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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r+ k5Bk'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yKgA"NaM  
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, SBZqO'}7  
LL4yafh  
~}PB&`%7  
CB:G4VqOT  
  class filler !-)Hog5\  
  { 9+_SG/@  
public : -ich N/U]s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v?vm-e  
} ; DavpjwSn  
:[A>O(  
)w=ehjV^m  
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: *\L\Bzm  
Y?ouB  
?%d]iTZE  
:>+}|(v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OLg=kF[[  
:VGvL"Kro  
\ ?sM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1U^;fqvja  
TldqF BX  
n j0!  
D% v{[ KY  
二. 战前分析 2= S;<J  
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。 Db3# ;  
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 1<IF@__  
3+ JkV\AF  
__O@w.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _=S 4H  
  /* --------------------------------------------- */ ?H3Ls~R  
vector < int *> vp( 10 ); D;*P'%_Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L"e8S%UqX  
/* --------------------------------------------- */ 2 ,RO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bVO{,P2 o  
/* --------------------------------------------- */ `v) :|Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B~xT:r  
  /* --------------------------------------------- */ ;n`SF~CU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ti:PKpc  
/* --------------------------------------------- */ K8,Q^!5]"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =n7QLQU  
:|%k*z  
EVYICR5g  
,}?x!3  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1g<jr.  
1._1, _2是什么? -!4Mmp"2@u  
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。 1<766  
2._1 = 1是在做什么? J B[n]|  
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。 uI lm!*0  
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。 F`))qCgg]  
OpWTw&B"+  
\%[sv@P9s  
三. 动工 $S Kax#[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _3YZz$07  
<MdIQ;I8  
oU"!"t  
{B|)!_M#  
template < typename T > u2\QhP 9  
class assignment apy9B6%PJ+  
  { ;@/^hk{A  
T value; iX (<ozH  
public : ZMa@/\pf1  
assignment( const T & v) : value(v) {} d%?$UnQ  
template < typename T2 > |0^~S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EIdEXAC(  
} ; FglW|Hwy  
] 40@yrc  
MEKsL7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VO u/9]a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f(SK[+aqW  
g  Z!q  
x#)CH}J  
GoSdo  
  class holder f N_8HP6&  
  { rD_\NgVAs  
public : 3:wN^!A}ve  
template < typename T > C6` Tck!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3mP251"dIW  
  { 2J;_9 g&M  
  return assignment < T > (t); s]X0}"cz  
} e2F{}N  
} ; b';oFUU>Q  
6~b)Hc/  
dQ#$(<v[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j;TXZ`|(  
4 x|yzUx  
  static holder _1; L*(Sh2=_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H;w8[ImK  
?q{HS&k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); % H/V iC  
而不用手动写一个函数对象。 tXXnHEz  
]Y;5U  
-F7P$/9  
$Sls9H+.  
四. 问题分析 yor6h@F1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3%~c\naD?O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O n/q&h5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &) qs0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6Cj$x.-K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m:-=K  
~CX1WPMI:  
五. 问题1:一致性 AJYZ`  
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?| }t%2giJ   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pE4yx5r5  
}j`#s  
struct holder _<^mi!Y  
  { ;M<R e  
  // 3sD/4 ?  
  template < typename T > y?P4EVknM3  
T &   operator ()( const T & r) const >S}^0vNZX  
  { hEhvA6f,  
  return (T & )r; <rI8O;\H  
} C.`!?CW  
} ; a1dkB"Zp.p  
G0h/]%I  
这样的话assignment也必须相应改动: ioT+,li  
wGLSei-s  
template < typename Left, typename Right > +wIv|zj9  
class assignment '5etZ!:  
  { 1fMl8[!JLu  
Left l; XMlcY;W  
Right r; b|Sjh;  
public : ?v,4seRuz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S;tv4JY  
template < typename T2 > lvp8{]I<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >Q#\X=a>  
} ; zvOSQxGQ  
+ 'V ,z  
同时,holder的operator=也需要改动: HDHC9E6  
irooFR[L9  
template < typename T > 3[Z7bhpV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }.t8C y9G  
  { _Gtq]`y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); UF PSQ  
} Z/oP?2/Afh  
WH lvd  
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。 ana?;NvC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .azA1@V|  
 WfH4*e  
return l(rhs) = r; hQ_g OI  
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。 _FxQl ]@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5: vy_e&  
~{$5JIpCm  
template < typename Tp > aTFT'(O,  
class constant_t m\eYm;R Vj  
  { ~8tb^  
  const Tp t; 3:MAdh[w  
public : - p*j9 z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N VBWF  
template < typename T > k.6(Q_TS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i1 ^#TC$x  
  { QLDld[  
  return t; V9/PkuT  
} ; %mYsQ  
} ; 8m*uT< 5D  
->*'Y;t4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vv^(c w>A  
下面就可以修改holder的operator=了 8/T,.<5  
l'FNp  
template < typename T > M ]uO%2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I%tJLdL  
  { )uazB!X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )^]1j$N=3  
} 8dCa@r&tz  
kpx2e2C|  
同时也要修改assignment的operator() zrE Dld9  
hM[QR'\QS  
template < typename T2 > Dl=qss~g+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9#)&  
现在代码看起来就很一致了。 7thB1cOJ  
2[~|6 @n  
六. 问题2:链式操作 \{{i:&] H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2>'/!/+R  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 p -wEPC0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 BkJNu_{m?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0Q5fX}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SwdUElEp  
Av,E|C  
template < typename T > UlH;0P?  
struct result_1 vI0::ah/  
  { R6E.C!EI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &vV_,$  
} ; "2>_eZ#b  
C,G$C7$%  
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: -Ou@T#h"  
7#9yAS+x(  
template < typename T > u 4$$0 `  
struct   ref egh_1Wg2a  
  { H-'~c \)  
typedef T & reference; I7} o>{  
} ; %bZ}vJ5b  
template < typename T > gF8n{b  
struct   ref < T &> <Kt;uu>  
  { RJ~I?{yR0[  
typedef T & reference; ]x^v;r~  
} ; MClvmv^  
sY@x(qkIOc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xSL%1>MrN  
lbnH|;`$]m  
template < typename T > G !;<#|a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5|Hz$oU  
  { +5oK91o[y  
  return l(t) = r(t); ?0hEd9TU  
} &C6Z{.3V  
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。 6\GL|#G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d!#qBn$*[  
Gb_y"rx?0  
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 Hl b%/&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !)+8:8H'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3%DDN\q\u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Av"^uevfs  
最后的布局是: EjFK zx  
                Add Bv(c`JE~;  
              /   \ >Qold7 M  
            Divide   5 V7q-Pfh!y  
            /   \ )Y 9JP@}T  
          _1     3 g!.k>  
似乎一切都解决了?不。 |}2X|4&X  
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。 HZEDr}RN  
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。 1@ .Eh8y  
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: 5,u'p8}.  
Nlk'  
template < typename Right > < (<IRCR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0MX``/Z72  
Right & rt) const QX >Pni  
  { PHv0^l]B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fFNwmH-jv  
} 6%t>T~x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eZk4 $y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2SlOqH1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Z0Df~ @  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 2m0laJ3p9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 I'>r  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  g1B[RSWv  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: '/ v@q]!  
V]qv,>  
template < class Action > K6nGC  
class picker : public Action z[bS soK`  
  { J-)9>~[E<  
public : z-;2)RkV2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <yz&> +9,  
  // all the operator overloaded uSU[Y,'x  
} ; 4;.y>~z  
iQJ[?l`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0tyS=X;#e  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: OD`?BM  
[(PD2GO+  
template < typename Right > L2 ^-t7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xIb^x=|h  
  { E[E7GsmqV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W&Pp5KR  
} ,sln0  
<Zn -P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Qkq9oZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 568qdD`PS  
2c4x=%  
template < typename T >   struct picker_maker Q{"QpVY8  
  { WZ]f \S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i1k#WgvZR  
} ; C=uYX"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FEzjP$  
  { ubZcpqm?Q  
typedef picker < T > result; f!n0kXVu6U  
} ; *D6X&Hg&5  
5}" @$.{i  
下面总的结构就有了:  Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %?WR 9}KU0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 h(1o!$EU2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v(vJ[_&%  
至此链式操作完美实现。 !=yNj6_f  
/n&Y6@W  
% XS2 ;V  
七. 问题3 =%+O.  
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。 ()+PP}:$A  
'g7eN@Wh.z  
template < typename T1, typename T2 > b w2KD7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bJ#]Xm(]D  
  { k}h\RCy%f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3sy|pa  
} Sp>v`{F  
/;rPzP4K6  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: S B# Y^!  
;LjTsF'  
template < typename T1, typename T2 > @#CZ7~Hn  
struct result_2 y_e$W3bON,  
  { oR_qAb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1QPS=;|)  
} ; +'f+0T\)  
@;K-@*k3  
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?  s%c>Ge  
这个差事就留给了holder自己。 r(Vz(  
    m}oqs0xx  
3j2#'Jf|:  
template < int Order > Nt5`F@;B  
class holder; WXzSf.8p|  
template <> dW`!/OaQD  
class holder < 1 > |>U:Pb(  
  { 0`D` Je<t  
public : ZgD%*bH*B  
template < typename T > swGp{wJ  
  struct result_1 mtunD;_Dek  
  { 2MQ XtK  
  typedef T & result; G &LOjd 2  
} ; S pqbr@j  
template < typename T1, typename T2 >   iE8  
  struct result_2 f}C$!Lhs  
  { ]dj W^C]94  
  typedef T1 & result; {BS}9jZx  
} ; !/;/ X\d  
template < typename T > &?)? w-$p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2uln)]  
  { 4,)EG1  
  return (T & )r; &ap&dM0@%a  
} H/?@UJ5m  
template < typename T1, typename T2 > D{)K00mm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X{YY)}^  
  { a?dUJt  
  return (T1 & )r1; o6 l CP&  
} fC7rs5  
} ; $t{;- DpNB  
:fx^{N!T  
template <> >L_nu.x  
class holder < 2 > *\!>22*  
  { W7PL]5y&  
public : =}1)/gcM  
template < typename T > }#Gq*^w  
  struct result_1 EpsjaOmAF  
  { 1](PuQm7+  
  typedef T & result; "AcC\iq  
} ; suF<VJ)&s  
template < typename T1, typename T2 > ](2\w9i%  
  struct result_2 L)qDtXd4  
  { Nm.G,6<J  
  typedef T2 & result; yPXa  
} ; c`E0sgp  
template < typename T > YQ7\99tj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wdo(K.m  
  { r\."=l  
  return (T & )r; ZCC T  
} t|j p]Vp  
template < typename T1, typename T2 > t3(~aH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gx ]5)O  
  { y`Nprwb  
  return (T2 & )r2; 2P( 6R.8;6  
} C4H$w:bVk  
} ; D<wz%*  
p-o8Ctc?V  
3"O&IY<  
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> >。 L}M%z9K` h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fuQk}OW{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hq;*T3E  
UrRYK-g  
return l(i, j) = r(i, j); h7a/]~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w =2; QJ<  
r >;(\_@  
  return ( int & )i; XEe$Wh  
  return ( int & )j; # H)\ts  
最后执行i = j; -%)S~ R  
可见,参数被正确的选择了。 /:.p{y  
B"Hz)-MW  
Z(Z$>P&4  
>.1d1#+b  
9~5LKg7Ac  
八. 中期总结 Tf{lH9ca$  
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: 3'z L,WW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nIEIb.-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4L_AhX7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HrS-o=  
C-sFTf7  
~o X`Gih  
[R(dCq>  
L}UrI&]V$:  
U_C[9Z'P  
九. 简化 O[j$n  
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。 dthtWnB@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 's\rQ-TV  
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: %% +@s   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h )% e  
  +-*/&|^等 P/,ezVb=  
2. 返回引用。 FG5YZrONx  
  =,各种复合赋值等 oEJxey]B7  
3. 返回固定类型。 O^DLp/vM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fi  
4. 原样返回。 t3<HE_B|  
  operator, kk$D:UQX  
5. 返回解引用的类型。 )u=46EU_  
  operator*(单目) 9|l6.$Me/  
6. 返回地址。 d04fj/B  
  operator&(单目) UWW'[gEP1  
7. 下表访问返回类型。 ;-quK%VO!  
  operator[] 5 D[`nU}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q-r5zGI  
  operator<<和operator>> =6d'/D#J  
Zfc{}ius  
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。 Q;k D Jo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @g] >D  
S76x EL  
template < typename Left > Bp/ k{7  
struct value_return bo &QKK  
  { 4hWFgk  
template < typename T > Exz(t'  
  struct result_1 "P!zu(h4  
  { xgJyG.?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p?#xd!tc2N  
} ; +HF*X~},i  
,T8fo\a4  
template < typename T1, typename T2 > )(h<vo)-zX  
  struct result_2 H)pB{W/  
  { V>"N VRY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SN5Z@kK  
} ; *qKf!&  
} ; =zRjb>  
f!bGH-.r5  
mMtva}=*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6.M!WK{+  
ch)#NHZ9F  
下面我们来剥离functor中的operator() DcsQ6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B&sa|'0U  
9=9R"X>L  
return l(t) op r(t) LDbo=w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -c p)aH)  
return op l(t) yJ2A!id  
return op l(t1, t2) ,ik\MSS  
return l(t) op s@K #M  
return l(t1, t2) op 2$O6%0  
return l(t)[r(t)] :9W)CwZ)V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W:1GY#Pe  
jF 6[+bW<  
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: :o_6  
单目: return f(l(t), r(t)); ~-BIU Z;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r1zuc:W 1  
双目: return f(l(t)); x?2y^3<5  
return f(l(t1, t2)); tRXR/;3O  
下面就是f的实现,以operator/为例 2l}3L  
0c]3 ,#  
struct meta_divide puK /;nns  
  { Ql9 )  
template < typename T1, typename T2 > cpQhg-LY|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) , R $ZZ4  
  { 7Yly^  
  return t1 / t2; /S`d?AV  
} X`0`A2 n  
} ; ktiC*|fd  
K~ VUD(  
这个工作可以让宏来做: ~c|{PZ9U  
AUwIF/>F(]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fHacVj J  
template < typename T1, typename T2 > \ iYz!:TxP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p} i5z_tS  
以后可以直接用 aWMEo`O%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9 [wR/8Xm  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ' 4 Kf  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) jHpFl4VPz  
*h2)$^P%  
?&"!,  
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 Hv .C5mo  
8EAkM*D w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?Q/9aqHe;  
class unary_op : public Rettype 0 hS(9y40  
  { Jc,{ n*  
    Left l; K*oWcsu  
public : &+7G|4!y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ng1uJa[k!d  
XkuZ2(  
template < typename T > yWZ%|K~$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qb$f,E[  
      { j~`rc2n%  
      return FuncType::execute(l(t)); =@go;,"  
    } ;T?4=15c  
`+EjmY  
    template < typename T1, typename T2 > pYaq1_<+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YJ~3eZQ  
      { qJLtqv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }~$96|J  
    } a*nx2d  
} ; (ZHEPN  
y w>T1  
|T^c(RpOE  
同样还可以申明一个binary_op R{A$hnhW6  
%SD=3UK6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l/@t>%  
class binary_op : public Rettype Zv)x-48  
  { 8Qi@z Jq,  
    Left l; 4O'X+dv^I  
Right r; Dl95Vo=1  
public : \ D,c*I|p7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  d`&F  
,MdK "Qa>  
template < typename T > tO]` I-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Irnfr\l.  
      { i-_ * 5%A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _T[m YY  
    } d}RR!i`<N  
4]3(Vyh`  
    template < typename T1, typename T2 > 0s8w)%4$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZdY)&LJ  
      { "R v],O"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "1Oe bo2  
    } #OVf2  "  
} ; ::A]p@  
l:H}Y3_I  
U#U nM,3%  
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 298@&_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uGMmS9v$ J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BV01&.<|  
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。 QL_9a,R'r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ',P E25Z  
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。。。 NM_Xy<.~E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9 WhZ= Xk  
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)  ]7yr.4?a  
下面是修改过的unary_op }Pn]j7u!  
27-GfC=7*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JM-+p  
class unary_op Yx{qVU  
  { ]~1Xx:X-  
Left l; 8RJ^e[?o(  
  KWH l+p L  
public : q2C._{ 0'  
`c~J&@|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w `0m[*  
o0'!u  
template < typename T > k2cC:5Xf3  
  struct result_1 (+ibT;!]  
  { >2w^dI2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J"Z=`I)KON  
} ; p 3*y8g-  
EFNi# D8s  
template < typename T1, typename T2 > I?_YL*  
  struct result_2 fNnemn@>  
  { @XL5$k[Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ij<6gv~ n"  
} ; c;dMXv   
e=m=IVY #W  
template < typename T1, typename T2 > BQfq]ti  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t/TWLhx/  
  { +__PT4ps  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @ =M:RA  
} swh8-_[c/  
OEFAL t  
template < typename T > H<`<5M8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;9rS[$^$O  
  { "bC1dl<  
  return OpClass::execute(lt(t)); *P.Dbb8vn  
} !ENDQ?1  
kZ>Xl- LV  
} ; NP#:} )  
Z>si%Npm\  
O<o>/HH$  
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 M)JKe!0ad1  
好啦,现在才真正完美了。 ,s9gGCA  
现在在picker里面就可以这么添加了: A3 |hFk  
:_f5(N*{5o  
template < typename Right > \6)]!$F6:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GZwz4=`  
  { (6Tvu5*4U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6S GV}dAx  
} DZ7<-SFU  
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。 e(~9JP9  
^L@2%}6b`  
:K)7_]y  
\_w>I_=F  
34gC[G=  
十. bind `, lry7]  
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。 /Qnq,`z  
先来分析一下一段例子 GWvw<`4  
0mMoDJRy  
%qYiE!%&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t3// U#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #NZ#G~oeO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^.|P&f~  
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。 "h'+!2mf  
我们来写个简单的。 w 4fz!l]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y k{8O.g  
对于函数对象类的版本: 0lm7'H*~  
H-|%\9&{S  
template < typename Func > z?DI4 O#Up  
struct functor_trait ZZu{c t9  
  { :+q d>;yf#  
typedef typename Func::result_type result_type; 7H l>UX,|  
} ;  h/*q +H  
对于无参数函数的版本: ,|RN?1?U  
L]kd.JJvy  
template < typename Ret > G8t9Lx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !w;oVPNg  
  { R0A|} Ee*  
typedef Ret result_type; N7 FndB5%  
} ; }83a^E9L  
对于单参数函数的版本: "-T[D9(A  
G=ly .  
template < typename Ret, typename V1 > =G,wR'M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k:QeZn(  
  { <9bfX 91  
typedef Ret result_type; pRys 5/&v  
} ; u$38"&cmA  
对于双参数函数的版本: {TL.2  
[(rT,31cW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `]7==c #Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?bH&F  
  { m0Geq.  
typedef Ret result_type; je`Ysben  
} ; JJZu%9~[  
等等。。。 rLpfybu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N xW Dw  
}B e;YIhG  
template < typename Func > h0O t>e"  
struct func_return ZO#f)>s2  
  { E#!tXO&,  
template < typename T > kfV}ta'^S  
  struct result_1 .<Rw16O  
  { 'w z6Zt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1 ]A$  
} ; !*1 $j7`tP  
o"!C8s_6  
template < typename T1, typename T2 > %;eD.If}  
  struct result_2 ,6EhtNDu  
  { teKx^ 'c'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?:$\ t?e^  
} ; , UsY0YC  
} ; i$5<>\g  
OU esL9  
{ MV,>T_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hGy[L3 {  
1.tAl6]  
template < typename Func, typename aPicker > vvI23!H  
class binder_1 ,r8#-~A6,A  
  { vR3\E"Zi  
Func fn; f OasX!=  
aPicker pk; bEKhU\@=J  
public : %b[>eIJU#  
Xwo%DZKN  
template < typename T > ;=p3L<~c`K  
  struct result_1 re~T,PPM  
  { ZfMs6`Wv 1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KTq+JT u  
} ; -|GKtZ]}  
?KtF!:_C  
template < typename T1, typename T2 > hYht8?6}m  
  struct result_2 AP:Q]A6}  
  { I`f5)iF?0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \$4 [qG=  
} ; )_YB8jUR-X  
R4y]<8}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M$48}q+  
ZZn$N-  
template < typename T > r3B}d*v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )qRH?Hsb7  
  { Vel}lQD  
  return fn(pk(t)); %s! |,Cu  
} H76iBJ66  
template < typename T1, typename T2 > s IFE:/1,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g<N;31:c\  
  { ^) (-7H  
  return fn(pk(t1, t2)); B<Q)z5KK  
} bksv2@ar  
} ; ?I[*{}@n"  
: eCeJ~&E  
3vs{*T"  
一目了然不是么? 0|Xz-Y  
最后实现bind N=PSr4  
EE^x34&=  
vc :%  
template < typename Func, typename aPicker > /&c2O X|Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g#MLA5%=u  
  { Gp{,v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c: r25  
} RfOJUz  
QC?~$>h!?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w_f.\\1r  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]rv4O@||w  
%vv`Vx2  
十一. phoenix r'`7}@H*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MkL)  
ZfH +Iqd  
for_each(v.begin(), v.end(), ua)jGif  
( ^v `naA(  
do_ ftG3!}  
[ o] Xt2E  
  cout << _1 <<   " , " 41x"Q?.bY  
] /O5&)%N  
.while_( -- _1), e P,bFc  
cout << var( " \n " ) QtwQVOK  
) Wqkb1~]#Y  
); o{6q>Jm  
\{}dn,?Fv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: N+ak{3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8qqN0"{,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  vTgx7gP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _6Y+E"@zs  
lXg5UrW  
tYXE$ i  
template < typename Cond, typename Actor > {l)$9!  
class do_while pB4Uc<e  
  { o K>(yC[  
Cond cd; CxTmW5l  
Actor act; `sCn4-$8  
public : ,sIC=V +  
template < typename T > @AF<Xp{  
  struct result_1 V^,eW!  
  { gfs;?vP  
  typedef int result_type; \"1>NJn&k)  
} ; Z6rhInIY  
MoE&)~0u&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (c>g7d<>n  
l2LLM{B  
template < typename T > p]%di8&;N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =C2sl;7~*  
  { [lg!*  
  do vjq2(I)u  
    { )Xh}N  
  act(t); ]q.%_  
  } -?-XO<I  
  while (cd(t)); h7 E~I J  
  return   0 ; g"Y _!)X  
} +4.s4&f)  
} ;  #D4  
{BmqUoZrC  
G.H8 ><%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {g! 7K  
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。 : oXSh;\  
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。 4/Y?eUQ  
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。 $8)XN-%(  
下面就是产生这个functor的类: P&uSh?[ ^  
)-26(aNGT  
7IkPi?&{  
template < typename Actor > H.m]Dm,z  
class do_while_actor !JDr58  
  { ;U|(rM;  
Actor act; {2h *NFp  
public : b!P,+!<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CtXbAcN2B  
V6X )L>!xx  
template < typename Cond > '< U&8?S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -BH/)$-$  
} ; O|V0WiY<  
!,$#i  
K9lekevB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZQ]qJDk  
最后,是那个do_ mUa#sTm  
Ifn|wrx;g  
hhze5_$_  
class do_while_invoker $Lr& V~  
  { 4AS%^&ah  
public : >U vP/rp  
template < typename Actor > 7a1o#O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,7LfvZj4[  
  { B;r_[^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3'Y-~^ml|  
} &em~+83  
} do_; W;Y^(f  
M bWby'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nbF<K?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }6@E3z]AMO  
最后来说说怎么处理break和continue hBjU(}\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。 6u0>3-[6OD  
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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