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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 25-h5$s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AH5;6Q  
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, zU+q03l8Ur  
0 }od Q#  
$*iovam>^]  
/*,_\ ;  
  class filler ktx| c19  
  { D_0Vu/v  
public : /OzoeI t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =3w;<1 ?'  
} ; 9 %4:eTcp  
 ;tZQ9#S  
^PezV5(  
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: 4fC:8\A  
?SElJ? Z  
`HkNO@N[  
$=N?[h&4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /B~[,ES@1  
J:glJ'4E  
,r;xH}tbi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n"6L\u  
XDPgl=~  
(H !iK,R  
l[ $bn!_ e  
二. 战前分析 w,FPL&{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &4S2fWx  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 L}Y.xi  
jJNCNH*0  
y"q>}5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _7<{+Zzm  
  /* --------------------------------------------- */ jxkjPf?  
vector < int *> vp( 10 ); s{yw1:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %}VH5s9\  
/* --------------------------------------------- */ D4[t^G;J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z77>W}d  
/* --------------------------------------------- */ }0Ns&6)xG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aYb97}kI  
  /* --------------------------------------------- */ DJ:'<"zH7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); poxF`a6e+  
/* --------------------------------------------- */ G_S>{<[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G#7(6:=;,`  
ud$-A  
E6-*2U)k+  
M lR~`B}m  
看了之后,我们可以思考一些问题: /z*Z+OT2  
1._1, _2是什么? O.(2  
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。 * /n8T]s  
2._1 = 1是在做什么? _<F)G,=  
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。 4A!]kj 5T  
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。 jTcv&`fAz  
ZDW=>}~_y  
;x/eb g  
三. 动工 lnyfAq}w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y -a   
<SI|)M,, 3  
V+O,y9  
6~x'~T  
template < typename T > 2]]v|Z2M4  
class assignment P$#:$U @  
  { PVBz~rG  
T value; ~E7IU<B  
public : =,#--1R7g  
assignment( const T & v) : value(v) {} d/&> `[i  
template < typename T2 > I1U2wD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?Z7QD8N  
} ; Tz,9>uN  
-PE_qZ^  
Zob/H+]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hcj}6NXc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tO3R&"{  
S-7&$n  
_NsEeKU  
K8sRan[4}  
  class holder ~I@ls Ch  
  { W-n4w Ij"  
public : fx{8ERo  
template < typename T > k~"E h]38  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *(F`NJ 3  
  { WYUDD_m  
  return assignment < T > (t); mOsp~|d  
} =Nxkr0])!  
} ; WQ.0}n}d  
1*TbgxS~W  
F+V!p4G  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L>h8>JvQ  
nTEN&8Y>R  
  static holder _1; Gs,:$Im  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -V|"T+U  
%'=*utOxy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zXn-E  
而不用手动写一个函数对象。 PC#^L$cg}  
#_wq#rF  
:pqUUZ6x&  
,KW Q 6  
四. 问题分析 -Lh7!d  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 :hX[8u  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 J, 9NVw$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 27e!KG[&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 FvxM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E^axLp>(I  
>%j%Mj@8q|  
五. 问题1:一致性 J~k9jeq9  
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?| 5 8bW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Rqh5FzB>  
W&?Qs=@  
struct holder  <OMwi9  
  { "<!U  
  // aixX/se  
  template < typename T > *9aJZWf>V  
T &   operator ()( const T & r) const $v|W2k  
  { o8bdL<  
  return (T & )r; ^}_Ka//k  
} WTJ 0Q0U  
} ; 1`&`y%c?B  
hxO}'`:  
这样的话assignment也必须相应改动: bO=|utpk  
h+FM?ct6}  
template < typename Left, typename Right > &0F' Ca  
class assignment `@/)S^jBau  
  { HeRi67  
Left l; o}OY,P  
Right r; wGc7  
public : cuhp4!!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \H fAKBT  
template < typename T2 > ]ordqulq1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c{1;x)L  
} ; ^,>w`8  
o|kykxcq  
同时,holder的operator=也需要改动: P0m3IH)  
xh;V4zK@`  
template < typename T > e5|lz.o;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #).$o~1ht!  
  { fjh|V9H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C$OVN$lL`8  
} 2%W;#oi?  
H3A$YkK [  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2r, c{Ah@D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UlYFloZ  
@r TB&>`  
return l(rhs) = r; b(Nv`'O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 mlnF,+s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UerbNz|  
`^bP9X_a  
template < typename Tp > cm< #zu3~S  
class constant_t 8>&@"j  
  { m8q4t ,<J  
  const Tp t; va6Fp2n<1*  
public : .uuhoqG0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EuK}L[Kl  
template < typename T > b3ohTmy4(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YV O$`W^N  
  { mptFd  
  return t; /Z:j:l  
} No^gKh24  
} ; `2mddx8  
x< A-Ws{^V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -NBVUUAgN  
下面就可以修改holder的operator=了 V(MYReaPC]  
f[@96p ?a[  
template < typename T > v"USD<   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )9]a  
  { ".?4`@7F\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XUqorE  
} Eb8pM>'qM  
//R"ZE@d\  
同时也要修改assignment的operator() 8 #_pkVQw:  
O=B =0  
template < typename T2 > M3(N!xT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fF@w:;u  
现在代码看起来就很一致了。 ;qshd'?*  
`Ij@;=(  
六. 问题2:链式操作 ^q:-ZgM>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b}[S+G-9W  
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。 3Z!%td5n  
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。 !GcBNQ1p+7  
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。 _olQ;{ U:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y>I2}P  
l5[5Y6c>  
template < typename T > 2Ez<Iw  
struct result_1 E9:@H;Gc  
  { ^/f~\ #R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gjS|3ED  
} ; '!HTE` Aj  
po| Ux`u  
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: K@JZ$  
W__ArV2Z_  
template < typename T > #@R0$x  
struct   ref B `(jTL  
  { Q+:y  
typedef T & reference; ] ; w 2YR  
} ; P`Np +E#I  
template < typename T > %Bs. XW,  
struct   ref < T &> 2~4:rEPJ:  
  { AZj&;!}  
typedef T & reference; C/kf?:j  
} ; ~iL^KeAp   
uo9#(6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q]ersA8 V>  
dSM\:/t  
template < typename T > F.9}jd{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hZ&KE78?  
  { Pfd1[~,  
  return l(t) = r(t); FuhmLm'p  
} 0=Z[6Q@:  
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。 YF%gs{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &>sbsx\y  
As:O|!F  
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 *dl hRa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8&<mg;H,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jK|n^5\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J4Gzp~{  
最后的布局是: Q6h+.  
                Add PL/g| ;  
              /   \ -F5B Jk  
            Divide   5 honh 'j  
            /   \ $0])%   
          _1     3 iT]t`7R  
似乎一切都解决了?不。 Rh>B# \  
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。 $7x2TiAL  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 s8h*nZ)v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <b 5DX  
#:K=zV\  
template < typename Right > 8z=# 0+0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _$~>O7  
Right & rt) const 7J'%;sH  
  { tl#sCf!c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c6h?b[]  
} <,i4Ua  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5'2kP{;  
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。 KC/O EJ`  
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。 {6i|"5_j  
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。 #;[G>-tC  
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。 [vg&E )V  
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? oC0ndp~+&  
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: TnrBHaxbo4  
;mQj2Bwr  
template < class Action > A5<t>6Y  
class picker : public Action _CwTe=K}  
  { c=! >m  
public : 9&+]YY CS-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K<S3gb?0  
  // all the operator overloaded c-w #`  
} ; <BR^Dv07U  
`fv5U%  
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。 fzsy<Vl",  
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: 9"~ FKMN  
Q,U0xGGz  
template < typename Right > D An2Pqf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \"lz,bT  
  { HC iRk1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V_7\VKR  
} {j2V k)\[i  
mLCD N1UO{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }b_Ob  
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。 U^m#!hp  
[WwoGg*)mn  
template < typename T >   struct picker_maker #2tmi1 ya  
  { _w^,j"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @G5T8qwN  
} ; VjQ&A#   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E7Lqa S  
  { gV_v5sk  
typedef picker < T > result; q*I*B1p[m  
} ; c 1YDln  
"@Vyc6L  
下面总的结构就有了: [F-R*}&x  
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。 xyL"U*  
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。 zv]ZEWVzc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qTsy'y;Z  
至此链式操作完美实现。 { I#>6  
65EMB%  
(_FU3ZW!  
七. 问题3 O( ^h_  
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。 rT2Njy1  
gInh+XZs  
template < typename T1, typename T2 > * EWWN?d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JP#S/kJ%3  
  { yl[I'fX66  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  -WC0W  
} j|!,^._i  
(< +A  w7  
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: (Pc>D';{S  
Fh#QS'[  
template < typename T1, typename T2 > $/wm k7T  
struct result_2 e]4$H.dP  
  { 2<D| {  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $ XjijD9R  
} ; \n<! ld  
VLuHuih  
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? 5m8u:6kQu  
这个差事就留给了holder自己。 )/RG-L  
    4'QX1p  
q G%Y& P  
template < int Order > x|O7}oj  
class holder; U5Hi9fe  
template <> ]]j^  
class holder < 1 > yE}\4_0I/  
  { YR?Y:?(  
public : T$;S   
template < typename T > g=Z52y`N<  
  struct result_1 25>R^2,LiE  
  { * %D_\0;  
  typedef T & result; %"WENa/t  
} ; ifD WN*k6  
template < typename T1, typename T2 > nPyn~3  
  struct result_2 h;V 4|jM  
  { $|K: 9  
  typedef T1 & result; ,L ig6Z`  
} ; |ADf~-AY  
template < typename T > wJC[[_"3 I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D$l!lRu8+L  
  { sq|\!T  
  return (T & )r; ^{M$S0g|N  
} P:{Aq n~zR  
template < typename T1, typename T2 > WvfP9(-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J"aw 1  
  { ZHTi4JY  
  return (T1 & )r1; 1T!o`*  
} .S//T/3O]Q  
} ; s"jvO>[  
M}8P _<,  
template <> #9,8{ O"  
class holder < 2 > -1Q24jrO-  
  { Xm#W}Y'  
public : Xg dBLb  
template < typename T > /4x\}qvU  
  struct result_1 Q y qOtRk  
  { Kd:l8%+  
  typedef T & result; %o?)`z9-  
} ; D Q.4b  
template < typename T1, typename T2 > A5nggg4  
  struct result_2 u W]gBhO$O  
  { _vTr?jjfK  
  typedef T2 & result; 5r5on#O&  
} ; P@v"aa\@2)  
template < typename T > 5wue2/gl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 78l);/E{v  
  { $1.-m{Bd  
  return (T & )r; HVa9b;  
} V0;"Qa@q  
template < typename T1, typename T2 > 7_\G|Zd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !v8R(  
  { Q.N!b 7r7  
  return (T2 & )r2; 4R'CL N |t  
} Ul8HWk[6Iw  
} ; 1KZigeHXI  
oJa}NH   
#Z1%XCt  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z|pt)Xl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z/\OtYz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Mt.Cj;h@^[  
T AG@Ab  
return l(i, j) = r(i, j); wV )\M]@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ph^1Ko" 2  
3Q,&D'];[  
  return ( int & )i; (OiV IH  
  return ( int & )j; CnZ!b_J  
最后执行i = j; cN@_5  
可见,参数被正确的选择了。 2;gvo*k  
v]EMJm6d|  
7Fj8Mp|  
Y_CYx  
f1vD{M ;  
八. 中期总结 }+@!c%TCx~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l8G1N[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?^U?ua6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ar<5UnT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NtM>`5{?  
30v xOkS  
@&?(XY 'M%  
}uma<b  
:i&]J$^;  
,7d/KJ^7  
九. 简化 F^GNOD3J  
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。 $b`nV4p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~dS15E4-Pp  
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: e@P(+.Ke  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~cc }yDe  
  +-*/&|^等 4EM+Ye  
2. 返回引用。 xt}.0dC!/%  
  =,各种复合赋值等 O}i+ 1  
3. 返回固定类型。 _eGYwBm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C:J frg`  
4. 原样返回。 %,WH*")  
  operator, GL?b!4xx  
5. 返回解引用的类型。 @)d_zWE  
  operator*(单目) LK DfV  
6. 返回地址。 fg LY{  
  operator&(单目) M P8Sd1_=  
7. 下表访问返回类型。 Hs)Cf)8u  
  operator[] ?z>J7 }w*=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DKf(igw  
  operator<<和operator>> j""ZFh04  
$ 64up!  
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。 *QQeK# $s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /0}Z>i K  
x=cucZ  
template < typename Left > i D9 */  
struct value_return ]In7%Qb  
  { V8/4:Va7 s  
template < typename T > SMrfEmdH+  
  struct result_1 z% bH?1^o  
  { 3O,nNt;L{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UN'n~d @~  
} ; v,iZnANZ&P  
8?iI;(  
template < typename T1, typename T2 > @ eJ8wf]  
  struct result_2 a,Pw2Gcid  
  { H$Kc~#=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JlYZ\  
} ; @<P2di  
} ; n~UI 47  
wH?)ZL  
+ ,Krq 3P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l/={aF7+  
D^4nT,&8  
下面我们来剥离functor中的operator() Oa/zE H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P<IDb%W  
TVcA%]y{;  
return l(t) op r(t) E !ndXz 59  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o MJ `_  
return op l(t) eyK xnBz  
return op l(t1, t2) X.>=&~[  
return l(t) op X7!q/1$J  
return l(t1, t2) op HThZ4Kg+  
return l(t)[r(t)] w W\[#Ku  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Zp)=l Td  
$w*L' <  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: O q$_ q  
单目: return f(l(t), r(t)); jRjeL'"G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "r46Rfa  
双目: return f(l(t)); RiQ ]AsTtl  
return f(l(t1, t2)); (6$ P/k8  
下面就是f的实现,以operator/为例 6C2~0b   
]JkEf?;.  
struct meta_divide u{DEOhtI4  
  { estiS  
template < typename T1, typename T2 > BP9#}{kE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %rb$tKk  
  { 9nN1f@Y  
  return t1 / t2; 36{GZDGQ  
} >[Vc$[62  
} ; ;p+'?%Y}  
N`Q.u-'  
这个工作可以让宏来做: 5hmfdj6  
\'Ae,q|w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *,JE[M  
template < typename T1, typename T2 > \ {V/>5pz4e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yU!1q}L!  
以后可以直接用 AY5iTbL1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6C&&="uww  
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 ai-s9r'MI?  
(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。。。) 7}VqXUwabx  
:m<&Ff}  
rhc+tR  
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 |BFzTz,o  
u0L-xC$L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YTa g|If  
class unary_op : public Rettype ^($'l)I  
  { d9$RmCHe}  
    Left l; J[<Zy^"Y;  
public : FL{?W(M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r>fGj\#R =  
{]+t<  
template < typename T > SyVGm@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wu{=QjgY  
      { eMRH*MyD  
      return FuncType::execute(l(t)); B`mJT*B[  
    } U|3!ixk>>w  
sm-[=d%@L  
    template < typename T1, typename T2 > 83c2y;|8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QP%_2m>yhl  
      { r+bGZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -~{Z*1`,  
    } U=bx30brh%  
} ; >S I'Q7k  
M,fL(b;2  
n.+'9Fj  
同样还可以申明一个binary_op wS}c \!@<,  
LH4A!a]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :$"{-n  
class binary_op : public Rettype Y_CVDKdcY  
  { V^,gpTyv*  
    Left l; _4N.]jr5  
Right r; mU-2s%X<.^  
public : w5 .^meU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G[mqLI{q  
/Q3>w-h  
template < typename T > ~W21%T+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - UkK$wP5  
      { =#u4^%i)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -i8KJzPL f  
    } `0NU c)`  
/u$'=!<b;  
    template < typename T1, typename T2 > >T[/V3Z~K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KdCrI@^  
      { Xd+H()nR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vb=]00c  
    } ~Y/A]N86,  
} ;  tA#$q;S  
*|=D 0  
k K=VG< :M  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ;}+M2Ec51  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8@rYT5e3c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'o IE:#b  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 zufphS|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y5sH7`2+5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 tLOGj?/r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  Gk~aTO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r)|~Rs!y,  
下面是修改过的unary_op 2uEI@B  
T!H(Y4A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > } [#8>T  
class unary_op XN<!.RCw  
  { Z^V;B _  
Left l; DKS1Sm6d0  
  j~N*TXkC  
public : H=BI%Z  
s^zlBvr|.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I#MPJ@*WT  
fo,0NxF9  
template < typename T > Ixn|BCi60A  
  struct result_1 *W8n8qG%T  
  { ZhY{,sy?QO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0i\>(o  
} ; 5}G_2<G  
BHY-fb@R]H  
template < typename T1, typename T2 > M Z"V\6T]  
  struct result_2 sa+ JN^[X  
  { lf`ULY4{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t5E$u(&+'B  
} ; :XY%@n  
~Fb@E0 }!  
template < typename T1, typename T2 > |X=p`iz1&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qefp3&ls  
  { Gt*<Awn8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :z8/iD y  
} zh2<!MH  
wK2$hsque  
template < typename T > QT+kCN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const US)i"l7:H*  
  { us.[wp'Sh  
  return OpClass::execute(lt(t)); C[,h!  
} ^Z)7Z% O  
W$jRS  
} ; )"\= _E#  
~a_hOKU5  
1T#-1n%[k(  
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 DPf].i#  
好啦,现在才真正完美了。 cI[i v  
现在在picker里面就可以这么添加了: gqv+|:#  
IER;d\_V<  
template < typename Right > G T~rr*X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const } `L;.9  
  { =-oP,$k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yr},pB  
} p^Ey6,!8]D  
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。 m u9,vH  
@2"uJ6o  
Ct `)R  
O h e^{:  
(.$$U3\  
十. bind 5{yg  
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。 }$<v  
先来分析一下一段例子 Z><+4 '  
C5(XZscq  
x9F *$G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Vl$RMW@Ds  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~EmK;[Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |\Gkhi>;  
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。 N $>Ml!J  
我们来写个简单的。 ulALGzPh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \'=svJ   
对于函数对象类的版本: )F hbN@3  
VJ#ys _W  
template < typename Func > tfHr'Qy BC  
struct functor_trait nrE.0Ue1  
  { cWnEp';.  
typedef typename Func::result_type result_type; y3( ~8n  
} ; rWWp P<  
对于无参数函数的版本: "zw{m+7f,  
]iTP5~8U  
template < typename Ret > ;LgMi5dN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T ^eD  
  { ]foS.D,  
typedef Ret result_type; ,sj(g/hg  
} ; c k[uvH   
对于单参数函数的版本: )P R`irw  
1?)h-aN  
template < typename Ret, typename V1 > %ly&~&0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bo/U5p  
  { R}(Rv3>Xx  
typedef Ret result_type; u L v  
} ; ,r3`u2)  
对于双参数函数的版本: EQoK\.; G~  
I.t)sf,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DBy%"/c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PM@_ZJ 'x  
  { lrPIXIM  
typedef Ret result_type; NfQ QJ@*  
} ; 6-$95.Y2  
等等。。。 t(UBs-t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -c8h!.Q$  
 uWMSn   
template < typename Func > .HTRvE`X  
struct func_return k_1;YO BF  
  { D Q4O  
template < typename T > 7&etnQJ{  
  struct result_1 CNV^,`FX  
  {  {y{O ze  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b!-=L&V  
} ; xGOmvn^lQ  
v#9i|  
template < typename T1, typename T2 > A~{vja0?  
  struct result_2 L5:1dF  
  { ]/p>p3@1C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pQZ`dS\  
} ; !`H!!Kg0L  
} ; c;KMox/  
,WsG,Q(K  
guCCu2OTA%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4<<eqxI$|  
Wf?[GO  
template < typename Func, typename aPicker > 1e9~):C~W  
class binder_1 J10/pS  
  { C5KUIOg  
Func fn; kg(}%Ih  
aPicker pk; asQ^33g z  
public : modem6#x'  
',Z]w;D!G  
template < typename T > Z @DDuVr  
  struct result_1 e~he#o[%a  
  { >C{8}Lg-.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6*1f -IbV  
} ; $? Z}hU  
.LM|@OeaD!  
template < typename T1, typename T2 > _`*G71PS  
  struct result_2 //3fgoly  
  { ifWQwS/,a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "J&WH~8+N  
} ; TrgKl2xfx  
m1K4_a)^[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z6So5r%wZ  
E>|fbaN-%  
template < typename T > a&kt!%p:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mq}uq9<  
  { o=zl{tZV  
  return fn(pk(t)); wqjR-$c  
} r~|7paX!  
template < typename T1, typename T2 > ifl LY7j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d BM{]@bZ  
  { %"#ydOy  
  return fn(pk(t1, t2)); {a2Gb  
} 3*?W2;Zw$  
} ; ~USyN'5lU7  
0e:j=kd)NH  
6h) &h1Yd  
一目了然不是么? c<Ud[x.  
最后实现bind 1JOoIC jB  
>`yRL[c;  
[k%u$  
template < typename Func, typename aPicker > $E8}||d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C%%gCPI^y  
  { sA+K?_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +~1FKLu  
} A58P$#)?  
oFzmH!&ED  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Fo0s<YlS-  
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。 SgN?[r)  
vXM {)  
十一. phoenix 39 pA:3iTd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q7zpu/5?  
#<V5sgq S  
for_each(v.begin(), v.end(), =|fB":vk  
( 6B b+f"  
do_ roi,?B_8  
[ 7 > _vH]  
  cout << _1 <<   " , " BEAY}P(y3  
] Jh4pY#aF  
.while_( -- _1), Gy6x.GX  
cout << var( " \n " ) YoK )fh$  
) 9B>P Qbs  
); }Q^*Zq9-  
"2tKh!?Q  
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: pI_:3D xe  
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 XKOPW/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3_&s'sG5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Fl(j,B6Z  
0\k {v  
Lv)1 )'v0  
template < typename Cond, typename Actor > $ \!OO)  
class do_while $&jVEMia  
  { <|E*aR|M  
Cond cd; VTX6_&Hc1g  
Actor act; bq8h?Q  
public : QM~~b=P,\  
template < typename T > ssH[\i  
  struct result_1 IO2@^jup  
  { oe=1[9T"  
  typedef int result_type; s=K?-O  
} ; u{sb^cmy  
8RVRfy,w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z;;A#h'%e  
_0ZBG(  
template < typename T > (7$BF~s:,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nn?$}g  
  { ZP0D)@8  
  do +KTHZpp!c2  
    { .jbxA2  
  act(t); CFoR!r:X  
  } r&F 6ZCw  
  while (cd(t)); 4`o<e)c3  
  return   0 ; \0e`sOS`L  
} {=U*!`D  
} ; S C}@eA'  
D '% O<.m  
R$Qhu xT|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g`2O h5dA  
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。 NE Zu?g  
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。 |v 1* [(  
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。 4#t-?5"  
下面就是产生这个functor的类: ttBqp|.?S  
U?5G%o(q  
:FmH=pI!=  
template < typename Actor > Wn?),=WQ{  
class do_while_actor r{*BJi.b  
  { pWH,nn?w.  
Actor act; I_R6 M1  
public : ;Z`R!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L7.SH#m  
`9T5Dem|#  
template < typename Cond > ['K}p24,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m GJRCK_  
} ; "];@N!dA  
z'"Y+EWN  
[1z.JfC :S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :" @-Bcln  
最后,是那个do_ 8L6b:$Y3@C  
kN#3HI]8  
5;HCNwX  
class do_while_invoker {&6i$4T  
  { pEW~zl  
public : NQvI=R-g  
template < typename Actor > DhsvN&yNM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )ac!@slb^7  
  { _w'_l>I  
  return do_while_actor < Actor > (act); !*?9n ^PaF  
} @tJic|)x  
} do_; O,NVhU7,  
>Ml5QO$*.q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OF-VVIS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (<e<Q~(  
最后来说说怎么处理break和continue MY}K.^ 4^  
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。 jCIY(/  
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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