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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y HS/|-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S&l [z,  
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, %<O~eXY  
O\=Zo9(NHF  
1x##b [LC  
C^_m>H3b  
  class filler (*vBpJyz%  
  { e^;:iJS  
public : E}0g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1jBIi  
} ; ~-sG&u>  
M= 3w  
j-i>Jd7  
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: vq3:N'  
#Rs5W  
.*+jD^Gr  
q JtLJ<=1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2"}Vfy  
!lZ}kz0  
5~[][VV^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [T [] U   
5V/]7>b1  
F_/ra?WVH  
@x[A ^  
二. 战前分析 z.h;}QRJ,@  
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。 \j.l1O  
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 I^n,v) 8  
tblduiN   
]70ZerQ~L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^,f^YL;  
  /* --------------------------------------------- */ ESFJN}Q%0.  
vector < int *> vp( 10 ); '4M;;sKW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E 8$S0u;`  
/* --------------------------------------------- */ y5^OD63s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &b%2Jx[+  
/* --------------------------------------------- */ {C8IYBm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pP"j|  
  /* --------------------------------------------- */ 8aM\B%NGWi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P_p\OK*l]o  
/* --------------------------------------------- */ -M T1qqi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |v#D}E  
!N][W#:  
UbIUc}ge  
k3Puq1H  
看了之后,我们可以思考一些问题: @li/Y6Wh  
1._1, _2是什么? {z;K0  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0#m=76[b  
2._1 = 1是在做什么? E*,nKJu'r  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6u`$a&dR'l  
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。 A |U0e`Iw  
*.1#+h/]3  
8`1]#Vw  
三. 动工 xwwL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rmWs o b  
tef>Py  
\W=Z`w3  
i]@k'2N  
template < typename T > CeUXGa|C  
class assignment P{J9#.Zq&s  
  { MpJ\4D5G  
T value; V_n tS& 2o  
public : <7L-25 =  
assignment( const T & v) : value(v) {} Rz&}e@stl  
template < typename T2 > c@nh>G:y{&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xwHE,ykE  
} ; XJwgh y?(  
d6??OO=~>M  
^Q+z^zlC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z_A\\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X(8LhsP  
[ `_sH\  
4v{Ye,2  
k;SKQN  
  class holder &%(SkL_]  
  { 4N3O<)C)@  
public : SD@ 0X[  
template < typename T > w`M`F<_\:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b+f '  
  { 8$IUit h  
  return assignment < T > (t); i3$G)W  
} MhD=\Lpj\  
} ; z 9WeOs  
c]$$ap  
"WbKhE  
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: bB*cd!7y  
uG YH4  
  static holder _1; &wu1Zz[qcz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y$./!lVY  
_c:th{*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,K PrUM}  
而不用手动写一个函数对象。 9.#")%_p  
#8BI`.t)j  
 R; &k/v  
hD,|CQ  
四. 问题分析 7,uD7R_  
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。 [;:ocy  
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。 $kkL)O*"]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NH=@[t) P,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iex]J@=e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =n@\m <  
W,!7_nl"u  
五. 问题1:一致性 i!(5y>I_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| J?4dafkw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CalW J  
%*gg6Q  
struct holder |'x"+x   
  { {Dy,u%W?  
  // BmYX8j]  
  template < typename T > 0Xn,q]@Z  
T &   operator ()( const T & r) const pDhUD}1G  
  { ;DKJ#tS}"  
  return (T & )r; N{M25ucAHl  
} dAOJ: @y  
} ; 3e\IRF xzb  
^\yz`b(A0  
这样的话assignment也必须相应改动: ?T|0"|\"'  
EyBTja(4  
template < typename Left, typename Right > /{I-gjovy  
class assignment + kF%>F]  
  { cw0uLMqr`  
Left l; DC_k0VBn  
Right r; :TV`uUE  
public : LA/Qm/T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :vaVghN\  
template < typename T2 > Wu8zK=Ve(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fZnq5rTk"  
} ; Jv]$@>#  
wqzpFPk(  
同时,holder的operator=也需要改动: ;W\?lGOs{  
(_gt!i{h  
template < typename T > 13Q87i5B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X_,R!$wbg:  
  { 'coY`B; 8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +u&3pK>f  
} WWOjck #  
0&tr3!h\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yDRi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P{StF`>Y  
w:R#F( 'B  
return l(rhs) = r; FNo.#Z5+b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :6o|6MC!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7$IR^  
zzd PR}VG  
template < typename Tp > ?papk4w  
class constant_t w2lO[o~x}  
  { (eHTXk*V`  
  const Tp t; S&J5QZjC  
public : `/B+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z+zEH9.'  
template < typename T > }-9 c1&m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y*=Ipdj  
  { |U$ "GI  
  return t; zpzxCzU  
} PZ?kv4  
} ; k6RH]Ha  
ho^jmp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^D ;EbR  
下面就可以修改holder的operator=了 9}a&:QTHR  
4 DV,f2:R4  
template < typename T > K7i@7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2dbn~j0  
  { ,<s:* k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aH_FBY  
} k_gl$`A  
>CHb;*U  
同时也要修改assignment的operator() W"A3$/nq^  
6X4r2Vq  
template < typename T2 > BD]o+96qP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6k {gI.SG  
现在代码看起来就很一致了。 2 ksbDl}  
)/2TU]//  
六. 问题2:链式操作 j}fSz)`i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rQ&XHG>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。 W?[ C au-  
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。 ?t/\ ID  
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。 ln6=XDu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =hI;5KF  
TS=U%)Ik  
template < typename T > ;sx4w!Y,  
struct result_1 7E5 =Qx  
  { \i<7Lk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v(, tu/  
} ; Q6N?cQtOT  
pA_e{P/  
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: 152LdZevF  
2|NQ5OA0  
template < typename T > O&VA79\UO  
struct   ref {Wfwf  
  { z2#k /3%o=  
typedef T & reference; -*kZ2grLt  
} ; kN 0N18E  
template < typename T > /1Ss |.  
struct   ref < T &> g?cxqC<  
  { xokA_3,1F  
typedef T & reference; t{`krs``  
} ; /neY2D6  
:X}Ie P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bwJluJ, E  
E[BM0.#bZ  
template < typename T > Xc~BHEp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n_wF_K\h  
  { O]@s` w  
  return l(t) = r(t); IfY?P(P  
} SN[ar&I  
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。 P5GV9SA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Rh)%;  
`f <w+u  
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 `L!L=.}4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :z%Zur+n c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9`KFJx6D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b S'dXP  
最后的布局是: $0+&xJVn  
                Add Mf7 [@#$  
              /   \ b+L!p.:  
            Divide   5 `_BmVms  
            /   \ GXRW"4eF5  
          _1     3 {z9z#8`C;  
似乎一切都解决了?不。 BaMF5f+  
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。 >ZU)bnndA  
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。 +G,_|C2J  
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: _@ g\.7@0G  
X0]$Ovq(l  
template < typename Right > ]K%d   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,?+uQXfXR  
Right & rt) const #5iwDAw:|r  
  { $Yw~v36`t/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Lg7dJnf  
} &[N_{O|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `B$Pk0>5r  
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。 C 7YS>?^]  
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。 |qU~({=b  
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。 R0bgt2J  
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。 FL&L$#X  
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? <UTO\w%  
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: Zcg-i:@  
1 qp"D_h  
template < class Action > J*AYZS-tSE  
class picker : public Action v] m`rV8S[  
  { Yjl:i*u/  
public : 8A u W>7_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |;I"Oc.w^R  
  // all the operator overloaded yQ&C]{>TS  
} ; Ht@5@(W]I  
*qxv"PptX  
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。 itcM-?  
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: #/\Zo &V8  
fw a*|y;  
template < typename Right > S>Gb Jt(]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d@tNlFfS  
  { VJ1rU mO~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n;~'W*Ln0  
} Qo*OC 9E`  
1)f <  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >gl.ILo  
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。 o>&-B.zq  
y I[kaH"J  
template < typename T >   struct picker_maker 9! yDZ<s  
  { BL-7r=Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /2Ok;!.  
} ; def\=WyK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x&$8;2&.  
  { U8</aQLGF  
typedef picker < T > result; !FvL2L  
} ; J0o,ZH9  
<~u-zaN<W  
下面总的结构就有了: 3{TE6&HIa  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zy|h1 .gd  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z2-"NB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aY DM)b}  
至此链式操作完美实现。 =4OV }z=I  
#T8PgmR  
`3z6y& dmx  
七. 问题3 ^+kymZ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  xS="o  
G'wyH[ d/  
template < typename T1, typename T2 > &z>iqm"Ww  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eQMa9_  
  { "s@q(J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;{0%Vp{  
} ~y/qm [P  
"#h/sAIs  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }*vE/W  
+,)Iv_Xl$  
template < typename T1, typename T2 > t"5ZYa  
struct result_2 R?Ch8mW.!  
  { };f^*KZ=0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6zGeGW  
} ; ]H<}6}Gd  
<@y(ikp>  
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? `X B$t?xi  
这个差事就留给了holder自己。 /4upw`35]  
    c@KNyBy2  
Jn9 {@??  
template < int Order > 6.a|w}C`  
class holder; zXkq2\GHA  
template <> &egP3  
class holder < 1 > i 1GQ=@  
  { we kb&?  
public : s=Kz9WLy  
template < typename T > MVEh<_  
  struct result_1 ^,J>=>,1\  
  { 474 oVdGx  
  typedef T & result; 1k{H,p7  
} ; (@bq@0g  
template < typename T1, typename T2 > QoMa+QTuc  
  struct result_2 Rhw+~gd*F  
  { 7 4hRG~  
  typedef T1 & result; 6t'.4SR  
} ; -67!u;  
template < typename T > 3@1$y`SN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G\(*z4@Gz  
  { dki3(  
  return (T & )r; o ?aF  
} eu//Q'W  
template < typename T1, typename T2 > *g4Uo{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ![eipOX  
  { HaRx(p0  
  return (T1 & )r1; ~RV9'v4  
} gRZ!=z[&  
} ;  Gc;-zq  
>xXq:4l>}  
template <> 9j5B(_J^  
class holder < 2 > XMaw:Fgr  
  { z$VVt ?K  
public : GY"c1 KE$  
template < typename T > :J+ANIRI  
  struct result_1 jV<5GWq  
  { +^.xLTX`$  
  typedef T & result; Wxi;Tq9C@_  
} ; Q v},X~^R  
template < typename T1, typename T2 > g9IIC5  
  struct result_2 jPg[LZQ'  
  { 0QEcJ]Qb8  
  typedef T2 & result; TjpAJW@-  
} ; |:`)sx3@#  
template < typename T > lGJ&\Lv:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v2YU2-X[  
  { V3/OKI\o  
  return (T & )r; X @7:FzU9  
} .73sY5hdTN  
template < typename T1, typename T2 > x@x5|8:ga  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %Kh}6   
  { @}' ?o_/C  
  return (T2 & )r2; @k/|%%uP  
} ]puDqu5!  
} ; LwH+X:?i  
t{Ks}9B  
ft!D2M  
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> >。 J?jxD/9Yb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Iomx"y]9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -:Q"aeC5  
N_(-\\mq  
return l(i, j) = r(i, j); VuH }@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tn|H~iF{  
khQ fLA  
  return ( int & )i; `'pfBVBz  
  return ( int & )j; eGWwPSIp  
最后执行i = j; "M,Hm!j  
可见,参数被正确的选择了。 =~q$k  
`Y, Rk  
NYR:dH]N~d  
r_o\72  
xSq+>,b  
八. 中期总结 )H&ZHaO,_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }x_:v!G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r]S"i$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .EjjCE/v-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DH.CAV  
zXe]P(p<  
0bu!(Tpg7  
qR4-~ p 8  
vI(CX]o  
p1IN%*IV+o  
九. 简化 +}BKDEb  
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。 C *7x7|z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9q2x}  
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: cxIAI=JK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z\K-KD{Ad  
  +-*/&|^等 WqHp23  
2. 返回引用。 1([?EfC  
  =,各种复合赋值等 }#n d&ND  
3. 返回固定类型。 M0]J `fL@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XFi9qL^  
4. 原样返回。 2l~qzT-  
  operator, pQ8f$I#v  
5. 返回解引用的类型。 31p7oRzr  
  operator*(单目) g c<Y?a-  
6. 返回地址。 "rpP  
  operator&(单目) 3RI %OCGF  
7. 下表访问返回类型。 1WI^R lWd(  
  operator[] qGzF@p(p8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 66po SZR@  
  operator<<和operator>> k:&B b"  
]'z 5%'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `a@YbuLd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ls&-8  
NH'QMjL)  
template < typename Left > {$C"yksr  
struct value_return l4^MYwFR{O  
  { :6Gf@Z&+  
template < typename T > GvL\%0Ibx  
  struct result_1 p)~EG=p  
  { [] R8VC>Ah  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GwmYhG<{  
} ; u>V~:q\X  
`Zci <  
template < typename T1, typename T2 > v\5`n@}4  
  struct result_2 [MeFj!(  
  { JE;!~=   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cq$ _$jRx  
} ; WT1d'@LY  
} ; Q6CVMYT  
+,eF(VS!  
WogCt,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RuOse9  
<"7Wb"+  
下面我们来剥离functor中的operator() Pe@*')o*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pc;`Fz/`7  
)t$-/8  
return l(t) op r(t) U< "k -  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cfHtUv  
return op l(t) VzWH9%w  
return op l(t1, t2) '.7ER  
return l(t) op 2UTmQOm  
return l(t1, t2) op -LlS9[r0  
return l(t)[r(t)] 6N/6WrQEeg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6vg` 8  
_ F2ofB'  
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: 2WB`+oWox  
单目: return f(l(t), r(t)); c(s: f@ 1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @\U] hN?  
双目: return f(l(t)); $WsyAUl  
return f(l(t1, t2)); Crezo?  
下面就是f的实现,以operator/为例 1#|qT7  
W O'nW  
struct meta_divide QF$s([  
  { c']m5q39'  
template < typename T1, typename T2 > :{ai w?1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +O7GgySx  
  { HzAw rC  
  return t1 / t2; S|m|ulB  
} sLc,Dx"+  
} ; N <M6~  
 bDq<]h_7  
这个工作可以让宏来做: xr31< 4B  
{^R>H|~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Dt'bbX'edw  
template < typename T1, typename T2 > \ t* =i8`8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L^Fb;sJYI  
以后可以直接用 Gf-GDy\{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *d-JAE  
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 C-^8;xd  
(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。。。) r(g# 3i4Q  
N^'(`"J s  
xN!In-v[j;  
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 Xj<xen(  
4@M`BH`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9dva]$^:*1  
class unary_op : public Rettype }eSrJgF4M  
  { &3\3wcZ,q  
    Left l; jEL"Q?#  
public : 3s#/d,+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]ts^h~BZ$  
8>|<m'e^\r  
template < typename T > $|I hO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nHQWO   
      { !#PA#Q|cO  
      return FuncType::execute(l(t)); p &i+i  
    } MSe >1L2=  
AH^ud*3F  
    template < typename T1, typename T2 > IB^vEY!`6_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jM>;l6l  
      { m:cWnG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k8,s<m  
    } .RWq!Z=)3  
} ; _D8:p>=  
_TbvQ Y  
RG_6& A  
同样还可以申明一个binary_op }5}#QHF  
}-p-(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #r@>.S=U]  
class binary_op : public Rettype O{EbL5p  
  { M`?ATmYy  
    Left l; 8(* ze+8  
Right r; fbJa$  
public : =h/61Bl3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !#S"[q  
:#=B wdC  
template < typename T > VYQ]?XF3i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -#r=  
      { '^tC|)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gyc _B  
    } Sre:l'.  
GYV%RD#  
    template < typename T1, typename T2 >  y)3OQ24  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,W>-MPJn[8  
      { G~/*!?&z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1{G@'# (  
    }  k.\4<}  
} ; 4Td)1~zc3  
! )(To  
,t39~w  
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 Sb`SJ):x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fdgjTX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [o.#$(   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 X&A2:A 6\+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F`.W 9H3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 BfQ#5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0,6! 6>BOT  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) wIF)(t-):  
下面是修改过的unary_op >bg{  
hfs QAa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bUc ++M  
class unary_op hPt=j{aJ%<  
  { ^CB@4$!   
Left l; iN2591S  
  W2A!BaH%  
public : jK2gc^"t  
y 48zsm{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H`7T;`Yb  
UFeQ%oRa8  
template < typename T > }U**)"  
  struct result_1 )a$sx}  
  { }p*WH$!~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M+7jJ?n  
} ; kMg[YQ]OC  
ZC)m&V 1  
template < typename T1, typename T2 > `-5gsJ  
  struct result_2 35YDP|XZb  
  { _SQ]\Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $Y%,?>AL<  
} ; 3H%bbFy  
4!Lj\.!$  
template < typename T1, typename T2 > * K0aR!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZsGJ[  
  { N'?#g`*KW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +<WNAmh   
} Z;6?,5OSc  
3&B- w  
template < typename T > (>gb9n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <M\#7.](  
  { @y,>cDg  
  return OpClass::execute(lt(t)); E-#C#B  
} b3q&CJ4|  
/=KEM gI?  
} ; o1[[!~8e  
HyIyrUrYW  
`Nv7c{M^  
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 KnUVR!H|  
好啦,现在才真正完美了。 !Za yN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8/-hODoT_  
5B;;{GR  
template < typename Right > 9\%`/tJM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EHrr}&  
  { (_fovV=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aQ0pYk~(  
} ?qbq\t  
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。 ;6*$!^*w  
ne=CN!=  
;V84Dy#b  
{%6g6?=j  
,j eC7-tX  
十. bind <,Jx3y q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Oki{)Ssy  
先来分析一下一段例子 Dc0CQGx9b  
eU\_m5xl"  
&PFK0tY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )&ucX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M} Mgz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ME*A6/h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 S4 s#EDs  
我们来写个简单的。 </_.+c [  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0Q[;{}W}  
对于函数对象类的版本: eCG{KCM~_Z  
mnU8i=v0 A  
template < typename Func > p+${_w>pl{  
struct functor_trait 5`q#~fJ2  
  { 1?,C d  
typedef typename Func::result_type result_type; XjTu`?Na;  
} ; Xl E0oN~{  
对于无参数函数的版本: '|G8yojz  
[x -<O:r=P  
template < typename Ret > {N@Pk[!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G}@a]EGm  
  { Xi!e=5&Pa  
typedef Ret result_type; ~Sx\>wBlc  
} ; 6ck%M#v  
对于单参数函数的版本: k{cPiY^  
dyB@qh~H  
template < typename Ret, typename V1 > i$CF*%+t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;dTxQ_:  
  { bl#6B.*=  
typedef Ret result_type; %Hu.FS5'  
} ; #j"GS/y"  
对于双参数函数的版本: v(P <_}G  
m1M6N`f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6+:;M b_S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 593!;2/@  
  { ,Uy;jk  
typedef Ret result_type; X=Jt4 h 9  
} ; D0h6j0r 5  
等等。。。 qpq(<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t"YN:y8-  
#{J+BWP\o  
template < typename Func > C2 yJ Xi`$  
struct func_return ^,` L!3  
  { c-4z8T#M^  
template < typename T > q&^H" fF  
  struct result_1 6Ia[`x uL  
  { 3=%G{L16-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CW+gZ!  
} ; uFFC.w  
`)Y 5L}c=  
template < typename T1, typename T2 > j3j^cO[8v  
  struct result_2 {d> 6*b  
  { cvYKZB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :c(#03w*C  
} ; l0tFj>q"  
} ; t;_1/ mt  
(*\y  
LdnTdh?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @@=,bO  
w{GEWD{&  
template < typename Func, typename aPicker > V OT9cP^6  
class binder_1 /buj(/q^#  
  { nPH\Lra  
Func fn; $9Gra#  
aPicker pk; !(y(6u#  
public : Bf" ZmG9  
Q+Eqaz`  
template < typename T > uxL3 8d]  
  struct result_1 1yTw*vH F  
  { T#HF! GH]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .`oKd@I*"  
} ; j?VHR$  
ed#>q;jX  
template < typename T1, typename T2 > ?<^^.Si  
  struct result_2 n;y[%H!g  
  { #z}0]GJKj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m/`L3@7Tt  
} ; EF;B)y=  
@.pr}S/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4I2#L+W  
r>G||/Z  
template < typename T > H7f  Xg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \U'*B}Sz  
  { PmT<S,}L  
  return fn(pk(t)); o%K1!'  
} pE$*[IvQ'  
template < typename T1, typename T2 > y8]vl;88yY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~eUv.I/  
  { ^c| 0?EH  
  return fn(pk(t1, t2)); m~F ~9&  
} 0\+$j5;  
} ; c$_}   
4x.I"eW~&  
lE3&8~2   
一目了然不是么? 7r pTk&`  
最后实现bind &09G9GsnQ  
7>-99o^W  
l s%'\}  
template < typename Func, typename aPicker > 6L2Wv5C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E&Sr+D aPD  
  { @== "$uRw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VYrs4IFT$  
} A$?o3--#]G  
TBgiA}|\D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fqn;,!D?9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 g^^^fKUp)  
b)T6%2  
十一. phoenix ~}Z{hs)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B&}lYo  
@FN1o4&3  
for_each(v.begin(), v.end(), iu{QHjZK(  
( lLEEre  
do_ {wD "|K  
[ P5'VLnE R{  
  cout << _1 <<   " , " ?l`|j*  
] \*c=bz&l  
.while_( -- _1), s*vtCdrE.  
cout << var( " \n " ) Sf t,$  
) ")w~pZE&+  
); AS lmW@/9v  
~)5k%?.  
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: q2M%AvR  
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 N]G`]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .G|U#%"6x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o^u}(wZ{  
=E&1e;_xlE  
Nl{on"il  
template < typename Cond, typename Actor > mHNqzdaa  
class do_while ~~#/jULbV  
  { v=D4O.  
Cond cd; UO-,A j*wW  
Actor act; axv-U dE;  
public : "rw'mogRL  
template < typename T > 7Q aZ|\c  
  struct result_1 A$TF a:O|  
  { Q|Nw @7$`  
  typedef int result_type; >8injW3 52  
} ;  8vUq8[[  
"p&4Sn3T2?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Vtk}>I@%  
%3q7i`AZ  
template < typename T > RR>G}u9 np  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M,SIs 3  
  { ^!SwY_>  
  do = Ru q  
    { !1P<A1K  
  act(t); t0)hd X  
  } Ev&aD  
  while (cd(t)); ^1XnnQa  
  return   0 ; ~bfjP2 g  
} l{. XhB  
} ; Qa1G0qMEIF  
Vje LPbk)  
&l W~ot1,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P2 +^7x?  
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。 xic&m5j m  
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。 Q5;EQ .#  
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。 ?<soX8_1  
下面就是产生这个functor的类: 5 Praj  
>F/5`=/'h  
j7C&&G q  
template < typename Actor > g+=f=5I3  
class do_while_actor @T{I;8S  
  { {|tMN,Z  
Actor act; $HV`bJ5!L*  
public : 5I5#LQv0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I@q4D1g  
ae] hCWK  
template < typename Cond > J(`(PYo\i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aMyf|l.  
} ; ~-NlTx  
d C6t+  
UujKgL4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OI)/J;[-e  
最后,是那个do_ {-s7_\|p(  
MG$Df$R  
#:nds,   
class do_while_invoker !^w}Sp  
  { }vQ Y+O  
public : R<ZyP~  
template < typename Actor > -)E6{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +Z/aG k;  
  { 1$uO%  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9K#U<Q0b'  
} )7iYx{n  
} do_; @. KFWAm  
fMZc_dsW9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g=kuM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L(3} H,t  
最后来说说怎么处理break和continue [1.>9ngj  
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。 ](^BQc  
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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