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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6P+DnS[]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T[2}p=<%  
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, )%mAZk-*;^  
sh6(z?KP  
=_QkH!vI  
i6>R qP!69  
  class filler 7/>a:02  
  { A&N*F"q  
public : Sdc*rpH"(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Yx1 D)  
} ; `-O= >U5nH  
MsjnRX:c3u  
#&siHHs \  
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: detLjlE  
&O tAAE  
t)I0lnbs  
\"d?=uFe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?}sOG?{  
v*r9j8  
g rbTcLSF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "$8w.C  
&;v!oe   
;BI)n]L  
s*JE)  
二. 战前分析 3qo e^e  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 o}~3JBn T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 sXB+s  
F<r4CHfh;  
d@g2k> >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #F4X}  
  /* --------------------------------------------- */ |s|/]aD}o  
vector < int *> vp( 10 ); e2Jp'93o'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8^X]z|2  
/* --------------------------------------------- */ l0`'5>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dS$ji#+d$  
/* --------------------------------------------- */ fn1pa@P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G (\Ckf:  
  /* --------------------------------------------- */ RgGA$HN/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g1qi\axm  
/* --------------------------------------------- */ 8]C1K Zs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7) 0q--B  
2U%qCfh6|  
p7UTqKi  
@L;C_GEa  
看了之后,我们可以思考一些问题: k7Oy5$##  
1._1, _2是什么? J px'W  
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。 e?<D F.Md+  
2._1 = 1是在做什么? B] i:)   
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。 M(5D'4.  
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。 m!Af LSlwm  
/*P7<5n0  
-f.R#J$2  
三. 动工 mV zu~xym  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @?/\c:cp  
O+FBQiv  
N84qcc  
{^wdJZ~QLK  
template < typename T > PYieD}'  
class assignment RbAt3k;y  
  { IJIQ" s  
T value; S'@=3)  
public : q^6N+^}QN  
assignment( const T & v) : value(v) {} Wp4K6x  
template < typename T2 > & rQD`E/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |EeBSRAfe  
} ; wlVvxX3%  
BWEv1' v  
sVoR?peQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <[9?Rj@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (nz}J)T&  
Omb.53+  
~ B]jV$=  
;]@exp 5  
  class holder V{$Sfmey  
  { czS7-Hh@  
public : N 8}lt  
template < typename T > d h?dO`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kW(Kh0x  
  { A'~#9@l<  
  return assignment < T > (t); %M6 c0d[9-  
} C8MWIX}  
} ; M5u_2;3  
[R\=M'  
?cxr%`E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: h0XH`v  
Bb_Q_<DTs  
  static holder _1; f9F2U )  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m&cvU>lC  
GLcd9|H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ~me\  
而不用手动写一个函数对象。 e>!E=J)j  
MCHOK=G  
4cB&Hk  
*;X-\6  
四. 问题分析 `sxN!Jj?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p z @km  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xFX&9^Uk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ['t8C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;q &0,B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /f]/8b g>  
K @C4*?P  
五. 问题1:一致性 U2UyN9:6F  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :iEAUM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P'F~\**5  
g8v[)o(qd  
struct holder P4[]qbfd,  
  { `:gYXeR  
  // yU!GS-  
  template < typename T > :ln/`_  
T &   operator ()( const T & r) const U1kh-8  :  
  { + Y;8~+  
  return (T & )r; ^(g_.>  
} CPGL!:  
} ; b-4dsz 'ai  
\*J.\f  
这样的话assignment也必须相应改动: 1x;@~yU  
1=>2uYKR  
template < typename Left, typename Right > OF-WUa4t  
class assignment _T a}B4;  
  { _eh3qs:  
Left l; "?[7#d])  
Right r; -U:2H7  
public : `/c@nxh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1~L\s}|2d  
template < typename T2 > 5f{wJb2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [x|)}P7%s  
} ; ~.H~XK w  
2$Wo&Q^_  
同时,holder的operator=也需要改动: Onyh1  
n5\}KZh  
template < typename T > <dS5|||  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const > '.[G:b  
  { vuW-}fY;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _1\poAy  
} ?ff [$ab  
%VS 2M #f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 c l9$g7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PMY~^S4O  
;tXY =  
return l(rhs) = r; ;xI0\a7  
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。 $i -zMa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: df yrn%^Ia  
#XfT1  
template < typename Tp > 3jS7 uU  
class constant_t &rcdr+'  
  { s4N,^_j  
  const Tp t; 2=O ))^8  
public : N-xnenci  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eZ A6D\  
template < typename T > q6Rw4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d&?F#$>7|  
  { \D ^7Z97  
  return t; eq{ [?/  
} ) u-ns5  
} ; py=i!vb&Z%  
xmOM<0T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1j+eD:d'  
下面就可以修改holder的operator=了 \:h0w;34O  
Eh:yR J_8  
template < typename T > :Nkz,R?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &D^e<j}RQ  
  { 8a?IC|~Pz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i"< ZVw  
} Pm~,Ky&Hl  
`{Hb2 }L5  
同时也要修改assignment的operator() C!hXEtK  
d;<.;Od$`  
template < typename T2 > $.;iu2iyo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K(' 9l& A  
现在代码看起来就很一致了。 vWuyft*  
y]w )`}Ax  
六. 问题2:链式操作 r<v_CFJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o;E (Kj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =m7CJc  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 uRFNfX(*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8cB=}XgYS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @::lJDGVv  
\6Xn]S  
template < typename T > M`(;>Kp7  
struct result_1 {rz>^  
  { sFCf\y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K[n<+e;G  
} ; \Ec X!aC  
~R)1nN|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =1eV   
G}Gb|sD Zq  
template < typename T > } !Xf&c{7{  
struct   ref 1+S g"?8  
  { 4^0\dq  
typedef T & reference; xiEcEz'lk  
} ; Cy]"  
template < typename T > a$A2IkD  
struct   ref < T &> xJ$Rs/9C  
  { haN"/C^  
typedef T & reference; 7(H ?k  
} ; y)0gJP L^  
<. ezw4ju  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r!CA2iK`  
`d.Gw+Un  
template < typename T > F|9a}(-7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ca$y819E2  
  { t`h_+p%>  
  return l(t) = r(t); Hi$#!OU  
} `Yg7,{A\J  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 \MF3CK@/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JATS6-Lz`  
.V7Y2!4TE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <1TlW ~q<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ' l|41wxk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u<x[5xH+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j )<;g(  
最后的布局是: }5QZ6i#  
                Add jQO* oq}  
              /   \ 0kkRK*fp}x  
            Divide   5 '9f6ZAnYpQ  
            /   \ /5&3WG&<u  
          _1     3 o7m99(  
似乎一切都解决了?不。 | pF5`dX  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 v`@5enr  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ?.]o_L_K  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: i-|/2I9%  
,xm;JXJ  
template < typename Right > )-MA!\=<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }_Tt1iai*  
Right & rt) const IvY,9D  
  { |~7+/VvI+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); USlF+RY@3L  
} B?$S~5  }  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +ZY2a7uI  
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。 b5lk0jA  
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。 &8pCHGmV)  
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。 (7M^-_q]D  
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。 @$2`DI{_^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =ZxW8 DK  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: VFQq`!*i  
EI[e+@J  
template < class Action > xgZV0!%  
class picker : public Action n ;Ql=4  
  { SD)5?{6<  
public : aS c#&{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A@9U;8k  
  // all the operator overloaded &*Q|d*CP  
} ; rhlW  
8<wtf]x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Z'7 c^c7_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: W@R$' r,@O  
M!;`(_2  
template < typename Right > W;xW: -  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SS l8  
  {  ]2hF!{wc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RTdD]pE8Q  
} ]#vvlM>/  
:DS2zA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R[mH35D/  
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。 }CB=c]p  
MAm1w'ol"  
template < typename T >   struct picker_maker oO!1  
  { (mD-FR@#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /\IAr,w[  
} ; x!Z:K5%O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F{a0X0ru~  
  { S!`4Bl  
typedef picker < T > result; U89]?^|bb  
} ; :F!dTD$  
EM>c%BH<N  
下面总的结构就有了: eONeWY9  
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。 .y/NudD  
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。 rCnV5Yb0O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d/ 'A\"o+  
至此链式操作完美实现。 D=5t=4^H(  
7Va#{Y;Zy  
n?<# {$  
七. 问题3 .N2nJ/   
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。 EOd.Tyb!/  
*IMF4 x5M  
template < typename T1, typename T2 > >oM9~7f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a"v"n$  
  { 4)x3!Ol  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DK#65H'  
} Nqo#sBS  
N \CEocU  
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: 1j${,>4tQ  
=jk-s*g  
template < typename T1, typename T2 > <3],C)Zwc  
struct result_2 =F^->e0N  
  { tk3<sr"IQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ne !j%9Ar  
} ; z[0LU]b<  
q/d5P  
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?  1pYmtr  
这个差事就留给了holder自己。 0`g}(}'L  
    T@d_ t  
4 _c:Vl  
template < int Order > Se;?j-  
class holder; ,J`lr U0  
template <>  Rsa\V6N>  
class holder < 1 > *_"c! eW  
  { &kXGWp  
public : V,|Bzcz  
template < typename T > \>aa8LOe  
  struct result_1 ^2Fs)19R  
  { &2<&X( )  
  typedef T & result; OI]K_ m3  
} ; 61s2bt#  
template < typename T1, typename T2 > $Z(g=nS>  
  struct result_2 rlUdAa3  
  { K[Egwk7  
  typedef T1 & result; <x>k3bD  
} ; 5m%baf2_  
template < typename T > alb+R$s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]"2 v7)e  
  { 3-_U-:2"  
  return (T & )r; :xAe<Pq  
} Z)6nu)  
template < typename T1, typename T2 > ZB_16&2Ow  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \^;|S  
  { gn[$;*932z  
  return (T1 & )r1;  n_xa)  
} <De3mZb  
} ; cciAMQhA  
@3expC  
template <> 5.C[)`_  
class holder < 2 > :>er^\  
  { \0^rJ1*  
public : t7*H8  
template < typename T > Hq"<vp  
  struct result_1 _A~~L6C  
  { v,!Y=8~9  
  typedef T & result; s:m<(8WRw  
} ; tsSS31cv  
template < typename T1, typename T2 >  K+`-[v5\  
  struct result_2 !rsqr32]  
  { QE{;M  
  typedef T2 & result; dPyBY ]`  
} ;  z7.C\l  
template < typename T > v{rK_jq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~D`oP/6  
  { S'%cf7Z  
  return (T & )r; t\|K"  
} asmW W8lz  
template < typename T1, typename T2 > abJ@>7V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3qxG?G N  
  { ad3z]dUZ9  
  return (T2 & )r2; q$u\ q.  
} Edn$0D68u_  
} ; 0P%|)Ae  
bh;b` 5  
xn x1`|1u  
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> >。 ]\9B?W(#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OL ]T+6X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )zL"r8si  
XB!`*vZ/<  
return l(i, j) = r(i, j); }r<@o3t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \Q?|gfJH  
Er)_[^) HG  
  return ( int & )i; yY@ s(:  
  return ( int & )j; ,0<F3h  
最后执行i = j; X?}GPA4 W  
可见,参数被正确的选择了。 $v bAcWj  
BqEubP(si  
<cfH '~  
@<w9fzi  
vA7jZw  
八. 中期总结 A2O_pbQti  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: "TH-A6v1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O"s`-OM;n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^* /v,+01f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3W0E6H"  
1~xn[acy  
{ d2f)ra.  
|>o0d~s  
zs]/Y2  
LG@c)H74  
九. 简化 L};;o+5uJD  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,w/mk$v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n XeK,C  
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: gq:TUvX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HfeflGme*  
  +-*/&|^等 ]R0A{+]n  
2. 返回引用。 t1{%FJ0F  
  =,各种复合赋值等 Qpv}N*v^  
3. 返回固定类型。 f$S QhK5`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +8vzkfr3It  
4. 原样返回。 7Ae,|k  
  operator, g$-D?~(Z  
5. 返回解引用的类型。 =*>4Gh i  
  operator*(单目) F6GZZKj  
6. 返回地址。 m[Ac'la  
  operator&(单目) !wb~A0m  
7. 下表访问返回类型。 ]gZ8b- 2O  
  operator[] Gv+Tg/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _d=&9d#=\  
  operator<<和operator>> ://# %SE  
]E8<;t)#  
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。 6RT0\^X*:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >\oJ&gdc  
I&NpN~AU  
template < typename Left > IweK!,:>dN  
struct value_return $Ex 9  
  { zf;[nz  
template < typename T > 16> >4U:Y  
  struct result_1 674oL,  
  { d|?(c~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >8fz ?A  
} ; L9YwOSb.  
k| cI!   
template < typename T1, typename T2 > 3(GrDO9^  
  struct result_2 yjFQk,A  
  { 2:5gMt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \^(vlcy  
} ; 7 KdM>1!  
} ; >]Yha}6h  
}:D~yEP  
Z a1|fB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1o8"==n%  
<C96]}/ ?  
下面我们来剥离functor中的operator() k42ur)pb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sv6U%qV  
DMxS-hl  
return l(t) op r(t) +G[HZ,FL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |mE +f]7$  
return op l(t) H|:)K^o  
return op l(t1, t2) )?IA`7X  
return l(t) op Z *<x  
return l(t1, t2) op  aC }1]7  
return l(t)[r(t)] m#K%dR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eF;1l<<   
b`|MK4M(  
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: Tl7:}X<?  
单目: return f(l(t), r(t)); C<@1H>S4_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qp.!U~  
双目: return f(l(t)); sPTUGx'  
return f(l(t1, t2)); a<"& RnG(  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?_j6})2zY  
p}zk&`  
struct meta_divide sCCr%r]zL  
  { vrnj}f[h  
template < typename T1, typename T2 > 7>@/*S{X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %+B-Z/1}  
  { r~fl=2>yQ  
  return t1 / t2; 9}0Jc(B/x  
} "/Q(UV<d  
} ; mS&\m#s<  
xA'#JN<*  
这个工作可以让宏来做: q[+: t   
&trh\\I"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -LK(C`gB  
template < typename T1, typename T2 > \ f=O>\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g+r{>x  
以后可以直接用 BCZnF /Zo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @=#s~ 3  
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 Z*aU2Kr`;  
(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。。。) ` "":   
St&HE:  
.:!x*v  
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 -XIvj'u  
a&aIkD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wvaIgy%z  
class unary_op : public Rettype safS>wM]  
  { ~I|R}hS  
    Left l; 8[`<u[Iv  
public : `[:1!I.}-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y9y*" :&%  
d*(Bs $De  
template < typename T > i{[H3p8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E/P53CD  
      { r_sl~^* :  
      return FuncType::execute(l(t)); 7^ {hn_%;  
    } #I~dv{RX  
PH%gX`N  
    template < typename T1, typename T2 > ;~$ $WU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7:q-NzE\6  
      { Or) c*.|\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n]c,0N  
    } Wc;D{p?Lb  
} ; 9,>Y  
ZLX`[   
c!wB'~MS#  
同样还可以申明一个binary_op ! e,(Zz5  
s:F+bG}|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WvzvGT=  
class binary_op : public Rettype 5d{Ggg{s  
  { pcTXTy 28  
    Left l; k#NMD4(%O  
Right r; cD@lor j  
public : Y8'_5?+ 0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QjN3j*@  
g@f/OsR76  
template < typename T > N%E2BJ?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G*p.JsZP  
      { O|zmDp8a+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?ML<o>OKg  
    } -+@~*$ d  
Awf = yE:  
    template < typename T1, typename T2 > ms<uYLp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zGz'2, o3  
      { xm, yqM!0A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }C`0" 1  
    } > BCX%<&  
} ;  grA L4  
W%Q>< 'c  
>Nl~"J|]q  
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 >M85xjXP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7gmMqz"z(>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &-Er n/[  
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。 eG>Fn6G<g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IVODR  
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。。。 Cs=i9.-A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =C1Qo#QQ%  
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) jN>UW}?  
下面是修改过的unary_op Y,}43a0A  
J uKaRR~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,?~,"IQyi[  
class unary_op pR>QIZq<gT  
  { %~XJwy-  
Left l; z4:09!o_  
  , )3+hnFY  
public : W?Abx  
g c=|< (  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -3U} (cZ*  
7B"aFnK;[J  
template < typename T > )WJI=jl  
  struct result_1 )3 ">%1R  
  { oYx f((x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ap18qp  
} ; [/j-d  
GQxJ (f  
template < typename T1, typename T2 > 0Hf-~6  
  struct result_2 _Fy:3,(  
  { PP|xIAc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $& gidz/w  
} ; w`f~Ht{wYR  
!&%bl  
template < typename T1, typename T2 > '-TFrNO;h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o|E(_ Y4d  
  { Kx!|4ya,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); scwlW b<N  
} s_kd@?=`x  
!gQ(1u|r  
template < typename T > hmk5 1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |<icx8hbr  
  { vtjG&0GSK  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,kuOaaV7K  
} (XWs4R.mkb  
sOenR6J<$  
} ; :PkSX*E[q  
T5G+^XDA  
@cNI|T  
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 #]^`BQ>  
好啦,现在才真正完美了。 ueo3i1  
现在在picker里面就可以这么添加了: "+Rm4_  
9j9?;3;  
template < typename Right > &_gmQ;%t:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l%/,Ef*3  
  { $"1&!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U?yXTMD  
} `?m(Z6'  
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。 ` XY[ HK  
THZ3%o=X  
+O6@)?pI  
BtZm_SeA  
"<b84?V5  
十. bind Vdyx74xX  
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。 H-lRgJdc  
先来分析一下一段例子 B`Pi\1H6%  
xSZw,  
Os+ =}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qILr+zH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <3OV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |[ofc!/  
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。  $nWmoe)  
我们来写个简单的。 Yb*}2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Xu0*sQK  
对于函数对象类的版本: #y%Ao\~kG  
$R4\jIew V  
template < typename Func > ,pepr9Yd  
struct functor_trait $ E6uA}s  
  { H& +s&F{%  
typedef typename Func::result_type result_type; \ 02e zG  
} ; euK!JZ  
对于无参数函数的版本: K*[wr@)u  
['j,S<Bu~  
template < typename Ret > oQO3:2a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \GP c_m:qL  
  { A+&Va\|x  
typedef Ret result_type; Ho|n\7$  
} ; uqH ;1T;s  
对于单参数函数的版本: un=)k;oh  
6!N&,I  
template < typename Ret, typename V1 > A}# Mrb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -B!pg7>'##  
  { /@e\I0P^  
typedef Ret result_type; I&0yUhn  
} ; |n/id(R+  
对于双参数函数的版本: CJ b ~~  
cj)~7 WF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eS|p3jk;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ( d.i np(  
  { >6j`ZWab>  
typedef Ret result_type; zQJbZ=5Bu"  
} ; b%F*Nr  
等等。。。 7 5u*ZMK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !bg3  
glpdYg *  
template < typename Func > HIAd"}^  
struct func_return &gfQZxT  
  { ~x+w@4)a>  
template < typename T > HN! l-z  
  struct result_1 s+11) ~  
  { }, H,ky  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fk:(% ci  
} ; /uVB[Tk^  
&ReIe>L  
template < typename T1, typename T2 > {iv=KF_S_  
  struct result_2 R<)uvW_@  
  { +Xk!)Ge5E*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n:+M Nr  
} ; '7^_$M3$\  
} ; I/l]Yv!  
Z8W<RiR  
)_ uK(UNZ5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~jaGf  
y;H 3g#  
template < typename Func, typename aPicker > \<%a`IA!*  
class binder_1 [+GG Wo  
  { &!=3Fbn  
Func fn; g;pymz  
aPicker pk; CT : ac64  
public : |bh:x{h  
-eya$C  
template < typename T > 8VnZ@*  
  struct result_1 UJI1n?~  
  { RK0IkRXQd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6lPGop]js]  
} ; @`yfft  
C-7.Sa  
template < typename T1, typename T2 > `i-&Z`  
  struct result_2 ]iPdAwc.1  
  { %rsW:nl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]pt @  
} ; @`{UiTN X`  
-3Ffk:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7iJl W&W  
~kL":C>2  
template < typename T > n| %{R|s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = FQH  
  { k"6^gup(U  
  return fn(pk(t)); R[z6 c )  
} l"Css~^  
template < typename T1, typename T2 > cX2b:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g8C+j6uR0  
  { 0|cQx VJb  
  return fn(pk(t1, t2)); 83h6>D b  
} "^\4xI  
} ; D 6(w}W  
_%x|,vo`(  
,[x'S>N  
一目了然不是么? C$_H)I  
最后实现bind #Jn_"cCRLx  
' ySWf,Q^  
6Z3v]X  
template < typename Func, typename aPicker > ,J[sg7v cv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +XQ6KG&  
  { #f[yp=uI:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  QS!b]a3  
} 6^ ~& sA  
0-@waK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g+f{I'j  
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。 wL*z+>5  
.{6TX"M  
十一. phoenix kys?%Y1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :%Bo)0a9  
xKxWtZ0  
for_each(v.begin(), v.end(), u5lj+?  
( p7z#4 GW  
do_ Qr/?tMALc  
[ `VHm,g2  
  cout << _1 <<   " , " dsh}-'>  
] ukN#>e+L1  
.while_( -- _1), <1"6`24  
cout << var( " \n " ) dM QnN[d6  
) 6ik6JL$AI  
);  9TeDLp  
7Kn=[2J5k'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6A%Y/oU+2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor E*kS{2NAq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]xuq2MU,l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @sVBG']p  
1$c*/Tc:E  
v^e[`]u(  
template < typename Cond, typename Actor > I%%$O' S  
class do_while RvVnVcn^#  
  { @wpm;]  
Cond cd; (bXCc  
Actor act; i22R3&C  
public : Q (`IiV   
template < typename T > Na#2sb[)  
  struct result_1 HG Pbx$!  
  { Tux~4W  
  typedef int result_type; R^D~ic N  
} ; !OiP<8 ,H  
FrB19  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Rq;R{a  
?g9CeeH*  
template < typename T > [}FP_Su$6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~!UxmYgO  
  { B64%| S  
  do ek.L(n,J|  
    { aFhsRE?YC=  
  act(t); 7%aB>uA  
  } :qI myaGQ  
  while (cd(t)); py)V7*CgH  
  return   0 ;  pxP7yJL`  
} ] $5rh8  
} ; keX0br7u_  
~,ac{%8x  
%e3lb<sv6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +^`c" qJo  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 K~[/n<ks  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Qg3 -%i/@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <n0-zCf  
下面就是产生这个functor的类: }Za[<t BWS  
3wD6,x-e   
c!s{QWd%  
template < typename Actor > T1D7H~ \lG  
class do_while_actor N!hp^V<7  
  { zVp|%&  
Actor act; X^"95Ic  
public : _))_mxV{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5Pn$@3  
y9:|}Vh  
template < typename Cond > o6'`W2P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @UD6qA  
} ; xJ,V !N  
R9{6$djq\:  
E-l>z%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9erTb?@S  
最后,是那个do_ HAP9XC(F]  
O75ioO0  
D*heYh  
class do_while_invoker { R&F_51)V  
  { e -x{7  
public : ,OG sx  
template < typename Actor > {DAwkJvb]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h}.0Ne  
  { 0YW<>Y`6  
  return do_while_actor < Actor > (act); .{~ygHQ`f  
} =TU"B-*  
} do_;  _8t{4C  
.,-t}5(VSq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p-M QI }  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <^OGJ}G  
最后来说说怎么处理break和continue )4"G1R`3  
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。 D{\hPv  
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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