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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9m v0}I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *<SXzJ(  
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, gGBRfq>  
aK|  
#Yp&yi }  
fO^s4gWTg  
  class filler _dCDT$^&r  
  { C"0 VOb  
public : HrFbUK@@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vfx{:3fO  
} ; |wQ3+WN|  
sKR%YK "A  
;V?(j 3b[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0.nkh6 ?  
!Y7$cU &  
y!R9)=/M  
fl9VokAT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Oj_F1. r  
DrAIQ7Jd  
pr4y*!|Y$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -a~n_Z>_  
,D(Bg9C  
ePv`R'#  
(V'w5&f(L  
二. 战前分析 WS.g` %  
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。 P_  8!Gp  
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 Z02EE-A  
xw_$1 S  
WJa7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TqV^\C?  
  /* --------------------------------------------- */ \ISg6v{/  
vector < int *> vp( 10 ); Le bc @,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r)Zk-!1  
/* --------------------------------------------- */ ./0wt+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t:P]bp^#  
/* --------------------------------------------- */ .H qJ)OH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <ME>#,  
  /* --------------------------------------------- */ &sBD0R(a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); opN4@a7l  
/* --------------------------------------------- */ QLHEzEvf{/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <n~.X<6V'  
P0hr=/h4  
*kTp(*K/7`  
BB V>Q L  
看了之后,我们可以思考一些问题: w,R6:*p5  
1._1, _2是什么? F9% +7Op^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &OXx\}>MW  
2._1 = 1是在做什么? zzo93d  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `ZM$\Q=:  
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。 $MNJsc^n  
)Td{}vbIh  
.v'`TD).6  
三. 动工 NYG!\u\Rm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :5T=y @  
^*B@=  
X !0 7QKs  
F  Qk  
template < typename T > S'ms>ZENC  
class assignment HUCJA-OZGL  
  { >py[g0J  
T value; d^!3&y&  
public : RIO?rt;  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4/mz>eK"  
template < typename T2 > Ya!e8 3-r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ki Kw,@  
} ; whP5 u/857  
B <qsa QG  
L{)t(H>O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1x\k:2U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2g?q4e,  
qR?}i,_  
L,nb<  
=Bm|9A1  
  class holder \)>#`X  
  { `jTB9A"  
public : '!?t+L%gO  
template < typename T > >g~IP>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^P]5@dv  
  { pBv,,d`  
  return assignment < T > (t); ^>Z7."uGY  
} B3?rR-2mEE  
} ; Eaxsg  
jAy2C&aP  
AcXVfk z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: % a.T@E  
kZrc^  
  static holder _1; } snS~kx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GQd[7j[sh  
Ij =NcP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]SPuNBsy)  
而不用手动写一个函数对象。 :2 :VMIa  
1-PlRQs.1  
 iD])E/  
z#P`m,~t0  
四. 问题分析 `{ HWk^  
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。 k\j_hu  
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。 .\ya  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WQiRbbX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5/h-H r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T{`VUS/  
r%ebC   
五. 问题1:一致性 OW@)6   
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?| FeO1%#2<y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  (#O"  
Vky]In=  
struct holder V mQ'  
  { mEi(DW)(  
  // Qy[S~D_  
  template < typename T > %xQ'i4`  
T &   operator ()( const T & r) const 2e-bt@0t  
  { <%m1+%mA.  
  return (T & )r; p9u'nDi  
} ANM=:EtP  
} ; /QVwZrch  
K\8zhY  
这样的话assignment也必须相应改动: U:3O E97  
I_Gz~qk6  
template < typename Left, typename Right > mD&I6F[s  
class assignment %eIaH!x:  
  { C8T0=o/-`  
Left l; =_ N[mR^  
Right r; qnWM  %k  
public : V rx,'/IS8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (y&sUc9  
template < typename T2 > B9$f y).Gp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'kY/=*=Q  
} ; / j%~#@  
TecMQ0 KD  
同时,holder的operator=也需要改动: |mRlP5  
|j9aTv[`  
template < typename T > ePJ_O~c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qq<T~^  
  { (U# Oj"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5p:BHw;%;  
} IpSWg  
4KR`  
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。 )1Y?S;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lz<' L. .  
Ev7v,7`z  
return l(rhs) = r; w $-q&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 bolG3Tf|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9\WtcLx  
t1J3'lS  
template < typename Tp > ]d7A|)q  
class constant_t 8Yf*vp>T/x  
  { (s&]V49  
  const Tp t; OPjNmdeS  
public : }79jyS-e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2\z|/ Q  
template < typename T > dW!El^w}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "M[&4'OM  
  { zp}pS2DU  
  return t; ]adgOlM  
} ry=8Oq&[~  
} ; L*,h=#x(  
S1Od&v[R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /^k%sG@?  
下面就可以修改holder的operator=了 A/UOcl+N  
dhnX\/  
template < typename T > !y/e Fx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vazA@|^8  
  { DC1.f(cdR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I%Yq86  
} u%yYLpaKf  
qGMU>J.;c  
同时也要修改assignment的operator() Xa#.GrH6  
^-- R#$X  
template < typename T2 > cb0rkmO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ay 4P_>^  
现在代码看起来就很一致了。 !m9hL>5vR  
rEC  
六. 问题2:链式操作 00dY?d{[D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @{_X@Wv4iV  
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。 4;AQ12<[1  
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。 O< /b]<[  
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。 ^p9V5o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tsb}\  
N wNxO  
template < typename T > 1y1:<t  
struct result_1 'kC#GTZi  
  { #\^=3A|b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; phf{b+'#X  
} ; '/6f2[%Y"  
&I8DK).M+  
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: Wex2Fd?DO  
ED79a:  
template < typename T > 4^:dmeMZ`  
struct   ref -.M J3  
  { oi,KA  
typedef T & reference;  1hi, &h  
} ; /}6y\3h  
template < typename T > wL3RcXW``e  
struct   ref < T &> V?"U)Y@Y  
  { f"*4R kG  
typedef T & reference; =P9rOK=  
} ; k \T]*A  
G<<; a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $b{8 $<;9  
JU5,\3Lz#  
template < typename T > <X4f2z{T{@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H!X*29nX  
  { W5Pur lu?  
  return l(t) = r(t); HpIi-Es7C  
} &-Wt!X 3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8N9,HNBT$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mk!8>XvM  
w42{)S"  
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 SC4jKm2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5WRqeSGh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CALD7qMK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U_gkO;s%  
最后的布局是: ',WJ'g  
                Add c U(z5th  
              /   \ &K9RV4M5  
            Divide   5 w_@{v wM$A  
            /   \ ~p n$'1Q  
          _1     3 0]'  2i  
似乎一切都解决了?不。 8$47Y2r@  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4]0:zS*O  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 SC2LY  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: StTxga|  
AI{0;0  
template < typename Right > #4LTUVH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Op~:z<z  
Right & rt) const 7]5~ml3:  
  { w%)RX<h dI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PyHL`PZZ  
} V/"RCqY4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v*JKLA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 +,ar`:x&a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 H\<0{#F  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 C\BKdx5;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 yY49JZ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? h;r^9g  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: G,Eh8 HboK  
F^!O\8PFd  
template < class Action > Zj ` ;IYFG  
class picker : public Action f B]2"(  
  { OiZ-y7;k^  
public : '@#(jY0_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~-lUS0duh  
  // all the operator overloaded |r;>2b/ x  
} ; e<`?$tZ3   
>Jn`RsuV  
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。 lnjs{`^  
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: "10\y{`v^  
)AdwA+-x  
template < typename Right > UCj+V@{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const sIaehe'B  
  { >Sk%78={R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d`$w3Hy  
} +cmi?~KS*  
}.9a!/@Aj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \vV]fX   
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。 u 6l)s0Q  
$[MAm)c:]{  
template < typename T >   struct picker_maker MwSfuP  
  {  ;ud"1wH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b|kL*{;  
} ; `uusUw-Gf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z+wegF  
  { c>/7E-T  
typedef picker < T > result; '3Fb[md54  
} ; N:+EGmp  
tIod=a)  
下面总的结构就有了: Zj ^e8u=T  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \j wxW6>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 p*YV*Arv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7MJ\*+T|03  
至此链式操作完美实现。 Ujvm|ml  
:cXN Fu\C  
MuzQ z.C  
七. 问题3 7AGUi+!ICl  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 wEI? 9  
".#h$  
template < typename T1, typename T2 > ~Cynw(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e F}KOOfC  
  { ;Q/1l=Bn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OR+py.vK  
} kqo4 v;r  
:2vuc!Pu  
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: j8^ #698X  
t*Z5{   
template < typename T1, typename T2 > b~)2`l  
struct result_2 E|_8#xvb  
  { c`lL&*]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /FPO'} 6i  
} ; Wk/Q~ o  
sVmqx^-  
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? *u,&?fCl  
这个差事就留给了holder自己。 I7Abf7>*Q  
    5t_Dt<lIz  
Rm$(X5x>o  
template < int Order > >nvK{6xR:  
class holder; JHZjf7g$k  
template <> r_tt~|s,>  
class holder < 1 > 4sH?85=j  
  { <KCyXU*  
public : ubVZEsoW?  
template < typename T > K g.O2F77  
  struct result_1 `0q=Z],  
  { 7z/O#Fbs  
  typedef T & result; u:l<NWF^  
} ; RwrRN+&s\  
template < typename T1, typename T2 > z?|bs?HKS  
  struct result_2 _;S~nn  
  { .i|nn[H &  
  typedef T1 & result; <~_XT>`y  
} ; z_{_wAuY  
template < typename T > e?O$`lf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %i?v)EW  
  { gCVOm-*:  
  return (T & )r; $cm 9xW&  
} F1M:"-bda  
template < typename T1, typename T2 > }rs>B,=*k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RVs=s}|>*  
  {  i?eVi  
  return (T1 & )r1; :+ 1Wmg  
} Up_"qD6  
} ; T;PLUjp}  
-'*<;]P+.  
template <> 01RW|rN  
class holder < 2 > H}CmSo8&  
  { \&Bdi6xAy  
public : }&6:0l$4!  
template < typename T > "d}ey=$h4  
  struct result_1 Co=Bq{GY  
  { u'DpZ  
  typedef T & result; 8=0I4\  
} ; :LdPqFXj  
template < typename T1, typename T2 > 4)'U!jSb  
  struct result_2 itc\wn  
  { 0&2`)W?9  
  typedef T2 & result; G)Y,*.,  
} ; uAoZ&8D6  
template < typename T > @^g~F&Ta  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  H ="I=}  
  { inK;n  
  return (T & )r; tAY{+N]f  
} .EH1;/  
template < typename T1, typename T2 > I6@"y0I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |~18MW  
  { HGd.meQ  
  return (T2 & )r2; WNKP';(a@G  
} NN5Ejr,  
} ; kh#fUAt  
),xD5~_=q  
&"J;  
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> >。 wg\ p&avvb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \ptjnwC^O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SN\c 2^#  
0O*kC43E_  
return l(i, j) = r(i, j); p7r/`_'|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [/n@BK  
:rjfAe=s  
  return ( int & )i; yq^Ma  
  return ( int & )j; n%4/@M  
最后执行i = j; (-&d0a9N  
可见,参数被正确的选择了。 uaU2D-ft"  
>V]9<*c  
,j.bdlI#  
jcBZ#|B7;  
n5IQKYr g  
八. 中期总结 /m 7~-~$V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: uxh>r2Xr=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Eciu^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V@ O)7ND  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M:iH7K  
e6jA4X+a  
|(PS bu  
v+SdjFAY  
(hQi {  
Z|ZB6gP>h1  
九. 简化 e+{lf*"3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =]/<Kd}A.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {s*2d P)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .V3e>8gw3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W}MN-0  
  +-*/&|^等 ?A*!rW:l;  
2. 返回引用。 G'(rjH>q  
  =,各种复合赋值等 ,w BfGpVb  
3. 返回固定类型。 CXyb8z4/+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +"=ydF.9  
4. 原样返回。 A=p'`]Yld  
  operator, \4C[<Gbx$(  
5. 返回解引用的类型。 u |.7w 2  
  operator*(单目) u*,>$(-u  
6. 返回地址。 )58 ~2vR  
  operator&(单目) CA5`uh  
7. 下表访问返回类型。 `+>K)5hrR  
  operator[] 2+~gZxHq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s;* UP   
  operator<<和operator>> -V[x q  
VfP\)Rl  
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。 &/"a E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: > TBXT+  
zR]!g|;f  
template < typename Left > aW{5m@p{"  
struct value_return x-%RRm<V  
  { ftl?x'P%  
template < typename T > M6Np!0G  
  struct result_1 e"NP]_vh,  
  { #Nco|v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C"_ Roir?  
} ; h0g?=hJq  
/S1/ZI  
template < typename T1, typename T2 > 5s`r&2 w  
  struct result_2 )7o? }"I  
  { h,]VWG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  [)~1Lu  
} ; v}d)uPl} ;  
} ; =y)K er  
1;V_E2?V  
E]GbLU;TH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QHf&Z*Xtl  
UXJblo#  
下面我们来剥离functor中的operator() [wnp]'+!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #9!7-!4pW  
: MjDcI~  
return l(t) op r(t) ov;^ev,(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +jF2 {"  
return op l(t) q#8yU\J|,  
return op l(t1, t2) 2.b,8wT/  
return l(t) op W ulyM cJ  
return l(t1, t2) op bE'{zU}o  
return l(t)[r(t)] 0gaHYqkA>}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yGAFQ|+  
^7YNM<_%@  
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: )Se$N6u-  
单目: return f(l(t), r(t)); fi`\e W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (tg9"C  
双目: return f(l(t)); <p*k-mfr  
return f(l(t1, t2)); 7*K UM6z  
下面就是f的实现,以operator/为例 =r7!QXPH}  
:/$WeAg  
struct meta_divide `?3f76}h  
  { ThI}~$Y  
template < typename T1, typename T2 > 9 i/ (  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bp=r]nO  
  { 4R\jZ@D  
  return t1 / t2; jHn7H)F8  
} %]DA4W  
} ; =&$z Nc4h  
c3g`k"3*`  
这个工作可以让宏来做: ?Y,^Moc:  
'xx M0Kn`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z_m<x!  
template < typename T1, typename T2 > \ YI,t{Wy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 62zu;p9m  
以后可以直接用 m} s.a.x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Rk3 bZvj3  
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 AguE)I&m  
(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。。。) /[\g8U{5B}  
1(IZ,*i  
P@vUQ  
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 L-D4>+  
ob;|%_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z06,$OYz  
class unary_op : public Rettype /YHO"4Z  
  { m x |V)  
    Left l; ;..z)OP_  
public : b(;u2 8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _Tor9Tj  
nM2<u[{gF  
template < typename T > Q'Osw"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *?HGi>]\ |  
      { N\g=9o|Q  
      return FuncType::execute(l(t)); Q/ .LDye8  
    } j_N<aX  
j7kX"nz  
    template < typename T1, typename T2 > nf 8V:y4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k/wD@H N  
      { qfE0J;e   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cVL|kYVWT  
    } |zpy!X3  
} ; ~at@3j}W  
fP|[4 ku  
In96H`  
同样还可以申明一个binary_op ;6[6~L%K}  
8$\j| mN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j2_j5Hgo  
class binary_op : public Rettype xS/W}-dPv  
  { s!/lQo5/  
    Left l; '%[ Y  
Right r; goIv m:?  
public : ~. vridH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S1U0sP@o  
(!5Ta7X  
template < typename T > JpC=ACF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TsK!36cg  
      { [-_{3qq<e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =IsmPQKi  
    } xBTx`+%WS  
D`a6D  
    template < typename T1, typename T2 > }]o8}$&(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nbd4>M<  
      { y&,|+h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'lA}E  
    } oR2?$KF   
} ; {k_\1t(/  
`K.C>68  
x'x5tg  
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 xj>P5\mW#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fe/;U=te  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .b3h?R*&  
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。 JVX)>2&$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h{^v756L  
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。。。 )4=86>XJT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OA&'T*)-A6  
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) B\RAX#  
下面是修改过的unary_op Zpkd8@g@  
=eU=\td^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vYm:V:7Y2  
class unary_op "@eGgQ  
  { I0 ~'z f  
Left l; .h=n [`RB  
  @c]KHWI  
public : {S{%KkAV  
rzAf  {2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9Q4{ cB  
{fACfSW6  
template < typename T > F(ydqgH~a  
  struct result_1 Hq W /  
  { .t1:;H b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w{*kbGB8s7  
} ; z1Ieva]  
zK5&,/  
template < typename T1, typename T2 > ,6;n[p"h|r  
  struct result_2 *pwkv7Z h  
  { gvuv>A}vJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %(W&(eN  
} ; 8)1q,[:M  
{k3ItGQ_  
template < typename T1, typename T2 > =m2_:&@0x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W:RjWn@<  
  { 2~$S @c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ),p0V  
} M/p9 I gp  
?0/$RpFEM#  
template < typename T > r89AX{:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $UH:r  
  { y<FC7  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2@ZVEN  
} Nz2 VaZ  
47Z3 nl?  
} ; (2# Xa,pb  
#s~;ss ,  
#]jl{K\f#X  
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 ,6{z  
好啦,现在才真正完美了。 Fa>f'VXx  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^\ x'4!W  
2X\Pw  
template < typename Right > <(jk}wa<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~x,_A>a  
  { ^5E9p@d"J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (SRY(q  
} Q<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。 i4|R0>b  
}dzdx "  
J]TqH`MA  
cOV9g)7^O  
rgVRF44X{  
十. bind &K0b3AWc  
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。 Wz' !stcp  
先来分析一下一段例子 $,~Ily7w  
wvq4 P  
P5?VrZy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .3C::~:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %!nI]|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a|z-EKV  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /3aW 0/^o  
我们来写个简单的。 < 9,h!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5c]:/9&  
对于函数对象类的版本: ni2#20L  
8Ij<t{Lps  
template < typename Func > b$DiDm  
struct functor_trait U}jGr=tu  
  { 1+Gq<]@G  
typedef typename Func::result_type result_type; f/J/tt  
} ; {ze69 h  
对于无参数函数的版本: V#w$|2  
INr1bAe$  
template < typename Ret > id:,\iJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @6G)(NGD  
  { 1]:,Xa+|S  
typedef Ret result_type; eP]y\S*P  
} ; i-wRwl4aEF  
对于单参数函数的版本: !-}Q{<2@W  
I9Ohz!RQ  
template < typename Ret, typename V1 > IVh5SS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ht2Fi e  
  { Cw(e7K7&  
typedef Ret result_type; 72Bc0Wg  
} ; et+lL"&  
对于双参数函数的版本: B9NUafK=  
M^'1Q.K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i)e6 U(H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &b#d4p6&l  
  { Nx.9)MjI  
typedef Ret result_type; 5&s6(?,Eu  
} ; [`GSc6j  
等等。。。 90}vFoy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uNn1qV  
Hy3J2p9.  
template < typename Func > 4N,[Gs<7  
struct func_return gg#9I(pX  
  { +1T>Ob;hk  
template < typename T > %J1'>nI!q  
  struct result_1 W]eILCo  
  { =Oy&f:s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3yRvs;nWS  
} ; zY\u" '4  
;t+p2i  
template < typename T1, typename T2 > A>gZl)c  
  struct result_2 .fzyA5@l  
  { 5b"=m9{g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mrk3r/ 8w  
} ; [l^XqD D4  
} ;  {8K  
Z~SAlh T  
"m^gCN}c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TI3xt-/  
9mHCms  
template < typename Func, typename aPicker > }T.>p#z  
class binder_1 q* lk9{>  
  { `>\ ~y1  
Func fn; 3Y#  
aPicker pk; c<_1o!68  
public : h i!K-_Uy  
*66EkCj  
template < typename T > a.<XJ\  
  struct result_1 =* 'yGB[x)  
  { ;cf$u}+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (KC08  
} ; fwt+$`n  
?jMM@O`Nu  
template < typename T1, typename T2 > 5P <"I["  
  struct result_2 QswPga(-  
  { b&!}SZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e- `9-U%6  
} ; mIf)=RW  
Q#yHH]U)X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B> E4,"  
>AV9 K  
template < typename T > xKL(:ePS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G$YF0Nc  
  { 4;~xRg;u&*  
  return fn(pk(t)); M#2<|VUW,  
} Tg O]q4  
template < typename T1, typename T2 > )Mq4p'*A[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )xc1Lsrr9  
  { Vfd_nD^8oZ  
  return fn(pk(t1, t2)); y+BiaD!U  
} -U> )B  
} ; o&q:b9T  
w\ '5l k,"  
JqLPJUr  
一目了然不是么? TQt[he$O  
最后实现bind S9:ij1  
lz0dt<8eP  
-"yma_  
template < typename Func, typename aPicker > KDg%sgRu}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qtVgjT2#H  
  { }6u}?>S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xl$r720ZJr  
} D'g@B.fXd  
%QDAog  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'h&>K,U?5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2bXCFv7}  
Wf:X) S7  
十一. phoenix qzY:>>d'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "OP$n-*@%  
Rwj 3o  
for_each(v.begin(), v.end(), qoQ,3&<  
( KdlUa^}D  
do_ /$qB&OWJn  
[ 0^P9)<k'  
  cout << _1 <<   " , " "5,Cy3  
] , Z1 &MuV  
.while_( -- _1), rIv#YqT  
cout << var( " \n " ) F9_X^#%L  
) z5^Se!`5  
); a#Z#-y!  
\ 511?ik  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: k fOd|-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vKbGG   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L{f0r!d|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ov:U3P?%  
7'{%djL  
3gCP?%R  
template < typename Cond, typename Actor > Kv5 !cll5  
class do_while 6XhS g0s  
  { -k,}LJjo  
Cond cd; D#ED?Lqf  
Actor act; PVq y\i  
public : pkIJbI{aS  
template < typename T > (:# 4{C  
  struct result_1 wuqB['3  
  { d m83YCdL  
  typedef int result_type; @`sZV8  
} ; z[+pN:47  
A{eh$Ot%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7bW ''J*6  
dr=KoAIxy  
template < typename T > .GDY J9vi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DQ6pe)E|  
  { ltl(S Ii  
  do +P*,i$MV  
    { y9GaxW* &  
  act(t); L#T`h}1Z  
  } scEE$:  
  while (cd(t)); 6~Zq  
  return   0 ; y5V]uQSD  
} oH [-fF  
} ; g;nPF*(  
?P2 d 9b  
`t #I e *  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4y9n,~Qgw  
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。 l0wvWv*k  
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。 f;W>:`'  
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。 bJ.68643  
下面就是产生这个functor的类: ps]s Tw  
J}&xS<  
t7 $2/C  
template < typename Actor > 0K^G>)l  
class do_while_actor m}-~VYDj  
  { p~u11rH  
Actor act; ~u80v h'  
public : 0V#eC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @|o^]-,  
'"Dgov$q  
template < typename Cond > dLu3C-.(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6EX8,4c\  
} ; $66DyK?  
I^y,@EHR  
Gm LKg >%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WXE{uGc  
最后,是那个do_ |FD-q.AV  
0 Pa\:^/6  
Si%K|$?@  
class do_while_invoker I'RhA\`  
  { @Nt$B'+S&  
public : R*psL&N  
template < typename Actor > -Z%B9ql'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9/S-=VOe.t  
  { U_c9T>=  
  return do_while_actor < Actor > (act); ur`:wR] 2?  
} 2f@gR9T  
} do_; JS1''^G&.  
[VwoZX:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (%EhkTb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IE9A _u*  
最后来说说怎么处理break和continue x k5Z&z  
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。 /7<l`RSr  
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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