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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iQ2}*:Jc$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jwLZC  
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, 8:S+*J[gSn  
{t! &x:  
V;CRs\aYf  
"mE/t  (  
  class filler i!UT =  
  { E24}?t^|  
public : F[jqJzCz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k1yqe rA  
} ; IOC$jab@  
`5Z'8^  
/!t:MK;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: DxN\ H"  
cc`u{F9  
/&47qU4PJ  
wVI_SQ<8V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _s0)Dl6K  
( [a$Z2m  
Aep](je  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OMo/a%`  
|k]]dP|:'  
WwWOic2  
os;9 4yd )  
二. 战前分析 )[ UYCx'  
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。 -W@nc QL}  
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 K+M\E[1W  
N\.g+ W  
"'Gq4<&y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F,VWi$Po\N  
  /* --------------------------------------------- */ \/SOpC  
vector < int *> vp( 10 ); #l-zY}&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D'ZUbAh!  
/* --------------------------------------------- */ .9z}S=ZK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kRwY#  
/* --------------------------------------------- */ bk=;=K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dZ* &3.#D5  
  /* --------------------------------------------- */ Y$Rte .?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m*iSW]&  
/* --------------------------------------------- */ NPO!J^^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EFI!b60mc  
gG.+3=  
xfX|AC  
T1Z*>(M  
看了之后,我们可以思考一些问题:  Glx{Zu=  
1._1, _2是什么? 6?.S-.Mr  
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。 6nsb)7a  
2._1 = 1是在做什么? 0i8\Lu6  
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。 #pW!(tfN^a  
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。 ~~"U[G1  
9+<A7PM1T  
<Tbl |9  
三. 动工 p^w)@^f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P<[) qq@;  
@~7au9.V=X  
=2rdbq6R  
@Ss W  
template < typename T > %cDTq&Q  
class assignment ume70ap}m  
  { T\4>4eX-  
T value; _^RN$4.R>  
public : O#J7GbrHO  
assignment( const T & v) : value(v) {} %$)Sz[=  
template < typename T2 > LB$0'dZU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yD!GgnW  
} ; 7iv g3*  
ER&\2,fZ  
Ji=`XsV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mrKIiaU<J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ${ DSH  
k'e1ZAn  
#^|2PFh5  
8~.8"gQ  
  class holder |7Z}#eP//  
  { %Rr_fSoV  
public : !,b&e  
template < typename T > MZX@Gi<S[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C~.\2D`zy  
  { cR55,DR,#W  
  return assignment < T > (t); xi ,fm  
} 5BLBcw\;  
} ; ?l @=}WN  
?uP5("c  
i~<.@&vt  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &"Cy&[  
x2b t^!t.  
  static holder _1; Ag(JSVY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \7$"i5  
`GY]JVW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qn{9vr  
而不用手动写一个函数对象。 EUgKJ=jw  
Dcs O~mg  
#-"C_~-MH  
p R`nQM-D  
四. 问题分析 d:]ZFk_*  
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。 T(cpU,Q  
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。 %7\l+g,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O\]{6+$fm!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &i`(y>\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wF6a*b@v  
# X{lV]Z  
五. 问题1:一致性 [(8s\>T  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <5FGL96  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CL(D&8v8~  
||7x51-yj  
struct holder ,%V%g!6{  
  { Y|/,*,u+  
  // r`+G9sj3U  
  template < typename T > =&.9z 4A  
T &   operator ()( const T & r) const PuBE=9,  
  { u-.nR}DM_  
  return (T & )r; ].QzOV'  
} `!ja0Sq]U  
} ; y<v-,b*  
fp3`O9+em  
这样的话assignment也必须相应改动: JV !F<  
EQHCw<e  
template < typename Left, typename Right > G-vkkNj%e  
class assignment +^rt48${ y  
  { (Nf!E[ }Z  
Left l; wYv++< z  
Right r; %(\et%[]  
public : K}whqe]j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rp_}_hL0  
template < typename T2 > 0Uk;&a0s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8f'r_,"  
} ; v.,D,6qZ  
1^WkW\9kO  
同时,holder的operator=也需要改动: LiGECqWBa'  
0NvicZ7VR  
template < typename T > Z)u_2e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +&M>J|  
  { x;STt3M~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !0KN A1w,  
} =C)2DWJ1  
e>uq/|.!  
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。 Wh%@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ojIGfQV  
"%rU1/@#  
return l(rhs) = r; J~ z00p`E  
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。 69odE+-X.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V4,\vgGu  
3 }#rg  
template < typename Tp > mGw*6kOIS  
class constant_t >ca`0gu  
  { w,!N{hv(  
  const Tp t; _.W;hf`  
public : h}oV)z6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %;GRR (K  
template < typename T > #Qu|9Q[QH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +ul.P)1J6  
  { ,C'mE''x  
  return t; `yRt?UQRS  
} rPifiLl A>  
} ; R!x /,6,_  
PnI_W84z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +' .o  
下面就可以修改holder的operator=了 {Sc*AE&Y  
.SWn/Kk  
template < typename T > OZ<fQf.Gh}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QT(]S>--n  
  { MBol_#H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Fj&8wZ)v)  
} [bBPs&7u  
?,eq86-M  
同时也要修改assignment的operator() [F,s=,S'M  
xu'b@G}12  
template < typename T2 > v/Xz.?a\jF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }ol<DV  
现在代码看起来就很一致了。 G98fBw  
IfCa6g<&(  
六. 问题2:链式操作 0A75)T=lQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2(9~G|C.  
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。 07,&weQ  
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。 "haJwV6-  
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。 a{kLAx[>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z?."cuTt  
+OO my  
template < typename T > U)('}u=b  
struct result_1 vC^n_  
  { (~#-J7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _J_QB]t  
} ; L^ U.h  
W)odaab7  
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: u&o<>d;)  
bI)%g  
template < typename T > lygv#s-T  
struct   ref q9$K.=_5  
  { (^)(#CxO  
typedef T & reference; };>~P%u32  
} ; 'W p~8}i@  
template < typename T > mbIHzzW>  
struct   ref < T &> (+bt{Ma  
  { Lhxg5cd  
typedef T & reference; , #(k|Zztc  
} ; Tnnj8I1v  
{_jbFJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^^[A\'  
|Tk'H&  
template < typename T > -9q3]nmT(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XK@Ct eP"  
  { w.-J2%J   
  return l(t) = r(t); TJ0;xn6o  
} >ZnnGX6$(  
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。 6J3<k(#:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'u:J "  
8+&Da  
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 D [K!xq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: edfb7prfTl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mf gUf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lnrs4s Km  
最后的布局是: =n_>7@9l  
                Add &^F'ME  
              /   \ -EWC3,3  
            Divide   5 4FJA+  
            /   \ )H*BTfmt  
          _1     3 G;^,T/q47  
似乎一切都解决了?不。 N9PEn[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。 34aSRFsk*  
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。 VVi3g  
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: :i o[9B [  
>q1rdq  
template < typename Right > Y]"lcr}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tAS[T9B  
Right & rt) const -N1X=4/fg  
  { {6>:= ?7]R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pt7yYl&n7^  
} v}uzUY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cnU()pd  
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。 !/E N  
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。 n,b6|Y0  
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。 fa(-&;q  
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。 nm@.] "/  
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? hJ*#t<.<P;  
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: P,K^ oz}  
En YEAjX  
template < class Action > ^-qz!ib  
class picker : public Action F<Z13]|  
  { i dY Xv)R  
public : +-MieiKv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;^so;>F  
  // all the operator overloaded 8AmB0W> e  
} ; 6JE_rAab  
xPP]RoPR  
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。 &bCk`]j:  
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: 1<pb=H  
(iu IeJ^Z  
template < typename Right > 'M% uw85  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Wf-Pa9  
  { o65I(`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E{IY7Xz^>  
} W,[iRmxn  
6G>loNM^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I\$?'q>  
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。 wI#R\v8(`n  
.;%`I  
template < typename T >   struct picker_maker O+ J0X*&x  
  { Q^Q6| n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mC!^`y)  
} ; H:,Hr_;nC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p!+bn,?G  
  { W$Z8AZ{E  
typedef picker < T > result; .-.b:gdO(  
} ; CWS]821;  
 cjf_,x  
下面总的结构就有了: Kq}-)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kFQx7m  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 E[>A# l53  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +Sg+% 8T  
至此链式操作完美实现。 UkM#uKr:  
r.v.y[u  
;~Q`TWC  
七. 问题3 N=c{@h  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 <y,c.\c!  
;Bne=vjQp  
template < typename T1, typename T2 > @e^(V$ap  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NsL!AAN[V  
  { dp*E#XCr1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6MelN^\[7  
} F|?}r3{aJ  
C$`^(?iO/  
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: NdM \RD_R  
zl)r3#6hW  
template < typename T1, typename T2 > w,;ox2  
struct result_2 $qM&iI-l0  
  { OA&r8WK3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (xMq(g  
} ; !.w|+-JKO  
=wFl(Q6J  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #[sJKW  
这个差事就留给了holder自己。 ,? V YrL  
    8k?V&J `  
LBnlaH.  
template < int Order > @{@)gE  
class holder; ]N6UY  
template <> fq !CB]C  
class holder < 1 > P B{7u  
  { XPMvAZL  
public : *I`Eb7 ^  
template < typename T > FQ]5W |e  
  struct result_1 @4P_Yfn  
  { +D M,+{}  
  typedef T & result; %=i/MFGX  
} ; YG6Y5j[-X~  
template < typename T1, typename T2 > HK`r9frn  
  struct result_2 pzxlh(a9  
  { ,A>cL#Oe  
  typedef T1 & result; yUg'^SEbLk  
} ; )4jS}  
template < typename T > @Qd5a(5WM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s"X0Jx}  
  { X92I==-w  
  return (T & )r; nC#SnyUO  
} {"\pMY'7  
template < typename T1, typename T2 > X^d}eWP`I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \d QRQL{LL  
  { qmq#(%Z <W  
  return (T1 & )r1; BXUd i&'O  
} "tmr s_~  
} ; JgcMk]|'  
c)SQ@B@q  
template <> *)Pb-c  
class holder < 2 > VoNk.h"T  
  { E=qfI>2U&  
public : /X?%K't2r  
template < typename T > ^*WO*f>y  
  struct result_1 5[H1nC @C  
  { 3IQ-2 X--  
  typedef T & result; 9oVprd >%@  
} ; EP6@5PNZ  
template < typename T1, typename T2 > KZ|p_{0&  
  struct result_2 ^- s`$lTp  
  { ;:P} s4p  
  typedef T2 & result; /@6T~XY M  
} ; h{CyYsQ  
template < typename T > CA ,2&v"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P8GGN  
  { uEyus96 +  
  return (T & )r; slV]CXW)t  
} 2.&%mSN  
template < typename T1, typename T2 > *r iWrG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f&C]}P  
  { aTE;Gy,W  
  return (T2 & )r2; O,0j+1?  
} `&SBp }W}  
} ; cd)}a_9  
{$v>3FG  
?cgb3^R'  
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> >。 +xBM\Dz8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ! $fF3^8-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4JGU`L:~  
)D ':bWP  
return l(i, j) = r(i, j); h~k+!\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _j|U>s   
HvW6=d(#  
  return ( int & )i; '.#3h$d  
  return ( int & )j; b%e7rY2  
最后执行i = j; 'PdUSv|lH  
可见,参数被正确的选择了。 .a}!!\@  
BU=Ta$#BZ  
u$+nl~p[&  
NzbHg p  
MDfC%2Q  
八. 中期总结 u{|^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: DK(8Ml:k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ikgia:/-Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i/F ].Sag  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (2r808^2  
3s Mmg`  
\n0MqXs#  
%?!TqJT?{  
Z+Ppd=||,  
BzI(  
九. 简化 Klqte*!  
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。 wK  Je^7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [)nU?l  
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: 64f6D"."  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tj[-|h  
  +-*/&|^等 ,w7ZsI4:[  
2. 返回引用。 d6~d)E  
  =,各种复合赋值等 0mI4hy  
3. 返回固定类型。 I.)9:7   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {AAi x  
4. 原样返回。 _"- ,ia[D  
  operator, tD No; f  
5. 返回解引用的类型。 (0zYS_m A  
  operator*(单目) l#|M.V6G  
6. 返回地址。 &F|Wk,y  
  operator&(单目) [ P%'p-Hg_  
7. 下表访问返回类型。 910N 1E  
  operator[] \$2zF8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Xvn \~Vr  
  operator<<和operator>> 3y-P-NI~=  
E# *`u  
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。 dlc'=M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ex)U'.^  
B[[1=  
template < typename Left > !tuK.?q|l  
struct value_return 4j~WrdI*  
  { A|BN >?.t  
template < typename T > WmZ,c_  
  struct result_1 *5R91@xt  
  { c_syJ<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~JohcU}d  
} ; ]H=P(Z -  
\-I)dMm[  
template < typename T1, typename T2 > ;;n=(cM|z  
  struct result_2 A]m_&A#  
  { M[KYt"v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [I%'\CI;  
} ; HG[gJ7  
} ; txy'7t  
KPdlg.  
aN~x3G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait anFl:=  
qgsw8O&  
下面我们来剥离functor中的operator() k1;Jkq~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [N1[khY`  
UQCond+K  
return l(t) op r(t) *AA78G|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) No(S#,vJ;  
return op l(t) 5 OF*PBZ  
return op l(t1, t2) q??N,  
return l(t) op Ox+}JB [  
return l(t1, t2) op ( ALsc@K  
return l(t)[r(t)] pOIfKd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P%Wl`NA P  
t}Kzh`  
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: ??XtN.]7  
单目: return f(l(t), r(t)); wm/>_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K${CHKFf  
双目: return f(l(t)); l[{Ci|4  
return f(l(t1, t2)); o)Nm5g  
下面就是f的实现,以operator/为例 5C"A*Fg?;  
2T}FX4'  
struct meta_divide *mfPq"/  
  { /n#t.XJY*  
template < typename T1, typename T2 > K]dX5vJw'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *G;D u`;  
  { dV+GWJNNE  
  return t1 / t2; W^dRA xVX  
} T( sEk  
} ; 5fud:k  
gPr&9pHU  
这个工作可以让宏来做: $ iU~p  
;q" ,Bs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ > V%3w7  
template < typename T1, typename T2 > \ ?1lx8+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N;XJMk_ H  
以后可以直接用 |NaEXzo|qY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EO \@#",a  
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  Fs1ms)  
(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。。。) Gm'Ch}E  
9Q*zf@w  
9NcC.}#-5  
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 Lcy>!3q3~  
`jH0FJQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /R)(u@jk  
class unary_op : public Rettype ?[S{kMb2  
  { DwH=ln=  
    Left l;  B<?fD  
public : ut;KphvSH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PVUNi: h  
X.<2]V7!  
template < typename T > ' $X}'u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fO$~jxR.  
      { cLCzLNyKl  
      return FuncType::execute(l(t)); *saO~.-;4  
    } qVmG"et'J  
iC\t@BVS  
    template < typename T1, typename T2 > )ia$pe s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d#wK  
      { 8sxH)"S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?u /i8  
    } vxx7aPjC  
} ; ' C|yUsBC  
a+{95"4  
K>fY9`Whm  
同样还可以申明一个binary_op @ei:/~y3  
+Ek('KOF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vt-5 3fa|  
class binary_op : public Rettype b-,]21  
  { L~xzfO  
    Left l; bLi>jE.%.  
Right r; p3(&9~ s  
public : }9ZcO\M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9:jZ3U  
mbRN W  
template < typename T > B$cx '_zF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sy.U] QG  
      { NX4}o&mDwn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9b*1-1"  
    } #3act )m  
-QUvd1S40  
    template < typename T1, typename T2 > [XP3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rnC u=n  
      { w/m ~#`a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SgocHpyg  
    } obhq2sK  
} ; d6hso  
<sq@[\l}a  
-KG3_kE  
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  a7UfRG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )q+9_KU q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ="*8ja-K  
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。 O;*.dR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  p%6j2;D  
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。。。 oZ(T`5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {|J'd+  
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) E64d6z^7u  
下面是修改过的unary_op /^z5;aG  
>HXmpu.O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +k4 SN  
class unary_op h&6v&%S/L  
  { .\> I-  
Left l; e.IKmH]z  
  =K2mR}n\;  
public : D*R49hja{  
tgbr/eCoU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]h$,=Qf hD  
va/$dD9  
template < typename T > R_2JP C  
  struct result_1 uR7\uvibUO  
  { :9`T.V<?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $xf{m9 8  
} ; ,@Izx  
,,>b=r_r&  
template < typename T1, typename T2 > " '/$ZpY  
  struct result_2 p}'uCT ga  
  { 2nRL;[L*.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E5<}7Pt  
} ; DEw_dOJ(  
kt;| $  
template < typename T1, typename T2 > /WJ*ro]Hd$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OxraaN`  
  { Bld$<uU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iZ3%'~K<3J  
} Q7 Clr{&  
Z) zWfv}  
template < typename T > ~agzp`!M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^{T3lQvt  
  { )c#m<_^  
  return OpClass::execute(lt(t)); f: h.O# d>  
} t zhkdG  
TKsze]/q  
} ; Uaho.(_GP  
='0f#>0Q  
89@e &h*  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {g>k-.  
好啦,现在才真正完美了。 })R8VJ&C/  
现在在picker里面就可以这么添加了: YolO-5  
ec4jiE  
template < typename Right > 7lvUIc?krW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l ^*GqP5  
  { ~_TmS9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xPY/J#X$  
} 0omg%1vt<A  
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。 G w$sL&1m\  
@JWoF^U  
aNpeePF)z  
[*j C  
64^dy V,;  
十. bind J2`b:%[  
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。 XLK#=YTI  
先来分析一下一段例子 /]Fs3uf  
*@q+A1P7@  
QM1-w^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |yi3y `f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nz|;6?LCLY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NW`.RGLI<  
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。 xP.B,1\X  
我们来写个简单的。 n2Oi< )  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HN\Zrb  
对于函数对象类的版本: >o=3RB=Fh  
_be*B+?2t  
template < typename Func > 5O Ob(  
struct functor_trait 4-4lh TE(  
  { C^S?W=1=w  
typedef typename Func::result_type result_type; )*I=>v.Jq  
} ; %:n1S]Vr  
对于无参数函数的版本: 6rEt!v #K[  
*Rv eR?kO  
template < typename Ret > !<!sB)  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  I)E+  
  { J<Wz3}w6  
typedef Ret result_type; W>Y8 u8  
} ; 5r<%xanXW/  
对于单参数函数的版本: ,@=qaU  
@.gT&Hq  
template < typename Ret, typename V1 > (XJehdB0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p;:tzH\l  
  { BciwS_Qx  
typedef Ret result_type; F_!6C-z  
} ; mD:d,,~  
对于双参数函数的版本: V; 1r  
cI4%z eR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pr\yc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^Ois]#py  
  { kwdmw_  
typedef Ret result_type; 5M{N-L_eC  
} ; l!\C"f1o,  
等等。。。 EA2BN}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L1`^~m|  
R:B-4  
template < typename Func > 9u1)Kr=e  
struct func_return %4cUa| =?  
  { sMli!u  
template < typename T > M|FwYF^  
  struct result_1  r_]wa  
  { RMDs~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $Vbgfp~U-  
} ; 0G9@A8LU  
<\?ySto  
template < typename T1, typename T2 > O{&5/xBA  
  struct result_2 Z?[;Japg  
  { 8[,,Kr)-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "*#$$e53A  
} ; q^Lj)zmnK  
} ; 7i~::Z <  
p*W4^2(d  
Gu~y/CE'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eg) =^b  
E3.=|]W'  
template < typename Func, typename aPicker > a<sE dp  
class binder_1 'Y6{89y  
  { J @"wJEF  
Func fn; 0gHJ%m9s  
aPicker pk; 1QE-[|  
public : $WnK  
Uk-^n~y  
template < typename T > !li Q;R&  
  struct result_1 X6!u(plVQ  
  { }@4m@_gR?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  nq8mzI  
} ; (p68Qe%OuG  
nWbe=z&y8[  
template < typename T1, typename T2 > X~5TA)h;~  
  struct result_2 >t'/(y  
  { SYB } e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9Q^>.^~^  
} ; rcq(p (!  
#; E,>0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f_9%kEXICt  
7&:gvhw   
template < typename T > Z5[ t/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f<uLbJ6  
  { 2z:4\Y5  
  return fn(pk(t)); d'kQE_y2.  
} f 7y1V(t  
template < typename T1, typename T2 > ^;c!)0Q<Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %@G<B  
  { @YU}0&  
  return fn(pk(t1, t2)); ~ra2Xyl  
} +~  :1H.  
} ; b,~4O~z  
y{s?]hLk  
1*[h$Z&H?  
一目了然不是么? TPq5"mco  
最后实现bind b3H~a2"d  
t=~al8  
J Q%e'  
template < typename Func, typename aPicker > I^[R]Js  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /o.wCy,J<  
  { E[Tz%x=P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HpSgGhL'J&  
} `{N0+n  
ZJ 8~f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W.-[ceM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 X"y rA;,o  
[O&2!x  
十一. phoenix pxM^|?Hxc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +yVz ) X  
(JocnM|U  
for_each(v.begin(), v.end(), VDx=Tsu-  
( c*1t<OAS~  
do_ 68*h#&  
[ bb$1RLyRL  
  cout << _1 <<   " , " oS/<)>\Gv  
] a_L&*%;  
.while_( -- _1), f&js,NU"  
cout << var( " \n " ) )2g\GRg6  
) 9|D!&=8   
); n9050&_S  
?<#6=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: rfkk3oy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x!{5.#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KX"?3#U#Fm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q+19EJ(  
[~W"$sT  
#@;RJJZg  
template < typename Cond, typename Actor > k*J}/HO  
class do_while 9Y&n$svB  
  { 0F1 a  
Cond cd; drBWo|/  
Actor act; `a ["`N^  
public : *%:p01&+  
template < typename T > ZC_b`q<  
  struct result_1 <dV|N$WV  
  { _.' j'j%  
  typedef int result_type; X{| 1E85fl  
} ; )r~$N0\D  
%DqF_4U9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A@Z&ZBDg  
.6z#o{n  
template < typename T > U-QK   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O/e5LA  
  { Gx|$A+U  
  do jF<Y,(C\  
    { NN\% X3ri"  
  act(t); lf4-Ci*X  
  } 05g U~6AF  
  while (cd(t)); D(Pd?iQIO  
  return   0 ; MG*#-<OV.  
} ^+F@KXn L  
} ; <K=:_  
L~"~C(g  
'\(Us^Ug  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MBIt)d@Ix  
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。 N|O/3:P<,U  
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。 ax[-907  
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。 D?44:'x+-  
下面就是产生这个functor的类: )-xx$0mL-  
R^iF^IB  
M9.jJf  
template < typename Actor > H1yl88K  
class do_while_actor mQ;b'0&  
  { M n`gd#  
Actor act; &{!FE`ZC_  
public : Y/2@PzA|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +XLy Pj  
[M65T@v  
template < typename Cond > ^Y8?iC<+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b6RuYwHWV0  
} ; O]DZb+O"  
Zgkk%3'^'  
M/x49qO#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ck%nNy29  
最后,是那个do_ 3 q^3znt  
%E}f7GT 4  
6%sX<)n%]  
class do_while_invoker -%E+Yl{v  
  { 3Wa^:8N  
public : mDEO$:A  
template < typename Actor > Di5eD,N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -|\V'  
  { ;+'x_'a  
  return do_while_actor < Actor > (act); NTASrh  
} 5D8V)i  
} do_; @Hw#O33/'  
4:.yE|@h[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kO{A]LnAH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X=USQj\A  
最后来说说怎么处理break和continue 8iaP(*J  
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。 es 8%JTi  
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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