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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y`(~eNX^%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BMqr YW  
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, CRD=7\0(D+  
Ql%B=vgKL  
UNK.39  
Nukyvse  
  class filler V]GF53D  
  { ^tjw }sE  
public : SUv'cld  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P]TT8Jgw  
} ; O #t[YP  
dPbn[*:  
~9xkiu5~  
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: ; O(Ml}z  
bt(Y@3;  
)EQz9  
v~yw-}fk%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H^54o$5  
K&zW+C b  
TZ `Ypi7r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1up p E|  
i]J.WFu  
,k=8|=aF  
~#i2reG5  
二. 战前分析 !tcz_%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 k5J18S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 dpK -  
G.^)5!By  
QqRF?%7q"q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cTS.yN({G  
  /* --------------------------------------------- */ \#WWJh"W  
vector < int *> vp( 10 ); jvAjnh#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ij! ],  
/* --------------------------------------------- */ DA04llX~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5!cp^[rGL  
/* --------------------------------------------- */ Sc#3<nVg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @}:E{J#g  
  /* --------------------------------------------- */ ?qi~8.<w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K~2sX>l  
/* --------------------------------------------- */ j*[P\Cm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v+[S${  
!>D[Y  
c9o]w8p/  
|TP,   
看了之后,我们可以思考一些问题: ^,mN-.W  
1._1, _2是什么? WG@3+R>{  
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。 MnZljB  
2._1 = 1是在做什么? o ABrhK  
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。 _)~1'tCs}h  
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。 qp/1 tC`  
[f! { -T  
bJ 2>@|3*  
三. 动工 Dr(2@ 0P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MG~Z)+g=y  
a!/\:4-uc  
X 6tJ  
;6D3>Lm  
template < typename T > p5tb=Zg_  
class assignment (QL:7  
  { S9] I [4  
T value; 'S9o!hb'@  
public : f6yj\qq]  
assignment( const T & v) : value(v) {} cm_5,wB(w  
template < typename T2 > &P>& T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !02y'JS1  
} ; hc[J,yG  
'|Bk}pl7  
ep?D;g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U._fb=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W]DGt|JP  
yg H)U.  
/} z9(  
24k]X`/n  
  class holder tgl(*[T2  
  { oA@M =  
public : y<w_>O  
template < typename T > r~YBj>}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }$ySZa9  
  { .r{t&HO;Y  
  return assignment < T > (t); M2p|&Z%  
} 8<mloM-4  
} ; YY:{/0?  
yn$1nt4  
iE HWD.u  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: xw_klHL-o  
pe0ax- Zv  
  static holder _1; }/&Zo=Q$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :$k1I-^R  
FeMgn`q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sn4xv2/  
而不用手动写一个函数对象。 Knqv|jJVx1  
JVkuSIR>  
m$^5{qpg  
q~ Z UtF  
四. 问题分析 A{J?I:  
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。 ^)Awjj9  
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。 Yl>Y.SO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;tVd+[8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r7g@(K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "yh2+97l  
/g!ZU2&l  
五. 问题1:一致性 3<+ZA-2  
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?| V0Oqq0\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }BU%<5CQ  
?A7 AVR  
struct holder -,+C*|mu  
  { m//aAxmB  
  // NJgu`@YoI  
  template < typename T > >'W,8F  
T &   operator ()( const T & r) const R:&y@/JY8[  
  { ]xMZo){[|  
  return (T & )r; {6h 1  
} ^h2+""  
} ; 3^% 2,  
,7bhUE/VB  
这样的话assignment也必须相应改动: M1Ff ,]w  
,cS#  
template < typename Left, typename Right > &'&)E((  
class assignment aVK,( j9u  
  { mj e9i  
Left l; s|A[HQUtJ  
Right r; e+-#/i*  
public : 6q8}8;STTY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IB| 6\uKn  
template < typename T2 > DJ<+" .v!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .O'~s/h  
} ; {[tmz;C  
Nv.  
同时,holder的operator=也需要改动: (wq8[1Wzup  
#<"od'{U  
template < typename T > n nAtXVy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 035jU'  
  { keRLai7h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y)F(-H)  
} 7F0J*M  
,'HjL:r  
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。 RHn3\N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *(1 <J2j  
-*KKrte  
return l(rhs) = r; $%\6"P/64  
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。 XZ]ji9'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BRM `/s  
{g1"{  
template < typename Tp > Ul /m]b6-  
class constant_t \1joW#  
  { 9%|skTgIqH  
  const Tp t; ^ '|y^t  
public : LH_H yP_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (>A#|N1U  
template < typename T > 4GF3.?3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const " Zhh>cz  
  { ;z9 ,c  
  return t; >Rt:8uurAG  
} }=R0AKz!Cv  
} ; :{)uD ;  
fXWE4^jU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )'f=!'X  
下面就可以修改holder的operator=了 -r<8mL:yW  
$Ugc:L<h+  
template < typename T > #~/9cVm$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (nq""kO6'  
  { .6$=]hdAp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Uv>e :U7;  
} %i3[x.M  
%.f%Q?P  
同时也要修改assignment的operator() |wv+g0]Pg^  
mxF+Fp~  
template < typename T2 > PVF :p7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B*O/>=_  
现在代码看起来就很一致了。 ~<<32t'S:  
R[jFB 7dd  
六. 问题2:链式操作 :Bt,.uN C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W[DoQ @q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 v{|y,h&]a  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mMXDzAllB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _;5zA"~c#@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q?mpvpL G  
eq%cRd]u  
template < typename T > xS%&l)dT  
struct result_1 IoJI|lP  
  { .wq j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (nmsw6 X  
} ; go yDG/  
zF^H*H  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .hxFFk%5  
v&;JVai  
template < typename T > 5lD`qY  
struct   ref YHom9& A  
  { }]dzY(   
typedef T & reference; 1 +-Go}I  
} ; *q=\ e9  
template < typename T > 7J5jf231  
struct   ref < T &> eDP&W$s#  
  { 12'MzIsU's  
typedef T & reference; ,N,@9p  
} ;  24 [cU  
J`0dF<<{[y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZDzG8E0Sq  
+{=U!}3|  
template < typename T > n_]B5U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  "O9n|B  
  { w<THPFFF"  
  return l(t) = r(t); P3W3+pwq  
} Ig?9"{9p  
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。 cy!P!t,@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &L?]w=*  
D`[@7$t  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 l$j~p=S$F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X6Z/xb@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q {   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 > O?<?  
最后的布局是: .YvIVQ  
                Add 5655)u.N8  
              /   \ XX90 Is  
            Divide   5 X,G"#j^  
            /   \ ^4 ,LIIUj  
          _1     3 !mqIq} h  
似乎一切都解决了?不。 P(I%9  
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。 XY6Sm{  
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。 QR(;a:  
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: hP WP6;Z  
S2|pn\0V  
template < typename Right > V\L%*6O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &$2d=q8mh  
Right & rt) const Q6URaw#Yt`  
  { )i.pE ]!+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w{_g"X  
} NpM;vO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J Bq6Qg  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .Ow8C  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 W+8s>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 r7V !M1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -{Ar5) ?='  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2{BS `f  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )sK53O$  
s{7bu|0  
template < class Action > P"}"q ![  
class picker : public Action V>obMr^5  
  { F?FfRzZ[  
public : EQpF:@_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AFBWiuwI3  
  // all the operator overloaded fD\Fq'29{  
} ; J[uH@3v  
N}#"o  
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。 7Q Ns q  
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: +3XaAk  
^yl}/OD  
template < typename Right > /%jX=S.5h<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;K>'Gl  
  { H{i|?a)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fyT|xI`iD  
} JJg;X :p  
M,kO7g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $.w$x1  
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。 C,mfA%63  
..BP-N)V)  
template < typename T >   struct picker_maker !fe_w5S^  
  { @^ &p$:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aY .cx1"  
} ; w8$> 2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `bV&n!Y_  
  { .)WEg|D0Ku  
typedef picker < T > result; (xTGt",_Jo  
} ; {fV$\^c  
`jOk6;Z[  
下面总的结构就有了: \JR^uJ{Y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4:**d[|1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +hispU3ia  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OXKV6r6f  
至此链式操作完美实现。 d)Z&_v<|  
o+XQMg  
+rSU  
七. 问题3 CSW+UaE  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Gl|n}wo$  
B6Ajcfy  
template < typename T1, typename T2 > \k"CtzoX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A*/8j\{n  
  { LxWd_B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I][&*V1  
} !J@!2S 9  
5#X R1#`  
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: q7soV(P  
.$y'>O*$G  
template < typename T1, typename T2 > BAvz @H  
struct result_2 (@!K tW  
  { ~9#x=nU:+V  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;P;c!}:\b  
} ; R6;#+ 1D  
PXtF#,roP  
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? :IJ<Mmb  
这个差事就留给了holder自己。 |`o1B;lc  
    w8UUeF  
t18j2P>`  
template < int Order > EVaHb;  
class holder; K*,,j\Q.  
template <> ),Yk53G6c  
class holder < 1 > /5L\:eX%  
  { ?mK&Slh.  
public : 3pW4Ul@e  
template < typename T > H-u SdT  
  struct result_1 d2gYB qag  
  { rMjb,2*rC7  
  typedef T & result; kF,ME5%  
} ; /)K;XtcN  
template < typename T1, typename T2 > jpZq]E9`P  
  struct result_2 ' i5KRFy-  
  { $YY{|8@kjv  
  typedef T1 & result; 4<E <sD  
} ; m`q&[:  
template < typename T > ew dTsgt'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L%\Wt1\[  
  { iOb7g@=  
  return (T & )r; m2l9([u=^  
} )wD/<7;  
template < typename T1, typename T2 > _ gYj@ %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _Ds,91<muQ  
  { y`7<c5zD  
  return (T1 & )r1; 6dz^%Ub  
} W1)<!nwA  
} ; W+"^!p|  
0MxK+8\y  
template <> k%O3\q  
class holder < 2 > QE)zH)(  
  { I''n1v?N  
public : 3)?WSOsL :  
template < typename T > | V{ Q  
  struct result_1 vp!F6ZwO  
  { +'olC^?5 }  
  typedef T & result; >D~8iuy]8.  
} ; |%F4`gz8KP  
template < typename T1, typename T2 > 7D:rq 8$\  
  struct result_2 C^B$_?  
  { +0Q +0:  
  typedef T2 & result; kb/BE J  
} ; #wRhR>6  
template < typename T > _TsN%)m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (F.w?f4B3  
  { #<e D  
  return (T & )r; ceCO*m~  
} qS!N\p~>  
template < typename T1, typename T2 > Pz:,de~5Qm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k[a<KbS  
  { {}Is&^3Z  
  return (T2 & )r2; aD'Ax\-  
} #rBfp|b]1  
} ; U2WHs3  
[v*q%Mi_  
!|u?z%  
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> >。 6hYz^}2g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Xa?igbgAwx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: em0Y'J  
kAPSVTH$v  
return l(i, j) = r(i, j); !yrh50tD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iZeq l1O  
W,CAg7:*  
  return ( int & )i; ' F9gp!s8~  
  return ( int & )j; &<uLr *+*  
最后执行i = j; +YW;63"o  
可见,参数被正确的选择了。 `#`jU"T|  
X~"p]V_  
c6c@ Xd V  
o}/|"(K  
Ma$~B0!;s  
八. 中期总结 Ny$3$5/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: GQ@mQ=i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .RFH@''  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >8OY6wb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5.&)hmpg  
vGh>1U:  
2/s42 FoG  
ivq(eKy  
6z6\xkr  
pXN'vP  
九. 简化 ?H@<8Ra=3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 GxG~J4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Tjrb.+cua  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: G&1bhi52  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )qbkKCq/FB  
  +-*/&|^等 Y.Z:H!P);$  
2. 返回引用。 u?dPCgs;h  
  =,各种复合赋值等 U 887@-!3  
3. 返回固定类型。 t? 6 et1~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >jIn&s!}  
4. 原样返回。 _&S#;ni\c  
  operator, FibZT1-k  
5. 返回解引用的类型。 Rky]F+J  
  operator*(单目) V8B4e4F  
6. 返回地址。 -6NoEmb)\'  
  operator&(单目) ZM v\j|{8  
7. 下表访问返回类型。 vVa|E# [  
  operator[] 5~IdWwG*w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m<>BxX  
  operator<<和operator>> gz[3xH~  
J-dB  
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。 g([:"y?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `=#jWZ.8m  
A7+ZY,  
template < typename Left > |M5#jVXj  
struct value_return $VF,l#aR  
  { [NO4Wzc  
template < typename T > s*yl& El/  
  struct result_1 +#BOWz  
  { ^ `Ozw^~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t&{;6MiE  
} ; \-;f<%+  
GVnDN~[  
template < typename T1, typename T2 > 3lpxh_  
  struct result_2 0`c{9gY.  
  { h L [eA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W>d)(  
} ; 04;s@\yX4  
} ; =NC??e{  
*4`5&) `  
AK&>3D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |w{Qwf!2  
MAFdJ +n#  
下面我们来剥离functor中的operator() ,7)hrA$(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Zc1x"j  
si6CWsb_f  
return l(t) op r(t) yFDeY PZP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z)E)-2U$@  
return op l(t) ,jis@]:  
return op l(t1, t2) wT" :  
return l(t) op a!:N C  
return l(t1, t2) op V)/J2-w  
return l(t)[r(t)] ,/b!Xm:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qq&U)-`  
S5 q1M n  
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: 3_XLx{["'  
单目: return f(l(t), r(t)); s)qrlv5H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;Hk3y+&]a  
双目: return f(l(t)); Fk3(( n=  
return f(l(t1, t2)); P%e7c,  
下面就是f的实现,以operator/为例 = N*Jis  
* CR#D}F  
struct meta_divide N?vb^?  
  { 5<ruN11G  
template < typename T1, typename T2 > k B]`py!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L7 }nmP>aR  
  { ; o_0~l=-/  
  return t1 / t2; Hm'"I!jyO  
} $-1ajSVJ  
} ; ye$_=KARP  
kpn|C 9r  
这个工作可以让宏来做: 9Tt%~m^  
pK3A/ry<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @y;VV*  
template < typename T1, typename T2 > \ .@OQ$ D<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pa3-0dUr  
以后可以直接用 !9/`PcNIpy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q NMZR  
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 ]}rNxT4<  
(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。。。) T@yQOD7  
BkXv4|UE  
xNOKa*  
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 "V]*ov&[  
`~u=[}w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cHFW"g78  
class unary_op : public Rettype LsERcjwwK  
  { ^ l]!'"  
    Left l; hp'oiR;~w  
public : hTn"/|_SW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jerU[3  
Y%"$v0D  
template < typename T > bOr11?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $"/l*H\h  
      { @r*GGI!  
      return FuncType::execute(l(t)); ^ul1{  
    } 9#:nlu9  
K.}jOm  
    template < typename T1, typename T2 > S#C-j D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E72N=7v"  
      { #2_FM!e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u5}:[4N%I  
    } ]ouoRlb/  
} ; "t4z)j;  
c%doNY9Q  
8+oc4~!A@n  
同样还可以申明一个binary_op *P*~CHx>  
n?r8ZDJ'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (v/L   
class binary_op : public Rettype ,Lp"Ia  
  { }VJ>}i*  
    Left l; Hl8-q!  
Right r; ' /HShS!d  
public : L1RD`qXu.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WS n>P7sY  
1i z =i^}  
template < typename T > _9lMa 7i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^\gb|LEnK  
      { Cu#n5SF*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?{TWsuP7  
    } \2y/:  
,V9qiu=m   
    template < typename T1, typename T2 > PxrT@.T$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Bl:hk\  
      { *x2!N$b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fs#9~b3  
    } H I|a88   
} ; 7/<~s]D[%  
TzaeE  
p+=zl`\=|  
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 k(H]ILL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O oA!N-Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t!rrYBSCr  
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。 -r cEG!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E6~VHQa2?  
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。。。 }~@/r5Zl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Lf%3-P  
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) n^[a}DX0  
下面是修改过的unary_op V"4L=[le  
}V] b4t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rwj+N%N  
class unary_op >WLX5i&  
  { ~fkcal1@  
Left l; X:Z3R0  
  p)B /(%  
public : J(#6Cld`c  
G;cC!x<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'hr_g* i  
M%ecWr!tj  
template < typename T > !8UIyw  
  struct result_1 +C!GV.q[  
  { QYo04`Rl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k5-4^  
} ; y$7Ys:R~  
h!SsIy(  
template < typename T1, typename T2 > -hnNa A  
  struct result_2 {ax]t-ZwJ5  
  { c9Et Uv~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ddN(L`nd  
} ; ^9,^ BHlC0  
Zm*d)</>  
template < typename T1, typename T2 > Ti)Me-g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )e0kr46  
  { ] hK}ASC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9+9g(6  
} fmK~?  
8:c=h/fa  
template < typename T > %]7 6u7b/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q SF0?Puf  
  { ^=^\=9" b  
  return OpClass::execute(lt(t)); HUjX[w8  
} pqO0M]}  
X[ Ufq^fyA  
} ; O'(Us!aq  
$)NS]wJ]3  
zB0*KgAn{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _ab8z]H   
好啦,现在才真正完美了。 U)f('zD  
现在在picker里面就可以这么添加了: o#6QwbU25  
tgG 8pL  
template < typename Right > D*2*FDGI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5FJLDT2Lg  
  { ',g%L_8Sq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P^"RH&ZQJ  
} KE"6I  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @.E9 ml  
`Gv\"|Gn  
TO89;O  
hNh!H<}|m8  
ynM:]*~K  
十. bind vC>2%Zgf-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?&9=f\/P  
先来分析一下一段例子 4>oM5Yf8  
>k`qPpf&  
^G`6Zg;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }*rSg .  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]wDqdD y7S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qdZ ^D  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 eY#^vB  
我们来写个简单的。 wipl5O@L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R.WB.FP  
对于函数对象类的版本: 6bUP]^d  
0,~s0]h0V  
template < typename Func > sAU%:W{  
struct functor_trait & 'i_A%V  
  { bL* b>R[x  
typedef typename Func::result_type result_type; r e zp7  
} ; &&l ZUR,`  
对于无参数函数的版本: *cM=>3ws/  
uQH]  
template < typename Ret > 0J/yd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V0 {#q/q  
  { D+;4|7s+  
typedef Ret result_type; @&m]:GR  
} ; 7/a7p(   
对于单参数函数的版本: 'lE{Nj*7  
: 8>zo  
template < typename Ret, typename V1 > bC+Z R{M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #!z-)[S.+  
  { Uv[a ~'  
typedef Ret result_type; ($`IHKF1.l  
} ; _Ycz@Jn  
对于双参数函数的版本: ;taZixOH  
1@{ov!YB]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]tu OWR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ssQ1u.x9  
  { 3<<wHK;)  
typedef Ret result_type; |DW^bv  
} ; BMO,eQcB  
等等。。。 jt}oq%Bf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @1'OuX^  
Z?xaXFm_  
template < typename Func > _+P*XY5  
struct func_return 0 N7I:vJ  
  { p/_W*0/i  
template < typename T > A@|Z^T:  
  struct result_1 ^_v94!a 9  
  { P=EZ6<c3&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^k % +ao  
} ; l opl  
g zi=+oJ|4  
template < typename T1, typename T2 > ?;](;n#lU  
  struct result_2 >F^$ ' b]  
  { t)8c rX}P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j%3 $ytf|p  
} ; Tx&H1  
} ; S+KKGi_e  
)M Iw/  
HLz<C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ha|2u(4  
X~m57 b j  
template < typename Func, typename aPicker > :CM-I_6  
class binder_1 9$v\D3<Z  
  { *IbDA  
Func fn; Y<POdbg  
aPicker pk; z5({A2q  
public : hoBFC1  
l+6@,TY1U  
template < typename T > 4J,6cOuW4  
  struct result_1 Mfz(%F|<  
  { o7+<sL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bS:$VyH6  
} ; GB `n  
} -4p8Zt  
template < typename T1, typename T2 > z|AknEE,  
  struct result_2 &/uakkS  
  { U[;ECw@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;(,GS@sP  
} ; $/Wec,`&  
X)]>E]X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !V#*(_+n  
?xKiN5q"6  
template < typename T > nUONI+6Z/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rq(+zL(f  
  { #|769=1  
  return fn(pk(t)); ZHA&gdK@  
} 3<FqK\P  
template < typename T1, typename T2 > H"pYj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }T902RL0  
  { vQXF$/S  
  return fn(pk(t1, t2)); myXGMN$i  
} *URY8 a`bO  
} ; eWYet2!Q  
`m AYK)N  
.-s!} P"  
一目了然不是么? Qh3+4nLFtb  
最后实现bind )I<VH +6  
T06w`'aL  
<5]_u:  
template < typename Func, typename aPicker > 4mBM5Tv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UlN}SddI9  
  { /Y\q&}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -{eiV0<^  
} 7je1vNs  
T;3~teVYB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )`5-rm~*  
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。 D//58z&  
O{]}{Ss  
十一. phoenix 4b yh,t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w\t  
.*FlB>1jy  
for_each(v.begin(), v.end(), /%?bO-  
( >)+U^V  
do_ uTbMp~cYB  
[ (o6 u ^#6  
  cout << _1 <<   " , " Jl"DMUy[kW  
] t@cBuV`9c  
.while_( -- _1),  :i?c  
cout << var( " \n " ) Qw% 0<~<  
) 3_VWtGQ  
); 8v;T_VN  
n!b*GXb\  
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: $[=`*m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?K}KSJ6_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P#A|Pn<p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T?__  
~;I{d7z,;  
mOjl0n[To]  
template < typename Cond, typename Actor > i3Nt?FSN  
class do_while +xmZK<{<  
  { Git2Cet  
Cond cd; SR)@'-Wd  
Actor act; >273V+dy  
public : g ]}] /\  
template < typename T > 1^;&?E  
  struct result_1 <* PjG}Z.  
  { xi\uLu?i  
  typedef int result_type; hi]\M)l&x  
} ; 6B?1d /8V  
0j/i):@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~ YZi"u  
8>:2li  
template < typename T > HoM8V"8B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VxAR,a1+n  
  { J Y> I  
  do wIbc8ze  
    { C$B?|oUJc  
  act(t); ;#"`]khd  
  } Xg"Mjmr  
  while (cd(t)); LyXABQ]  
  return   0 ; 1hp@.Fv  
} @1[LD[<  
} ; 9=~jKl%\vJ  
)=D9L  
Ipmr@%~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ==j3 9  
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。 UuA=qWC  
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.r-,%^6{  
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。 Y!s/uvRI  
下面就是产生这个functor的类: V'?nS&,i  
5 4LCoG/  
9zd)[4%=  
template < typename Actor > (C QgT3V  
class do_while_actor J.`.lQ$z  
  { *XzUqK  
Actor act; u09OnP\  
public : 7,LT4wYH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }#u}{  
@49^WY  
template < typename Cond > ^jhHaN]G^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7y`~T+  
} ; &q` =xF  
'XQv>J  
A><%"9pZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +Q_Gm3^  
最后,是那个do_  L_Ai/'  
Ri-wbYFaP  
$S cjEG:6  
class do_while_invoker d ly 08 74  
  { &k{@:z  
public : AU$5"kBE  
template < typename Actor > %I=J8$B]f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y2D) $  
  { -s!PO;qm  
  return do_while_actor < Actor > (act); $fvUb_n  
} cE]kI,Fw,M  
} do_; FRF}V@~  
Hm^p^,}_x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {S&&X&A`v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *AN#D?X_  
最后来说说怎么处理break和continue |m EJJg`"7  
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。 %yrP: fg/  
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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