; 1yF9zKs&_  
} Y9f7~w^s  
} ; `UzH *w@e  
,^mEi  
y~]D402Cx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zF FYl7]  
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。 rN#9p+t$  
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。 \ CcVk"/  
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。 LEnv/t6U  
下面就是产生这个functor的类: y'2w*?  
sV5k@1Y  
[V?HK_~  
template < typename Actor > lrHN6:x(Y4  
class do_while_actor a>4q"IT6  
  { UK^w;w2F  
Actor act; 1S(oi  
public : T;Kv<G;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J_&cI%.  
7ZAxhFC  
template < typename Cond > YG*<jKcX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >#r0k|3J^J  
} ; * wqR.n?  
_G-6G=q  
VWdTnu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  Iw?^  
最后,是那个do_ d=+zOF  
YSB> WBS-<  
dMjQV&  
class do_while_invoker t4;gY298  
  { ={o4lFe3v(  
public : {c?{M.R  
template < typename Actor > ;dZZOocV1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7mi=Xa:U  
  { .XK3o .ZhW  
  return do_while_actor < Actor > (act); MTE 1\,  
} dmkGIg}  
} do_; I31Nu{  
D?Ol)aj?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h8.(Q`tli  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0 nI*9  
最后来说说怎么处理break和continue `3[W~Cq  
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。 py~[M'p(H  
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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