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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `ifiL   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FWY2s(5p  
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, YnTB&GPxl  
/:[2'_Xl  
{{!Y]\2S  
rU2iy"L  
  class filler kWW w<cA  
  { F L=,YP  
public : 'C>U=cE7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^p=L\SJ  
} ; KQ`=t   
W?XizTW  
1*Ar{:+ua  
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: `G$1n#&  
BfmsMW  
k6**u  
;[$n=VX`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -<f;l _(  
Q+$Tt7/  
+j[oEI`e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z|* !y]We  
$_X|, v9  
23ze/;6%A  
f3tv3>p  
二. 战前分析 * fc-gAj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c&'JmKV>&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %f ju G  
z#Nl@NO&  
F n|gVR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]v29 Rx  
  /* --------------------------------------------- */ uTvv(f  
vector < int *> vp( 10 ); K_/B?h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SO?8%s(   
/* --------------------------------------------- */ m{%t?w$Au  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;4#D,zlO^  
/* --------------------------------------------- */ LE=k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [QczlwmO  
  /* --------------------------------------------- */ *"{& FEV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x?yD=Mq_  
/* --------------------------------------------- */ XbXA+ey6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9#/(N#>  
N{C;~'M2ce  
=o=1"o[  
oC |WBS  
看了之后,我们可以思考一些问题: \%A%s*1  
1._1, _2是什么? xN0*8  
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。 V H^AcO  
2._1 = 1是在做什么? pwX C  
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。 C+V* Fh3  
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。 bGXR7u&K  
rOfK~g,X  
adO&_NR  
三. 动工 4)1;0,tlG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /^7iZ|>:M:  
\wav?;z  
f [o%hCS  
x"4%(xBu  
template < typename T > GdmmrfXB  
class assignment 8cxai8  
  { NAFsFngqH  
T value; 8cWZ"v  
public : k|E]YvnfG  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0ZI(/r  
template < typename T2 > !~iGu\y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vS?odqi#n  
} ; xytr2V ]aV  
qr(`&hB-L  
4? (W%?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8;\sU?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2WBq  
/Z%>ArAx  
I!: z,t<  
NCS!:d:Ry  
  class holder )j&"%[2F  
  { F # YPOH  
public : 'cdN3i(  
template < typename T > Iw=Sq8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }nx=e#[g%2  
  { I$q>  
  return assignment < T > (t); *OTS'W~t  
} S"2qJ!.u  
} ; +8P,s[0<R_  
w YNloU  
5,KWprb  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: z(HaRB3l  
~,gXaw  
  static holder _1; 1yqoA *  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;3ft1  
/CX VLl8~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {padD p  
而不用手动写一个函数对象。 `$R A< 3  
rAqxTdF  
{I1~-8  
]]iPEm"@  
四. 问题分析 WQePSU  
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。 }iN2KeLAF  
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。 9@VO+E$7L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3.R#&Zxt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _D!g4"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x5si70BKC/  
tbDoP Y  
五. 问题1:一致性 E+xuWdp.*  
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?| pw020}`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K\.5h4k  
$p* p  
struct holder =[tSd)D,y  
  { 2 h|e  
  // H=MCjh&$q  
  template < typename T > =_TaA(79  
T &   operator ()( const T & r) const %1U`@0  
  { {U11^w1"3  
  return (T & )r; C?Zw6M+  
} Sr.;GS5i  
} ; kJK,6mN  
2 YxTMT  
这样的话assignment也必须相应改动: rjWLMbd.<  
y9HK |  
template < typename Left, typename Right > 34 AP(3w  
class assignment CQg X=!q  
  { wzWbB2Mb5  
Left l; j ) vlM+  
Right r; R4's7k  
public : 4rNL":"O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3 /6/G}s  
template < typename T2 > ZU2laqa_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y }2F9=  
} ; `TKD<&oL  
3tS~:6-/  
同时,holder的operator=也需要改动: GUB`|is^  
YE+$H%Jl!  
template < typename T > OyG"1F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \l#>dq"Y  
  { 0lk;F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L;t)c  
} sKaE-sbJY  
b3$k9dmxV+  
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。 T3&`<%,f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /\d$/~BFi  
}E^S]hdvz  
return l(rhs) = r; X=X\F@V:u  
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。 $ItF])Bj5N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HL{$ ^l#v  
r4 dOK] 0  
template < typename Tp > I*[tMzE  
class constant_t V9 }t0$LN  
  { |1= !;.#  
  const Tp t; T5lQIr@a  
public : xycH~ ?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z+:D)L  
template < typename T > j8,n7!G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UH`hOJ?  
  { ?:rx1}:F  
  return t; h rN%  
} o@E/r.uK  
} ; -7-['fX  
) |#%Czd4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _sHK*&W{CT  
下面就可以修改holder的operator=了 dWRrG-'  
M~ h8Crz  
template < typename T > ^C^*,V3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'C+;r?1!h  
  { Yn51U6_S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &%aXR A#+  
} vlWw3>4  
fp>.Owt%.  
同时也要修改assignment的operator() B)SLG]72f  
=H]F`[B=  
template < typename T2 > "kW!{n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TJ@Cjy%  
现在代码看起来就很一致了。 USML~]G z  
v[k5.\No  
六. 问题2:链式操作 ph:3|d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Mio>{%/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 V2&^!#=s  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 dG'SZ&<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7LZ^QC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (il0M=M  
tOdT[&  
template < typename T > /ONV5IkPy  
struct result_1 :Waox"#=g  
  { "&YYO#YO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l3i,K^YL  
} ; ]n1dp2aH  
L-i>R:N4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]5CNk+`'  
@ CsV]97`  
template < typename T > ,lN5,zI=S  
struct   ref / l>.mK()  
  { =Ov7C[(  
typedef T & reference; g;p)n  
} ; H3/caN:  
template < typename T > 1cN')"  
struct   ref < T &> VAQ)Hc]  
  { [ .yJV`  
typedef T & reference; dXvt6kF  
} ; 4)-)#`K  
nY-* i!H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JyBp-ii  
FVWfDQ$&v  
template < typename T > [`fI:ao|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &vUq}r%P  
  { 'JmBh@A  
  return l(t) = r(t); 4n( E;!s  
} ^J=hrYGA  
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。 6o&ZIYJ9k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oh8L`=>&a  
PBqy F  
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 +",S2Qmo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {5Lj8 N5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6.Ie\5-a;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &]p}+{ (>  
最后的布局是: ".2K9j7$  
                Add f_mhD dq  
              /   \ .QWhK|(.!  
            Divide   5 =jAFgwP\  
            /   \ &V=7D#L  
          _1     3 Se^^E.Z,W  
似乎一切都解决了?不。 Rs;15@t@  
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。 bi[7!VQf  
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。 W.}].7}h  
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: 9 t:]  
BR_TykP  
template < typename Right > D#rrW?-z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C*~aSl7  
Right & rt) const HD`>-E#  
  { 5mB]N%rfW%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j+ ::y) $  
} M].8HwC+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Fe=8O ^\  
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。 d.F)9h]XHO  
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。 !XE aF]8  
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。 1 i|.h  
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。 , |E$'  
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? ^QL 877  
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: -AD2I {C  
|Fln8wB  
template < class Action > D0bnN1VP  
class picker : public Action fib#CY  
  { *:"^[Ckc  
public : w<nv!e?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kyUl{Zj  
  // all the operator overloaded ISqfU]>[  
} ; $ @1u+w  
ZW4aY}~)$  
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。 mf$j03tu  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: YcM;S  
t 0O4GcAN  
template < typename Right > f?UzD#50D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L10IF  
  { %_)zWlN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |"7Pv skT  
} 7!4V >O8@  
>.%4~\U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Epjff@ 7A  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kA?_%fi1  
E%pz9gcSx  
template < typename T >   struct picker_maker H oy7RC&  
  { {[#(w75R{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8n)WW$  
} ; ]r"Yqv3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  -;c  
  { 6SEltm(  
typedef picker < T > result; <e"J4gZf&  
} ; z/|BH^Vw  
w9&#~k]5  
下面总的结构就有了: K b(9)Re  
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。 ';YgG<u  
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'i6",Z>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =:7$/T'Qg  
至此链式操作完美实现。 [?KIN_e#  
'CV^M(o'9  
@z,*K_AKr  
七. 问题3 KFhG(   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D(X qyN-P  
oK+Lzb\d{M  
template < typename T1, typename T2 > H'Qo\L4H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d]B= *7]  
  { Z6s5M{mE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \ aKd5@  
} ?l6jG  
aC\4}i<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: AlX3Wv }  
:=!Mh}i  
template < typename T1, typename T2 > y?:dE.5p|  
struct result_2 YMzBAf  
  { Go8F5a@j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !D:k!  
} ; F @SG((`  
*@M3p}',M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /6tcSg)  
这个差事就留给了holder自己。 3'#%c>_  
    vDDljQXw4  
aj7dH5SZl  
template < int Order > L(o#4YH}>J  
class holder; gA:TL{X0  
template <> bx;f`8SN  
class holder < 1 > tbur$ 00  
  { {*xBm#  
public : VTw/_Hf2p  
template < typename T > ~ =.CTm]vf  
  struct result_1 i Ci>zJ  
  { 0s%6n5>  
  typedef T & result; hPO>,j^  
} ; P;U@y" s  
template < typename T1, typename T2 > >4)g4~'n!  
  struct result_2 Rt4di^v  
  { Jt=>-Spj  
  typedef T1 & result; Bymny>.M  
} ; WYO\'W  
template < typename T > OgMI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i?>Hr|  
  { *\q8BZ  
  return (T & )r; rg)h 5G  
} #+G`!<7/@f  
template < typename T1, typename T2 > }~zO+Wf2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Uf2:gLrF  
  { c E76L%O  
  return (T1 & )r1; xqWj|jA  
} i^/54  
} ; \y~)jq:d"  
2%YXc|gGT  
template <> I'A:J  
class holder < 2 > eP|)SU  
  { ,)$Wm-  
public : S aNN;X0  
template < typename T > CA^.?&CH^O  
  struct result_1 Je~p%m#e;K  
  { ] 09yy  
  typedef T & result; DTy/jaK  
} ; M&e8zS  
template < typename T1, typename T2 > EAyukM2  
  struct result_2 yQ-hnlzn~  
  { Wo3'd|Y~i  
  typedef T2 & result; n~%}Z[5D  
} ; <%?uYCD  
template < typename T > Bbs 0v6&,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !R{em48D  
  { r$DZkMue  
  return (T & )r; BE4\U_]a3  
} NbDda/7ki  
template < typename T1, typename T2 > yWuIu>VJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Ct0hk4  
  { G"Pj6QUva  
  return (T2 & )r2; u}CG>^0C  
} %EIUAG  
} ; <Kp+&(l,l  
J|?[.h7tO  
j],& z^O$  
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> >。 8MQ bLj'H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *`.LA@bHU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yA}nPXrd  
BhkAQEsWTQ  
return l(i, j) = r(i, j); Iaa|qJ4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Wa, 7P2r  
BHclUwj  
  return ( int & )i; RAOKZ~`  
  return ( int & )j; .EzSSU7n)  
最后执行i = j; 6o(lObfo  
可见,参数被正确的选择了。 enPYj.*/0  
Hdna{@~  
Nh:4ys!P  
U,HS;wo;t  
6vWii)O.D  
八. 中期总结 JD-Becz  
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: ">,K1:(D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ou!)1UFI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eoL0^cZj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?\d5;%YSr  
PL!tk^;6-  
@7X\tV.Z  
K*:Im #Q  
1:5P%$?b  
*vD/(&pQ1:  
九. 简化 E6Q91Wz9f  
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。 QRiF!D)Nk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5iv@@1c  
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: `.`FgaJ |  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 APOea  
  +-*/&|^等 .S(^roM;+  
2. 返回引用。 ku-cn2M/  
  =,各种复合赋值等 VLx T"]f  
3. 返回固定类型。 iz(m3k:w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  %|bN@@  
4. 原样返回。 7_7xL(F/  
  operator, 9JXhHAxD  
5. 返回解引用的类型。 BArJ"t*/z  
  operator*(单目) wRj~Qv~E  
6. 返回地址。 *Ji9%IA  
  operator&(单目) =xoBC&u  
7. 下表访问返回类型。  HFv?s  
  operator[] u{pTva  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w&9F>`VET  
  operator<<和operator>> d(\1 } l  
m]e0X*Kg  
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。 vj(@.uU)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ec#_olG%  
c%b\CP\)W  
template < typename Left > du8!3I  
struct value_return Cl{{H]QngX  
  { Q>V?w gZ  
template < typename T > U#iT<#!l2  
  struct result_1 ko>M&/^  
  { pj j}K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O/nqNQ?<  
} ; R rxRa[{Z  
^|r`"gOJ3  
template < typename T1, typename T2 > zQ=aey%  
  struct result_2 t3 K>\ :  
  { 2-PI JO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ItMl4P`|  
} ; Y'?Izn b  
} ; Q.<giBh  
D8a)(wm  
5#P: "U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2"zIR (  
0NVG"-Q  
下面我们来剥离functor中的operator() x}uwWfe3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E=A/4p6\$  
(tTLK0V-|3  
return l(t) op r(t) e1oFnu2R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )!BB/'DRQ  
return op l(t) KqFmFcf|  
return op l(t1, t2) _AVy:~/  
return l(t) op +V6j`  
return l(t1, t2) op rknzo]N,  
return l(t)[r(t)] Qz'O{f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J&(  
p$B)^S%0i  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7jhl0  
单目: return f(l(t), r(t)); l DgzM3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h)"'YzCt  
双目: return f(l(t)); FyQOa)5  
return f(l(t1, t2)); ZV0) ."^Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 bx1G CD  
pVdhj^n  
struct meta_divide kWI]fZ_n  
  { Qh/lT$g  
template < typename T1, typename T2 > )x y9X0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?exALv'B  
  { cPx66Dh&  
  return t1 / t2; K,Lr +  
} <<i=+ed8eP  
} ; N45 s'rF  
F>p%2II/  
这个工作可以让宏来做: hU |LFjc  
}o~Tw?z-|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )kFme=;  
template < typename T1, typename T2 > \ ]eY Qio!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5L/Yi  
以后可以直接用 Q,ZkeWQ7%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v\J!yz  
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 =#7s+d-  
(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。。。) C,V|TF.i2  
)tJL@Qo  
77)OW $G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3xc:Y> *`  
0^-z?Kb<}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mm3zQ!2j.  
class unary_op : public Rettype =9#i<te  
  { T]5U_AI@  
    Left l; O<gP)ZW~  
public : FA5k45w L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T[`QO`\5O  
V*0Y_T{_  
template < typename T > {9y9Kr|(P:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NHst7$Y<  
      { >?H_A  
      return FuncType::execute(l(t)); F[Qsv54  
    } C6Um6 X9/i  
ZS07_6.~  
    template < typename T1, typename T2 > Rt*-#`I $  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eW<!^Aer  
      { E;ndw/GZjR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (\5<GCW-  
    } qg/Y;tGSx  
} ; pmE1EDPag  
Nj! R9N  
ZYpD8u6U  
同样还可以申明一个binary_op cj,&&3sbV  
&1\u#LU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oY| (M_;  
class binary_op : public Rettype `K1PGibV  
  { yTMGISX5  
    Left l; ?)i6:76(  
Right r; gME:\ud$  
public : s2,`eV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O% j,:t'"  
So3,Z'z=  
template < typename T > D| 3AjzW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?#');`  
      { oZ|{J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w+:+r/!g  
    } #)Id J]  
f?oI'5R41  
    template < typename T1, typename T2 > B$iMU?B3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fh/)di  
      { wFH(.E0@Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XmE_F  
    } nJnO/~|  
} ; @DjG? yLK$  
YQlpk@X`2  
zXA= se0U  
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 [bQ8A(u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n~L'icD[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [xH2n\7  
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。 IWSEssP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! av$\@4I  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #dXZA>b9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  @=^jpSnZ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vCrWA-q#  
下面是修改过的unary_op vM$#m1L?  
Xqq?S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2n\i0?RD  
class unary_op 9 ;! uV>-H  
  { ** "s~  
Left l; \n('KVbf  
  JN9HT0  
public : lVO(9sl*i  
G+%5V5GS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J0{WqA.P  
G/^5P5y%@  
template < typename T > 'SXpb?CZ  
  struct result_1 "1\RdTw  
  { /-cX(z 7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t2U]CI%  
} ; +b:h5,  
wHDF TIDI  
template < typename T1, typename T2 > !3gpiQH{  
  struct result_2 |Cxip&e>  
  { +=lcN~U2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y=#mx3.  
} ; L>K39z~,  
E,nYtn|B  
template < typename T1, typename T2 > d%"@#bB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {yl/T:Bh&  
  { `~s,W.Eu4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =Am*$wGI  
} 7xa@wa?!L  
>H]|A<9u(  
template < typename T > g#bfY=C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5<>R dLo  
  { 5>^ W}0s  
  return OpClass::execute(lt(t)); jmwQc&  
} .>\>F{#~  
0V>N#P]  
} ; ztt%l #  
/m|&nl8"qe  
[sh"?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I'wk/  
好啦,现在才真正完美了。 znDtM1sLeV  
现在在picker里面就可以这么添加了: rSFXchD/  
mU0r"\**c3  
template < typename Right > Ny&Fjzl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %.Q2r ?j  
  { :j50]zLy{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +xu/RY_  
} w[n>4?"{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 DqC}f#  
`W;cft4  
E* DVQ3~  
wh[:wE]eX  
@XSu?+s)  
十. bind =M km:'1r  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 dzC&7 9$  
先来分析一下一段例子 $9u  
u\& [@v  
SwmPP-n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T"0)%k8lJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 . I9] `Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M5bj |tQ4  
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。 113x9+w[  
我们来写个简单的。 , $F0D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X +  
对于函数对象类的版本: NX #/1=  
9G\3hL]  
template < typename Func > b "3T(#2<*  
struct functor_trait $5 p'+bE  
  { OgpH{"  
typedef typename Func::result_type result_type; zk_hDhg&'  
} ; ~k< 31 ez  
对于无参数函数的版本: E)Epr&9S  
WoT z'  
template < typename Ret > g5YsV p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _WkcJe`  
  { 7Mb t*[n  
typedef Ret result_type; >rX R;4%  
} ; )|1JcnNSa  
对于单参数函数的版本: 2\8\D^   
g|*eN{g]uE  
template < typename Ret, typename V1 > ;w&yGm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .mU.eLM  
  { NGeeD?2~  
typedef Ret result_type; rH_:7#.E  
} ; uEO2,1+  
对于双参数函数的版本: 2n r UE  
~m=%a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }u*@b10   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YD>>YaH_3@  
  { zbKW.u]v  
typedef Ret result_type; (6y3"cbe  
} ; wk 7_(gT`0  
等等。。。 hb\Y)HSp/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (dprY1noC  
;77o%J'l  
template < typename Func > .BB:7+  
struct func_return WHk/mAI-s  
  { D{d$L9.  
template < typename T > COJ!b  
  struct result_1 Xr6 !b:UX  
  { U[ungvU1U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?cxK~Y\  
} ; }4ju2K  
sWCm[HpG  
template < typename T1, typename T2 > [<I `slK  
  struct result_2 sN) .Jo  
  { PvBbtC-9b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %YAiSSsV  
} ; \@t5S  
} ; "$V2$  
-ZON']|<}k  
(dt_ D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >43yty\   
ZvKMRW  
template < typename Func, typename aPicker > /'_ RI  
class binder_1 /6*.%M>r  
  { #\["y%;W  
Func fn; UN4) >\Y  
aPicker pk; y$Noo)Z  
public : %4KJ&R (>[  
*w,gi.Y3  
template < typename T > ,DO mh<b  
  struct result_1 |6Z M xY  
  { ? UDvFQ&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aM}"DY-_ h  
} ; vj$ 6  
twS3J)UH  
template < typename T1, typename T2 > 6N)1/=)  
  struct result_2 :P1c>:j[  
  { 9 (.9l\h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C7_T]e<  
} ; Ax*~[$$~%  
cb,sb^-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zQ+t@;g1  
.O.R  
template < typename T > q,&T$Tw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <5}du9@  
  { u@'zvkb@  
  return fn(pk(t)); A+DYIS  
} X&8,.=kt"  
template < typename T1, typename T2 > yE9.]j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /~5YTe( F  
  { jP'b! 4  
  return fn(pk(t1, t2)); \ \}/2#1=c  
} `\0a5UFR  
} ; K! j*:{  
qE:DJy <  
a$O]'}]`  
一目了然不是么? {\zr_v`g  
最后实现bind 9iNns;^`q  
F ;&e5G  
m3-J0D<  
template < typename Func, typename aPicker > _=x_"rz x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,e_#   
  { 2:F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); " ?,6{\y,  
} =lD]sk  
34:EpZO@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0M98y!A 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。 a $%[!vF  
loe>"_`Cq  
十一. phoenix lM"7 Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c `; LF'!  
nHrCSfK  
for_each(v.begin(), v.end(), j!)p NZW.<  
( -"H4brj;G  
do_ /vMyf),2  
[ :n9^:srGZH  
  cout << _1 <<   " , " H\bIO!vb  
] ~ }22Dvo  
.while_( -- _1), wm71,R1  
cout << var( " \n " ) #wiP{+%b  
) NvZ?e  
); =fo/+m5  
ii9/ UtIQ  
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: ,+9r/}K]/  
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  gV kI=J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fo~v.+^?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RkwY3 s"  
Y1\vt+`O  
0&@ pX~h:  
template < typename Cond, typename Actor > c<e\JJY5?  
class do_while $twF93u$  
  { I!D*(>  
Cond cd; J7vpCw2ni  
Actor act; 3fTI&2:  
public : $(=1A>40  
template < typename T >  0 XzO`*  
  struct result_1 -~f.>@Wb  
  { Y cpO;md  
  typedef int result_type; 7bS[\5  
} ; pnJT]?},  
qTF>!o #\:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3PffQ,c[~  
UV.9 KcN.  
template < typename T > 5 ZPUY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x~eEaD5m%J  
  { $uhDBmb  
  do koZp~W-  
    { p04+"  
  act(t); "cM5=;  
  } ^mQfXfuL  
  while (cd(t)); y@_?3m7B=  
  return   0 ; It-*CD9  
} q2vz#\A?  
} ; He3zV\X[Z  
A!yLwkc:5  
ze)K-6SKH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {fD#=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7gcG|kKT  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ze N!*VG  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 O]eJQ4XN<  
下面就是产生这个functor的类: Mk?I}  
<Q)}  
F-0PmO~3+W  
template < typename Actor > or`stBx  
class do_while_actor |'_<(z  
  { [rU8 #4.  
Actor act; i]pG}SJ  
public : "~ stZ.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @un }&URp  
2"mj=}y6  
template < typename Cond > 8 GN{*Hg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F9r*ZyNlx  
} ; vy2aNUmt  
ZQA C &:  
V.:A'!$#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )W|jt/  
最后,是那个do_ p>3'77 V  
mC(t;{  
%;$Y|RbmqE  
class do_while_invoker _B FX5ifK  
  { 38i,\@p`9$  
public : K9'*q3z  
template < typename Actor > 8-YrmP2k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const WEAXqDjM  
  { S\gP=.G  
  return do_while_actor < Actor > (act); *wcoDQ b;  
} 4+,Z'J%\[7  
} do_; T]-~?;Jh8  
Fg_s'G,`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *PU,Rc()6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w[YbL2p  
最后来说说怎么处理break和continue ygt)7f5  
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。 RQNi&zX/  
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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