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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9DX3]Z\7X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]?{lQ0vw'w  
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, `x)bw  
U.OX*-Cd  
UI C? S  
vq1&8=  
  class filler AW5g (  
  { JxJntsn  
public : gH3kX<e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QaR.8/xV  
} ; NCt sx /C  
6a?p?I K^  
o[hP&9>q  
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: Xkom@F~]  
ton`ji\^  
=fK'Ep[  
om?CFl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u V7Hsg9l  
tYZGf xj  
<9a_wGs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /g'-*:a  
Y{RB\}f(  
E2'e}RQ  
X388Gs;e  
二. 战前分析  twmJ  
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。 F  t/ x 5  
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 s$x] fO  
yMl'1W  
)OC[;>F7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i0Q _f!j  
  /* --------------------------------------------- */ 2-!Mao"^  
vector < int *> vp( 10 ); &>.1%x@R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k^c=y<I  
/* --------------------------------------------- */ /? 1Yf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _PUm Pom.  
/* --------------------------------------------- */ Gj`Y2X2r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?3,tG z)  
  /* --------------------------------------------- */ OB^?cA>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?0<INS~  
/* --------------------------------------------- */ FNCLGAiZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w*%$ lhp!  
h\*rv5\M  
zN/~a)  
(!5}" fj  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7u5\#|yL  
1._1, _2是什么? u%T$XG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \Rqh|T<D  
2._1 = 1是在做什么? r5fkt>HZ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z !25xqNCd  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p6*a1^lU6  
cN}A rv  
%%cSvPcz  
三. 动工  Cmx2/N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Bye@5D  
}"B? 8T@_~  
qbq<O %g=  
9^#gVTGXv  
template < typename T > 0gD59N'C  
class assignment vLFaZ^(  
  { OMI!=Upz  
T value; [=ak>>8  
public : RG r'<o)  
assignment( const T & v) : value(v) {} Po11EZa$a  
template < typename T2 > vs)I pV(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^iRwwN=d  
} ; 4O_+4yS  
3r:)\E+Q_  
,9tbu!Pvq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *R\/#Y|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *8X9lv.Z  
G<-9U}~76  
Z F yX@#B9  
PT@e),{~o9  
  class holder ph12x: @B  
  { ]n]uN~)9  
public : 7M#$: Fdb  
template < typename T > NQiecxvt=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l9NOzAH3  
  { ddq 1NW  
  return assignment < T > (t); 1;:t~Y  
} @23R joK  
} ; +>:_kE]?nX  
$K.%un Gm  
m7wc)"`t  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?WQd  
'Rkvsch  
  static holder _1; r;on0wm&B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xe gL!  
)Z8"uRTb0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); opcR~tg@r  
而不用手动写一个函数对象。 D PS1GO*  
J={OOj  
H")N_BB  
/=YqjZTCq  
四. 问题分析 B#k3"vk#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 g\\1C2jG  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 q"LJwV}W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y }&4HrT&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <% 7P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }y-;>i#m=g  
N{ V5 D  
五. 问题1:一致性 &!DZW 5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| F;Q_*0mIQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MX`Wg  
zJuRth)(,  
struct holder 4)odFq:  
  { 9 yW ~79n  
  // p17|ld`  
  template < typename T > eC^0I78x  
T &   operator ()( const T & r) const v(Bp1~PPZM  
  { 6}i&6@Snq?  
  return (T & )r; wCU&Xb$F  
} ),;D;LI{S  
} ; TvWU[=4Yk  
<nw <v9Z  
这样的话assignment也必须相应改动: s la*3~ ?*  
])QO%  
template < typename Left, typename Right > jV4hxuc$  
class assignment o,CA;_  
  { 6R-C0_'h  
Left l; bQXc IIa{  
Right r; KcmDF4C2  
public : :,S8T%d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} esh$*)1  
template < typename T2 > u 5Eo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z{`6#  
} ; A{4G@k+#d  
S_|9j{w)  
同时,holder的operator=也需要改动: 2;%#C!TG;  
zM_DE  
template < typename T > x5fgF;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~tg1N^]kV  
  { rw5#e.~V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JtYYT/PB  
} J@ktj(  
Z:UgozdC  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o <D3Y95b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7wiK.99  
=`]|/<=9'U  
return l(rhs) = r; Evr2|4|O~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 to!mz\F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e0v9uQ%F5  
dysX  
template < typename Tp > DOF?(:8Y  
class constant_t %z-dM` i  
  { TV1e bH7q  
  const Tp t; 6K4`;  
public : MtZt8s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i!SW?\  
template < typename T > 4Q$j]U&b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /'Qu u)~  
  { ub`z7gL  
  return t; |'U,/  
} 9Eq^B9(  
} ; m\*&2Na  
~:/%/-^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  ``(}4 a  
下面就可以修改holder的operator=了 [^?13xMb  
UOR _M5  
template < typename T > -O~C m}e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A$9q!Ui#d  
  { |u^)RB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0(Y%,q  
} A+0T"2  
)3]83:lD2  
同时也要修改assignment的operator() @@xO+$6  
FasI'Ulk  
template < typename T2 > U;';"9C2>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jo,6Aog|u  
现在代码看起来就很一致了。 9nng}em>.  
2j8Cv:{Nn%  
六. 问题2:链式操作 sTKab :  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ELN|;^-/|Q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^H5w41  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y!7B,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b:fxkQm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NniX/fk  
a);O3N/*I  
template < typename T > { A:LAAf[6  
struct result_1 Q?* nuE  
  { H{j~ihq7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wD<vg3e[H  
} ; sTd}cP  
&q4ox71  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /Qr A8  
'fS?xDs-v  
template < typename T > J Z %`%rA  
struct   ref hf_R\C(c  
  { |f"-|6  
typedef T & reference; q$MHCq;  
} ; 2yl6~(JC+  
template < typename T > \# 7@a74  
struct   ref < T &> E/:+@'(k  
  { l*QIoRYFW  
typedef T & reference; - waX#U T=  
} ; rU; g0'4e  
*mf}bTiS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k!Vn4?B"k  
:0nK`$'  
template < typename T > _TZW|Dh-2F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,"@w>WL<9  
  { VKT@2HjNT`  
  return l(t) = r(t); V)2"l"Kt  
} G{ F6  
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。 !c\7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X"kXNKV/n  
M]J[6EW  
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 v]66.-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jVX._bEGX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j'k8^*M6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L5R `w&Up  
最后的布局是: f8^"E $"  
                Add (})]H:W7  
              /   \ UE"7   
            Divide   5 HvAE,0N  
            /   \ 2y^U k,g  
          _1     3 M,&tA1CH  
似乎一切都解决了?不。 5_v5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 3b<: :t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ~af8p {  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: fG<Dhz@  
9Kc0&?q@D  
template < typename Right > 1W*V2`0>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -_s%8l^  
Right & rt) const DD2adu^  
  { IS-}:~Pi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y= 2=DU  
} 5 RW@_%C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s5Pq$<  
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。 *f{7  
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。 g+igxC}2z  
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。 /d[Mss  
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。 }|AX_=a  
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? L?C\Q^0"`G  
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: !syU]Yk  
kl| g  
template < class Action > 3 *G5F}7%=  
class picker : public Action {!lNL[x  
  { P_Z M'[  
public : w(/7Jt$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} sD{ j@WEZ  
  // all the operator overloaded >Q&CgGpW$  
} ; b~1iPaIh  
%WZ$]M?q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 I[@ts!YD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?vvG)nW  
 64SW  
template < typename Right > H4W1\u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ih; aBS  
  { aUA cR W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b,9@P&=:2  
} 2v4W6R  
V)=Z6ti  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >Dxe>Q'df  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 87pnSj/X"  
'gYg~=  
template < typename T >   struct picker_maker z23#G>I&  
  { ]7*kWc2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;3mL^  
} ; Is ot4HLM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iZC>)&ax  
  { 2_ wv C  
typedef picker < T > result; VXA[ TIqp  
} ; ~)_K"h.DY  
2.ew^D#  
下面总的结构就有了: ^1R"7h  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7aV$YuL)X~  
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。 $_wo6/J5+D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {aoM JJq  
至此链式操作完美实现。 I,]J=xi  
0Yp>+:#  
KyjyjfIwH  
七. 问题3 a%v>eXc  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W-1sU g[AN  
ubi~%  
template < typename T1, typename T2 > 5 5^tfu   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W8y$ Ve8m  
  { GtC7^ Z&E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =)(0.E  
} C\OECVT  
RJ@\W=aZ  
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: JwB"\&'1ZS  
cu)U7  
template < typename T1, typename T2 > -A}zJBcR  
struct result_2 "w9`cz9a~J  
  { l~NEGb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z" EWj73  
} ; 5\xr?`VZ  
H$Kw=kMw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i@XB&;*c\  
这个差事就留给了holder自己。 P<vo;96JT  
    ##v`(#fu  
?.Q3 pUT  
template < int Order > )(lJT&e  
class holder; <1K7@Tu  
template <> 3-iD.IAUm@  
class holder < 1 > lY8`5Uz  
  { g>yry}>04%  
public : /9Z!p  
template < typename T > M1EOnq4-  
  struct result_1 #~S>K3(  
  { =HS4I.@c_5  
  typedef T & result; `0rRKlbj4  
} ; (n,N8k;  
template < typename T1, typename T2 > O>%$q8x@i  
  struct result_2 m<3w^mww  
  { x)_r@l`$ix  
  typedef T1 & result; NJm-%K  
} ; ioWo ]  
template < typename T > l~ D\;F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z+ ZG1\  
  { IT18v[-G  
  return (T & )r; rI>LjHP  
} y6FKg)  
template < typename T1, typename T2 > )b9_C O}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r8,om^N6  
  { lH6fvz  
  return (T1 & )r1; o<rsAe  
} W~yLl%  
} ; s&VOwU  
!3V{2-y$-  
template <> )b0];&hw]  
class holder < 2 > m8+:=0|$  
  { 8SZK:VE@  
public : v%nP*i9  
template < typename T > $''UlWK  
  struct result_1 <h@]Ri  
  { ^Q\XGl  
  typedef T & result; qe%V#c  
} ; 5z Kqb  
template < typename T1, typename T2 > ]Jn2Ra"j  
  struct result_2 @Z q[e   
  { G\ex^&M  
  typedef T2 & result; ,56;4)cv  
} ; WqQU@sA  
template < typename T > $UC{"0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dlR_ckp  
  { +>}o;`hPe  
  return (T & )r; R$d7\nBG  
} p/&HUQQk  
template < typename T1, typename T2 > P0 b4Hq3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3+V#[JBJv  
  { `[Sl1saZ$S  
  return (T2 & )r2; hl]S'yr  
} !}t-j3bCs  
} ; GW/WUzK  
RX>2~^  
*)D1!R<\,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> >。 jT-<IJh!o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V{ |[oIp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O|e}   
x*q35K^PE  
return l(i, j) = r(i, j); $8g42LR'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p9iu:MucD<  
MUwxgAG`G  
  return ( int & )i; J|5Ay1eF-  
  return ( int & )j; dB7ZT0L\  
最后执行i = j; "V}qf3 qU  
可见,参数被正确的选择了。 J@Yj\9U  
4K7{f+T  
:tbd,Uo  
2(+P[(N1,  
$r15gfne>  
八. 中期总结 F0.zi>5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &d,Wy"WPi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]0-<>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4Jykos2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {SdO9Yy?@7  
b#='^W3  
EO:avH.*0  
H,K`6HH  
?1w"IjUS  
X=,6d9,  
九. 简化 .iT4-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;;Tq$#vd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -?fR|[\[U  
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: t!qwxX*$T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |}Ph"g2D,  
  +-*/&|^等 &,MFB  
2. 返回引用。 n&d/?aJ7a\  
  =,各种复合赋值等 Nog(VN4I&  
3. 返回固定类型。 vD26;S.y[a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X"<|Z]w  
4. 原样返回。 @GeHWv  
  operator, :1_mfX  
5. 返回解引用的类型。 +t"j-}xzE  
  operator*(单目) q qvF-mDN  
6. 返回地址。 A[JM4x   
  operator&(单目) {y-`QS  
7. 下表访问返回类型。 (p,}'I#i*  
  operator[] #pA[k -  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T*+A.G@L"  
  operator<<和operator>> eY}V9*.v  
"% Y u wMY  
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。 >| m.?{^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fp;a5||5  
lT,+bU  
template < typename Left > >r}Vf9 5[N  
struct value_return .NnGVxc5*  
  { 1;&T^Gdj  
template < typename T > tX?J@+  
  struct result_1 D=&K&6rr  
  { ?,XC =}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c-*2dV[@  
} ; 6+PGwCS  
W[|[;{  
template < typename T1, typename T2 > yL&/m~{s  
  struct result_2 ] .5O X84  
  { %\I.DEYH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mx}E$b$<CY  
} ; Zi{0-m6+  
} ; ~gddcTp  
'n4u-pM(nB  
 `{}@@]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &J(!8y*QyE  
F1c&0*_A  
下面我们来剥离functor中的operator() =x H~ww (D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6N3@!xtpi  
*Hunp Y  
return l(t) op r(t) \ja `c)x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1VLLo~L%  
return op l(t) 8R4qU!M  
return op l(t1, t2) Sk=N [hwU  
return l(t) op it,w^VU_]  
return l(t1, t2) op K\^&+7&zVg  
return l(t)[r(t)] t.U{Bu P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GAp!nix6h  
LdEE+"Jw  
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: @a(oB.i  
单目: return f(l(t), r(t)); 784;]wdy\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }\Z5{OA  
双目: return f(l(t)); aYVDp{_  
return f(l(t1, t2)); eqhAus?)  
下面就是f的实现,以operator/为例 o](.368+4  
m[8 @Unt  
struct meta_divide [`nY2[A$  
  { 9L"?wv  
template < typename T1, typename T2 > !01i%W'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9L  HuS  
  { Tz` ,{k  
  return t1 / t2; g+|Bf&_  
} ,sI35I J  
} ; $?f]ZyZr.  
=P]GPEz_  
这个工作可以让宏来做: e /94y6*>  
[z+x"9l0!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `qu] Pxk  
template < typename T1, typename T2 > \ CQ>]jQ,2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4B$bj `h  
以后可以直接用 TzrW   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &+- e  
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 v#Upw\!  
(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。。。) ]^ 'ZiyJX  
Q52 bh'cuU  
kzi|$Gs<  
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 Fu##'#  
-u~eZ?(!Ye  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c&e0OV\m  
class unary_op : public Rettype ^Y 7U1I  
  { ,8VXA +'_  
    Left l; r*Z_+a8  
public : ? s4oDi|:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (8x gn  
5hz_P+Q  
template < typename T > P` ]ps?l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fIkT"?  
      { 3EOyq^I%  
      return FuncType::execute(l(t)); }]GbUC!Zb  
    } Cuv|6t75'  
 XhA4:t  
    template < typename T1, typename T2 > B5`;MQJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o9+Q{|r  
      { WZK :.y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }`]]b+_b>@  
    } #90c$ dc  
} ; f?-J#x)  
VIg\]%qse  
E9R]sXf8  
同样还可以申明一个binary_op 6t$N78U  
uO"8aD`W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e~ BJvZ}Q  
class binary_op : public Rettype }!B.K^@)  
  { \(bj(any  
    Left l; LG6I_[  
Right r; ]}~4J.Yn  
public : 8Fx]koP.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mu>] 9ZW  
A]xCF{*)&  
template < typename T > 0_HJ.g!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;@4sd%L8V  
      { UN(3i(d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A^L?_\e6  
    } uMpl#N p  
pN+I]NgQ  
    template < typename T1, typename T2 > _yJ|`g]U3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ql8^]gbp+  
      { %omu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l7~Pa0qD  
    } }5hZo%w[n  
} ; 6 >uQt:e  
+C5#$5];  
XHNkQe  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ==`Pb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Wl TpX`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y($EK(cb  
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。 3P`WPph  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G<fS (q  
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。。。 B!iFmkCy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FE}s#n_Pd  
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) h[y*CzG  
下面是修改过的unary_op e# <4/FR  
q;No"_aAd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Hh\ 4MNl  
class unary_op MYu`c[$jZ  
  { ydyG}XI7V  
Left l; c dDY]"k  
  4znH$M>bU  
public : C$_G'XI  
Bs@:rhDi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8W@dtZ,d  
p9Z ].5Pd"  
template < typename T > BjB&[5?z  
  struct result_1 $':JI#  
  { sX!3_ '-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?61L|vr  
} ; <OIUyZS  
}1,'rm T  
template < typename T1, typename T2 > i0b.AA  
  struct result_2 \#2 s4RCji  
  { ?N`qLGRm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ",QYDFFeF  
} ; @o60 c  
V07VwVD  
template < typename T1, typename T2 > @"0uM?_)-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P*7S3Td  
  { dB@FI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); },v&rkwR  
} ]d^ k4 d  
r:73uRk  
template < typename T > 3Qk/ Ll  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PY2[ S[  
  { dK`(BA{`3  
  return OpClass::execute(lt(t)); drbe#FObX  
} "A]?M<R  
o:H'r7N  
} ; B_!wutV@  
'OG{*TDPu  
JBvk)ogM  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug lS#7x h  
好啦,现在才真正完美了。 X:U=MWc>  
现在在picker里面就可以这么添加了: u |'8a1  
k?< i*;7  
template < typename Right > sbgJw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const " cNg :  
  { WejyYqr34-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?THa5%8f  
} J}:&eS  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ed=n``P~}  
nT#37v  
&yB%QX{3  
z}iSq$  
lx`q *&E  
十. bind c5<kbe  
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。  8>ESD}(  
先来分析一下一段例子 xC'mPcU8  
hr%U>U9F  
)sRN!~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j{)fC]8H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _a fciyso  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y?"$(%3|  
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。 JaA&eT|  
我们来写个简单的。 `(P "u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $y8mK|3.3u  
对于函数对象类的版本: &ycjSBK  
DQ%`v =  
template < typename Func > c!.=%QY  
struct functor_trait WUzS lZq  
  { hK Fk$A  
typedef typename Func::result_type result_type; KuIkul9^%  
} ; 93 [rL+l.Y  
对于无参数函数的版本: h>~jQ&\M  
Fs?( UM  
template < typename Ret > K *TnUQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L^6"' #  
  { "pOqd8>]  
typedef Ret result_type; Ad^dF'SN  
} ; SE6>vKR/.  
对于单参数函数的版本: 7F"3<U@J  
0K&_D)  
template < typename Ret, typename V1 > e jP,29  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >y]?MGk  
  { &Q2NU$  
typedef Ret result_type; yVT&rQ"{  
} ; [|y`y%  
对于双参数函数的版本: W&HF?w}s  
uPI v/&HA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )t*S 'R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > < }<#W/  
  { km9Gwg/zT  
typedef Ret result_type; #c6ui0E%;t  
} ; ~azF+}x90N  
等等。。。 43+EX.c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o^8*aH)I>Y  
4 U3C~J  
template < typename Func > th5 X?so  
struct func_return C_6GOpl  
  { 9 aY'0wa  
template < typename T > ?$UH9T9)  
  struct result_1 S4;wa6  
  { nUiS<D2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J>&[J!>r  
} ; s[Y)d>~\$=  
n>u.3w L  
template < typename T1, typename T2 > !>CE(;E>z  
  struct result_2 SCgyp(  
  { _2NN 1/F5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,.~ W  
} ; =AWX +znP  
} ; H0: iYHu  
np<f,  
[Bl $IfU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f+*J ue  
7bctx_W&6  
template < typename Func, typename aPicker > x*NqA( r  
class binder_1 ,lrYl!,  
  { Tm (Q@  
Func fn; _Syre6k  
aPicker pk; M' &J _g  
public : ~sZqa+jB0  
`6 |i&w:b  
template < typename T > K#_~ !C4L  
  struct result_1 :&xz5c`"04  
  { 83mlZ1jQz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; suA+8}o]  
} ; (J6" ;  
"9c.CI  
template < typename T1, typename T2 > D2Vb{%(4.  
  struct result_2 ^>3tYg&7  
  { L4MxU 2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KC&H*  
} ; SNQz8(O  
szf"|k!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Zkf 3t>[  
*54>iO- c  
template < typename T > }wvwZ`5t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `'z(--J}`  
  { 3r,1^h  
  return fn(pk(t)); v_y!Oh?EG  
} {Q{lb(6Ba  
template < typename T1, typename T2 > vp"%IW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ygmv_YLjm  
  { [5>S-Z  
  return fn(pk(t1, t2)); \[Sm2/9v  
} u5xU)l3  
} ; >wz;}9v  
y #hga5  
k98< s  
一目了然不是么? 7P3 <o!YA  
最后实现bind 8[6ny=S`  
7Vz[ji  
2rK-X_}  
template < typename Func, typename aPicker > h Jfa_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .8u$z`j  
  { `_NnQ%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $=e&q  
} u=p ;A1oy  
]_^"|RJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \_m\U.*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hQgk.$g  
FRl3\ZDqrb  
十一. phoenix 'hwV   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: " #mXsp-ut  
*u|lmALs  
for_each(v.begin(), v.end(), >P6^k!R1y  
( P<j4\zJ  
do_ &{-oA_@  
[ 9@KUqoX  
  cout << _1 <<   " , " #rn4 $  
] Cm,*bgX  
.while_( -- _1),  ltCwns  
cout << var( " \n " ) ;n(#b8r9  
) !ol hZ  
); 4A\BGD*5  
U^E  
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: 4 7)+'`  
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;@RUy~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^l]]qdNr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =:xV(GK}  
-XS+Uv  
KKx&UKjV  
template < typename Cond, typename Actor > SR&(HH$  
class do_while Jcwh|w9D8  
  { g|&.v2 '  
Cond cd; J8sJ~FnUj  
Actor act; ?$"x^=te7  
public : T..N*6<X  
template < typename T > <Um1h:^   
  struct result_1 fP^W"y  
  { s)=!2AY  
  typedef int result_type; `^X RrVX<  
} ; x'E'jh%  
[?|l X$<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dXA{+<!!  
Q%,o8E2~  
template < typename T > VYl_U?D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bqw/O`*wfN  
  { p6&LZ=tL3  
  do hYP6z^  
    { SeRK7Q&_  
  act(t); :wv :#EaH  
  } _1w.B8Lyz@  
  while (cd(t)); E)&NP}k-P  
  return   0 ; !uj!  
} Lu8%qcC  
} ; nhVK?  
%fn'iKCB  
"k\Ff50  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rQd1Ch  
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。 boC>N   
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。 h3UZ|B0=  
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。 n}AR/3}  
下面就是产生这个functor的类: p"hm.=,  
;w>3,ub(0  
.NV)hg)|cZ  
template < typename Actor > ( )JYN5  
class do_while_actor !^Z[z[  
  { 3X-{2R/ 3  
Actor act; OEy:#9<'  
public : sx)$=~o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sUyCAKebRr  
2-"Lxe65f  
template < typename Cond > 3oppV_^JdT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N[+o[%A  
} ; A:8FJ3'  
?{@!!te@3v  
i#@v_^q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :|3"H&FWK  
最后,是那个do_ C1#o<pv  
q_9N+-?{7  
nK?k<  
class do_while_invoker DU*g~{8T$  
  { PK.h E{R  
public : {|Mxvp*Hg  
template < typename Actor > /H\^l.|vk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4t +/  
  { O)$N}V0  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9:CVN@E  
} W[[YOK1T  
} do_; D*d 3w  
GM9]>"#o\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vjs|!O=oH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gNEzlx8A  
最后来说说怎么处理break和continue 26('V `N  
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。 ,{`o/F/  
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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