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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7FMg6z8~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I U/HYBJH  
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, r%hnl9  
}d2]QD#O  
vcsi @!   
00'R1q4  
  class filler C+-xC~  
  { 8$3G c"=  
public : m'$]lf;*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %|[+\py$Q  
} ; 7WG"_A~V  
Zqke8q  
:qi"I;=6  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: D +/27#  
tY<D\T   
)p7WU?&I  
_dY6Ip%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~Rx[~a  
y&NO[  
<qs>c<Vj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 | 1H"ya  
h_4o4#  
-C wx %  
ZYoWz(  
二. 战前分析 N^A&DrMF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -A>1L@N  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *P&ZE   
 Hq h  
*p{wC r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8Letpygm  
  /* --------------------------------------------- */ WRQJ6B  
vector < int *> vp( 10 ); r{.DRbn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hf rF7{yj  
/* --------------------------------------------- */ "gXz{$q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /i|T\  
/* --------------------------------------------- */ R_ojK&%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b>AFhj:  
  /* --------------------------------------------- */ &Ib8xwb:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >h/J{T(P>h  
/* --------------------------------------------- */ !L"3Otd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \w{x- }  
4A:@+n%3m  
s`ly#+!.  
p`-`(i=iJo  
看了之后,我们可以思考一些问题: A/Kw"l>  
1._1, _2是什么? EoqUFa,  
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。 =h^cfyj  
2._1 = 1是在做什么? JK.lL]<p 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。 Q*mzfsgr  
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。 ;JMd(\+-  
j"*ZS'0  
mXT{)pU  
三. 动工 G<,@|6"w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f_X]2in  
'/kSUvd  
>(Jy=m?  
wxpE5v+f|  
template < typename T > S`TP#uzKu]  
class assignment Bo8+ uRF|  
  { L,0HX   
T value; hHF YAh   
public : g?!vR id@S  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4lH$BIAW  
template < typename T2 > dIe-z7x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O.e^? ysp/  
} ; YbF}(iM  
~sk;6e)(2  
GQoaBO.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Fku9hB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9:CJl6~N)#  
|i5A F\w  
nC^?6il  
2>0[^ .;"  
  class holder j8 nG Gx  
  { )nyud$9w'  
public : MjNCn&c  
template < typename T > %>}6>nT#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $}r*WZ  
  { M%+l21&  
  return assignment < T > (t); {.O Bcx  
} o0^'x Vv  
} ; a(s}Ec${Z  
x F7C1g(  
:-7`Lfi@%  
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: H[ocIw  
di}YHMTx  
  static holder _1; :)X?ML?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q[1:h  
\2)a.2mAz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gd1%6}<~  
而不用手动写一个函数对象。 s2L|J[Y"s  
'h_PJ%  
g2.%x \d  
7!.%HhU0  
四. 问题分析 t<sg8U.  
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。 $A,fO~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 DbFTNoVR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z=n# XJO15  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8=OK8UaU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &Al9%W  
q}*"0r  
五. 问题1:一致性 JS% &ipm  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /Za'L#=R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5fPYtVm  
12v5*G[X  
struct holder ivsp):W  
  { ~` v 7  
  // @kC>+4s!  
  template < typename T > >K**SjVG  
T &   operator ()( const T & r) const i X qB-4"  
  { aW]!$  
  return (T & )r; !xyO  
} &#aQ mgDF  
} ; >lQ&^9EI%  
2 |w;4  
这样的话assignment也必须相应改动: GJW+'-f  
9qkH~B7  
template < typename Left, typename Right > V`?2g_4N  
class assignment Z{RRhJ  
  { mz;S*ONlV  
Left l; ?#idmb}(  
Right r; Xm&L@2V  
public : ~fB}v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >HO{gaRM  
template < typename T2 > Y ::\;s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XbdoTriE  
} ; |9ro&KA  
YJ_`[LnL  
同时,holder的operator=也需要改动: DG}YQr.L  
4$J:A~2H]  
template < typename T > =A&x d"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /WXy!W30<  
  { FU/yJy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); " ,&#9  
} Va,M9)F  
CPc<!CC  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }c(".v#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zlzr;7m  
N8|=K_;&  
return l(rhs) = r; hM\<1D CKG  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 dP[l$/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cr|v3Y#h'  
QIQ }ia  
template < typename Tp > iaBy/!i  
class constant_t 2MwR jh_  
  { c(Zar&z,E  
  const Tp t; K}ACZT)Wp  
public : Dv?'(.z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jV)!9+H#  
template < typename T > rBLkowDP*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V0+D{|thh6  
  { |$@/ Z +  
  return t; '0x`Oh&PK  
} &P{  
} ; z!27#gbL  
Gs%IZo_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1><\3+8  
下面就可以修改holder的operator=了 Q>f^*FyOw<  
G%~=hEK0  
template < typename T > .kh%66:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e\ i K  
  { 5g  ,u\`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .E:[ \H"  
} J,;[n*s  
^Cb7R/R3  
同时也要修改assignment的operator() %0T/>:1[E  
+F q`I2l|  
template < typename T2 > yo*c& >  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MN\/F4Io  
现在代码看起来就很一致了。 g/,fjM_  
33x3zEUt6  
六. 问题2:链式操作 H pXMPHd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A3ad9?LR[R  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 FSv')`}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 a6=mE?JTB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Vr/UbgucJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JPL8fX-w  
lQQXV5NV  
template < typename T > x bF*4;^SI  
struct result_1 ;;'b;,/  
  { f%9EZ+OP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x][vd^iW  
} ; o~!4&  
HH+R47%*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: s>z$_  
$@d`Kz;  
template < typename T > `EVTlq@<  
struct   ref j-|YE?AA  
  { GXB4&Q!C  
typedef T & reference; RL/~E xYC  
} ; BX$t |t;!m  
template < typename T > `84pql,  
struct   ref < T &> p#~' xq  
  { m&o}qzC'y  
typedef T & reference; X&DuX %x0  
} ; |8}f  
q]q(zUtU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jfF,:(P%W  
+:1ay^YI  
template < typename T > ~a m]G0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )l*H$8  
  { }/BwFB+(/  
  return l(t) = r(t); 7r?O(0>  
} K0 .f4 o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 pHFlO!#]|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *)"U5A/v)  
fEc}c.!5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 a%f{mP$m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Nk=F.fp|/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qfo'w%px  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,pir,Eozg  
最后的布局是: .E!7}O6  
                Add )a,-Hc:Vz  
              /   \ P$_Y:XI !  
            Divide   5 !3Fj`Oh  
            /   \ W+PAlsOC  
          _1     3 AWC zu5ve  
似乎一切都解决了?不。 ^T"9ZBkb  
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。 VHVU*6_w  
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。 <K:?<F  
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: b6_*ljM  
"lLt=s2>L  
template < typename Right > 0X+Jj/-ge  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R[ S*ON  
Right & rt) const ! e6;@*  
  { 5:9Ay ?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VpMpZ9oM<  
} xtf]U:c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uxk&5RY  
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。 =]oBBokV  
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。 _dppUUm  
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 h]+HF  
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。 $1oU^V Y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ]+)z}lr8 C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: FOpOS?Cr'  
PYr#vOH  
template < class Action > {r.#R| 4v  
class picker : public Action m JewUc!<5  
  { !;lA+O-t  
public : >4GhI65  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7>xxur&  
  // all the operator overloaded N'Va&"&73>  
} ; _6THyj$f  
K2nq2Gbn  
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。 1iaNb[:QX  
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: {@g3AG%  
I%%\;Dy  
template < typename Right > O]w&uim  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W5}.WFu  
  { jEklf0Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hbR;zV|US  
} NI=t)[\F  
<Sm -Z,|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s2g}IZfo  
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。 N-jFA8n  
TJ7on.;  
template < typename T >   struct picker_maker lE08UEk1i  
  { }txHuq1Q.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K"eR 6_ k  
} ; $;7?w-.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aGNt?)8WPZ  
  { *j><a  
typedef picker < T > result; S+|aCRS  
} ; t-dN:1  
JXBW0|8b  
下面总的结构就有了: Q`g0g)3w  
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。 GB\.msls  
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。 ,!kqEIp%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nlH H}K  
至此链式操作完美实现。 jnt0,y A  
X1:|   
65N;PH59D  
七. 问题3 bjPI:j*XU  
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。 - ,q&Zm  
e+bpbyV_#  
template < typename T1, typename T2 > dTyTj|"x{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (rt DT  
  { Um;ReJ8z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sq*R)cZ  
} U/yYQZ\)  
0KnlomuH2  
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: ckP&N:tC  
ko im@B  
template < typename T1, typename T2 > 1 dz&J\|E#  
struct result_2 /-E>5wU  
  {  ]N-K`c]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {i~qm4+o  
} ; a~OCo  
,nMLua\  
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? P^v`5v  
这个差事就留给了holder自己。 .,l ?z  
    !fwLC"QC  
Xo(K*eIN  
template < int Order > ,V)yOLApVj  
class holder; vkE6e6,Qc  
template <> "<3PyW?zt  
class holder < 1 > ^O#,%>1J  
  { y2\, L  
public : #$K\:V+ 4  
template < typename T > P`[6IS#\S  
  struct result_1 XIJ>\ RF  
  { -:pLlN-f  
  typedef T & result; itX<!  
} ; 4xT(Uj  
template < typename T1, typename T2 > PQ@(p%   
  struct result_2 [rU8%  
  { Il'+^u_ <  
  typedef T1 & result; /,2Em>  
} ; $&n!j'C:  
template < typename T > |6`yE]3 -(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M=26@ n  
  { &kXf)xc<~  
  return (T & )r; R JnRbaC  
} M<"&$qZ$R  
template < typename T1, typename T2 > Eo)Q> AM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~8`r.1aUO  
  { T*J]e|aF  
  return (T1 & )r1; 0u QqPF t  
} b,D+1'  
} ; & @^|=>L  
DDN#w<#  
template <> 5Tb93Q@c  
class holder < 2 > }OI;M^5L  
  { 65=i`!f  
public : N#C,_ k  
template < typename T > ?5'UrqYSW  
  struct result_1 <bXfjj6YJ@  
  { "1&C\}.7  
  typedef T & result; #]:yCiA  
} ; U|u v SJ)X  
template < typename T1, typename T2 > fseHuL=~  
  struct result_2 >LFhu6T  
  { bCdEItcD  
  typedef T2 & result; vov"60K  
} ; -2K`:}\y&  
template < typename T > 9w}A7('  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8D)*~C'85E  
  { -HP [IJP  
  return (T & )r; \2: JX?Jw!  
} a)Qx43mOS  
template < typename T1, typename T2 > o9<jj>R;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r?\hZ*|M  
  { @wYuc{%S  
  return (T2 & )r2; P[8`]=  
} _Wk!d3bsx  
} ; #`<|W5  
JdfjOlEb  
87>\wUJ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 K S,X$)9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hl?\P6   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _E:]qv  
.AWRe1?  
return l(i, j) = r(i, j); v\c.xtjI5x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bMxzJRrNg  
c3`X19'%fM  
  return ( int & )i; ka[]pY  
  return ( int & )j; C*/d%eHD  
最后执行i = j; n$ axqvG  
可见,参数被正确的选择了。 PLw;9^<  
p(v+j_ak  
^E{~{  
*'QD!Tc  
@Ej{sC!0T  
八. 中期总结 z./u;/:  
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: #Ji&.T^U/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F[l{pc "C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SH<Nt[8C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #QXB2x<*  
+K; X$kB  
&f|LjpMCf  
Xi6XV3G  
|bO}|X  
S$=])^dur  
九. 简化 7-'!XD!  
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。 e#0R9+"Ba  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /$%apci8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]}w ~fjq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {Tm31f(oD  
  +-*/&|^等 ](aXZ<,  
2. 返回引用。 5WP)na6"  
  =,各种复合赋值等 egYJ.ZzF0  
3. 返回固定类型。 b=wc-n A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mKvk6OC  
4. 原样返回。 -Z-|49I/mN  
  operator, @@# ^G8+l  
5. 返回解引用的类型。 ]pzf{8%  
  operator*(单目) f]qP xRw  
6. 返回地址。 {3i.U028]  
  operator&(单目) 0AZ Vc  
7. 下表访问返回类型。 ido'<;4>  
  operator[] ?N~rms e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xeIt7b?#  
  operator<<和operator>> Elo m_   
~Z=Q+'Hu0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Z7V 1e<E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %S. _3`A  
<2fZYt vt  
template < typename Left > %{Kp#R5E  
struct value_return Ev,>_1#Xm  
  { x<>#G~-  
template < typename T > %|I~8>m  
  struct result_1 yS0!#AG  
  { yrSmI)&%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5hr$tkk L  
} ; X/}kNW!q  
2y>~<S  
template < typename T1, typename T2 > Nz'fMdaX,  
  struct result_2 H!y1&  
  { -lQ8 &eB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @!=q.4b  
} ; hbl:~O&a/  
} ; 7v]>ID  
j2#RO>`,I  
fZw/kjx@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FO<PMK   
&xo_93  
下面我们来剥离functor中的operator() I q]+O Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F0qpJM,  
s!:'3[7+  
return l(t) op r(t) dY5 m) ?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RP9#P&Qk  
return op l(t) JfGU3d*c  
return op l(t1, t2) J&CA#Bg:w  
return l(t) op _C2iP[YwQ{  
return l(t1, t2) op >x9@ if  
return l(t)[r(t)] wW EnAW~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] : E[\1  
Q"7vzri  
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: />Kd w  
单目: return f(l(t), r(t));  `fMdO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a> qB k})  
双目: return f(l(t)); U2<8U  
return f(l(t1, t2)); f@yInIzRJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 6C k 3tCr  
 PgI H(  
struct meta_divide 0Lb:N]5m8  
  { yhm6%  
template < typename T1, typename T2 > TS4Yzq,f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cQ}3? v  
  { ZZq]I  
  return t1 / t2; uaghB,i'n  
} y/i{6P2`,D  
} ; |?A:[C#X  
=D;n#n7  
这个工作可以让宏来做: USd7g Oq(  
C- 5QhD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4N6JKS  
template < typename T1, typename T2 > \ M/?eDW/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9Xl[AVs:M  
以后可以直接用 sbv2*fno5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *!oV?N[eA'  
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 HOt,G _{  
(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。。。) Jlp nR#@  
q7z`oK5  
cY mgJBG  
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 FD'yT8]"  
U}T{r%9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hXnfZx%  
class unary_op : public Rettype B/O0 ~y!n  
  { L:j3  
    Left l; V82HO{ D  
public : &cGa~#-u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JAx0(MZO  
7+9o<j@@o  
template < typename T > :a/l9 m(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _mWVZ1P  
      { ^XX_ qC'1  
      return FuncType::execute(l(t)); @U+#@6  
    } | |"W=E  
j)ME%17  
    template < typename T1, typename T2 > 4mjlat(d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 71n3d~!O>  
      { A^ofs*"Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7Q^p|;~a  
    } j*\oK@  
} ;  .0YcB  
KFg q3snH  
?;VsA>PV  
同样还可以申明一个binary_op ]ur?i{S,  
C(8VXtx_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FI,K 0sO/|  
class binary_op : public Rettype 9(3]t}J5 d  
  { J#W*,%8O  
    Left l; EXMW,  
Right r; Mz6\T'rC  
public : vHZq z<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E.%V 0}  
R_D&"&   
template < typename T > )T6:@n^]h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fMIRr5  
      { D]o=I1O?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NH;e|8  
    } f&j\gYWq  
A9lw^.  
    template < typename T1, typename T2 > eC"k-a8j+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -4[eZ>$A|  
      { 4E2#krE%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NN#k^[i1  
    } Gphy8~eS  
} ; n }b{u@$  
XV/7K "  
~s-bA#0S  
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 7]} I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R?zlZS.~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W[I$([  
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。 #|K{txC   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tm/=Oc1p  
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。。。 X-tw)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  )ut$644R  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -RJ~Sky[  
下面是修改过的unary_op =igTY1|af  
^vxx]Hji  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,,H;2xYf  
class unary_op F!3p )?  
  { :pM)I5MN[  
Left l; WH4rZ }Z`  
  0$ON`Vsu|  
public : &@,lF{KTL  
ZJF"Yo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %%F, G  
Ell14Iki  
template < typename T > 'z^'+}iyv  
  struct result_1 #8sy QWlG  
  { =@ acg0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -<g[P_#  
} ; e`co:HO`#  
e/cHH3 4  
template < typename T1, typename T2 > rrR"2WuGO  
  struct result_2 <o9AjASv\,  
  { :8(jhs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |fywqQFq  
} ; bfpeK>T  
3b\s;!  
template < typename T1, typename T2 > ;e*okYM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q>\ Ho'  
  { A1F$//a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dt<MEpbur  
} $ K+| bb  
{ TI,|'>5[  
template < typename T > `y61Bz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L){V(*K '  
  { c]Gs{V]\  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2z*}fkJ  
} Z'`\N@c#  
gm pY[  
} ; `*[\b9>  
)^BZ,e  
f,i2U|1pbj  
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 K\KQ(N8F  
好啦,现在才真正完美了。 kkfBVmuW  
现在在picker里面就可以这么添加了: k-a1^K3  
I{[}1W3]W  
template < typename Right >  5k@T{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R(pQu! K4  
  { P>u2""c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )5n0P Zi  
} \9@}0}%`  
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。 vs$h&o>|  
%E/#h8oN{  
y9?*H?f,  
Go1xyd:k  
R<_VWPlj  
十. bind 2q]ZI  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Zyr| J!VF  
先来分析一下一段例子 ovOV&Zt  
QVRQUd  
#'O9Hn({  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :%33m'EV}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  H{yBD xw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "!(@MfjT  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lz6CK  
我们来写个简单的。 n|?sNM<J3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zRmVV}b  
对于函数对象类的版本: =$+0p3[r  
wl%ysM| x  
template < typename Func > m' S{P:TK  
struct functor_trait % >a /m.$  
  { g33Y$Xdk  
typedef typename Func::result_type result_type; :R=7dH~r  
} ; ]hy@5Jyh  
对于无参数函数的版本: Du +_dr^4  
JL!^R_b&c  
template < typename Ret > lK/4"&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,aD~7QX1:  
  { J zFR9DEt  
typedef Ret result_type; v FQ]>n X  
} ; .SmG)5U]  
对于单参数函数的版本: 88<d<)7t  
yPT o,,ca=  
template < typename Ret, typename V1 > A$7K5   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J"< h#@`  
  { FeS ,TQ4j  
typedef Ret result_type; }f_@@#KB?  
} ; ^t71${w##  
对于双参数函数的版本: J @~g>   
o3\^9-jmp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6iXV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wSCI?  
  { +w(6#R8u5  
typedef Ret result_type; \!jz1`]&{  
} ; IY6Qd4157  
等等。。。 TD*AFR3Oz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^tSwAanP\  
h?;03>6A&]  
template < typename Func > RTvOaZ  
struct func_return (e~9T MY  
  { AxH`4=3<  
template < typename T > ~|, "w90  
  struct result_1 6AdUlPM  
  { x5xMr.vm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pzd!"Gl9  
} ; rNicg]:\x  
/=l!F'  
template < typename T1, typename T2 > l&e{GHz  
  struct result_2 O(-6Zqk8Q  
  { ^8bc<c:P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jj;TS%  
} ; %Qb}z@>fJk  
} ; D3,)H%5.y  
jTNt!2 :B  
6 <`e]PT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %Jd!x{a`>A  
E_$nsM8?  
template < typename Func, typename aPicker > ~ArRD-_t  
class binder_1 a%a0/!U[  
  { >dgq2ok!u  
Func fn; zsd<0^ p\{  
aPicker pk; _qk&W_u  
public : \(=xc2  
G\5Bdo1g  
template < typename T > of7p~{3H  
  struct result_1 6&6dd_K(  
  { {|OXiRm'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S76MY&Vx23  
} ; -qvMMit%7  
D-t!{LA  
template < typename T1, typename T2 > 8 l= EL7  
  struct result_2 ^*UtF9~%n  
  { ToKG;Ff4b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w'_|X&@H  
} ; fWWB]h  
GV ) "[O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }#M>CNi'PU  
#H |p)2k  
template < typename T > d:vc)]M>f{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ndT_;==  
  {  !a\HdQ  
  return fn(pk(t)); 3}3b@:<  
} Uc ,..  
template < typename T1, typename T2 > a{}#t}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ps8tr:T^=  
  { 'r_Fi5[q  
  return fn(pk(t1, t2)); 7@e}rh?N-|  
} ;o;ak.dTt  
} ; #u+qV!4  
Y=_*Ai  
g] ]6)nT  
一目了然不是么? =+?OsH v  
最后实现bind s S3RK  
W?!rqo2SP  
Hi$N"16A5z  
template < typename Func, typename aPicker > 3m4 sh~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n"}*C|(k  
  { bUM4^m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5A 5t  
} Btr>ek  
_akjgwu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sKs`gi2  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 SS8$.ot  
./.aLTh  
十一. phoenix P|lDW|}D@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G;pmR^  
IZ^:wIKo{  
for_each(v.begin(), v.end(), ]B~ (yh  
( +O8zVWr  
do_ u#y)+A2&!  
[ T*C F5S  
  cout << _1 <<   " , " Z!fbc#L6  
] ypemp=+(r  
.while_( -- _1), -`z%<)!Y  
cout << var( " \n " ) >o`+j$j  
) UH+#Nel+!  
); qkp0'f*}  
$T66%wX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: o /1+ }f  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0Y0`$   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nra)t|m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -k2|`t _  
?|}qT05  
7h41E#  
template < typename Cond, typename Actor > 9B83HV4J  
class do_while T$<'ZC  
  { #D?w,<_8,  
Cond cd; tu{paQ  
Actor act; aTvLQ@MQ  
public : }y J,&N'p  
template < typename T > ^'Rs`e  
  struct result_1 9jx>&MnWs  
  { M$>Nd6,@N  
  typedef int result_type; z?kE((Ey  
} ; $nIE;idk  
)"{}L.gC6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ''!j:49  
>zw@!1{1  
template < typename T > K)[\IJJM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kVt/Hhd9  
  { <HS{A$]  
  do MYz!zI  
    { eAjR(\f>  
  act(t); 63$`KG3  
  } lZ2g CZ  
  while (cd(t)); ]-a/)8  
  return   0 ; [TqX"@4NS  
} u}_x   
} ; C8)s6  
usoyH0t!?  
-{z[.v.p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =JP Y{'VO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 on5\rY<I:@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1~2+w]-kU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P%vouC0W  
下面就是产生这个functor的类: Zn Rj}y  
@7Ln1v  
>Lo'H}[pF  
template < typename Actor > M)wNu  
class do_while_actor Rp:I&f$Hk/  
  { )Wt&*WMFXl  
Actor act; 9U3}_  
public : E(1G!uu<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CQ Ei(ty  
10r!p: D  
template < typename Cond > **AkpV)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U%#Vz-r  
} ; 4&e<Sc64  
maQxU(  
e8xNZG;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jJ2{g> P0P  
最后,是那个do_ xH,e$t#@@~  
0lOan  
0A8G8^T  
class do_while_invoker I)r6*|mz  
  { e85E+S%  
public : MAX?,- x  
template < typename Actor > 9q&~!>lt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /1.Z=@7  
  { TC=>De2;  
  return do_while_actor < Actor > (act); /Zx"BSu  
} SymlirL  
} do_; *] >R  
f/0k,~,*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B(eiRr3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T0b/txS  
最后来说说怎么处理break和continue gd7! +6  
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。 ~rXLb:  
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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