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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w exa\o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s"x(i  
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, T2 /u7<D-  
)|KZGr  
<"nF`'olV  
(>`S{L C>s  
  class filler ]s` cn}d  
  { LX m@h  
public : + De-U.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1l\. >H\E  
} ; x/IAc6H~_8  
v-}B T+  
P7*?E*   
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: c!]yT0v&s  
M>u84|`  
1HUe8m[#3  
yXBWu=w3`O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RSIhZYA  
.5iXOS0 G  
yH]w(z5Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8r48+_y3u  
pf#~|n#t  
U\dLq&=V  
YZz8xtM<2  
二. 战前分析 !jRs5{n^Ol  
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@m  64l)  
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 :+%Yul  
XF?"G<2  
=:m6ge@C&H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ai;-_M+$  
  /* --------------------------------------------- */ A#nSK#wS61  
vector < int *> vp( 10 ); NUX$)c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nBzju?X)I  
/* --------------------------------------------- */ 3#Xv))w1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '[Bok=$B)  
/* --------------------------------------------- */ h&x;#.SYK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VF g"AJf  
  /* --------------------------------------------- */ 3<}r+,j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _A6e|(.ll  
/* --------------------------------------------- */ GW0e=Y=LR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K'b #}N\  
QaSRD/,M  
bH.f4-.u>)  
WTwura,  
看了之后,我们可以思考一些问题: M^0^l9w  
1._1, _2是什么? i?6#>;f  
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。 #fq&yjl#A  
2._1 = 1是在做什么? 6d;RtCENo  
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。 '@WS7`@-y  
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。 ef:YYt{|q  
B4w/cIj_  
HA~BXxa/  
三. 动工 ~--F?KUnL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4AYW'j C  
sNsWz.DLT#  
:Kk+wp}f #  
$pj;CoPm  
template < typename T > eV(   
class assignment Wn5xX5H C  
  { s\q m  
T value; q!<n\X3]u  
public : jKp79].  
assignment( const T & v) : value(v) {} sH :_sOV*  
template < typename T2 > 7a4h7/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sg4TX?I   
} ; $8fJDN  
BZk0B ?  
"/{H=X3was  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !%>(O@~"|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %!OA/7XbG  
j:[ #eC  
AV;x'H7G  
0"koZd,c  
  class holder InB'Ag"  
  { k<k@Tlo  
public : =S|dzgS/  
template < typename T > im"3n=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }/aqh;W  
  { 077 wk  
  return assignment < T > (t); ~) vz`bD1  
} >?r8D48`  
} ; $uYfy<  
73kI%nNB  
5]Y?NN,GR  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: eI=:z/pd  
R|-!5J4h  
  static holder _1; A(ZtA[G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;oVFcZSA  
#>O+!IH   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :$N{NChx  
而不用手动写一个函数对象。 7loIjT7  
m&+V@H  
7o$S6Y;c4  
rWN%Tai-  
四. 问题分析 9lc{{)m2)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Gr !@ih^  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @K}Bll.E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '%KaAi$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9&'HhJm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _PGS"O?j  
sQ8kLS_q8  
五. 问题1:一致性 j&Y{ CFuZ  
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?| )q>q]eHz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .t$1B5  
"T' QbK0  
struct holder [ Ru ( H  
  { 0;2ApYks  
  // ?Y_!Fr3V  
  template < typename T > lh*!f$2 ~  
T &   operator ()( const T & r) const (dAE  
  { rz.`$  
  return (T & )r; WU{9lL=  
} mEq>{l:  
} ; ~o8x3`CoF  
   
这样的话assignment也必须相应改动: nD#uOep9  
_TjRvILC  
template < typename Left, typename Right > "~6IjW*/  
class assignment RBV*e9P%  
  { TQ25"bWi  
Left l; #EIcP=1m4  
Right r; fU ^5Dl  
public : ;6{{hc4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @%rj1Gn  
template < typename T2 > $im6v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cD]#6PFA  
} ; Z2&7HTz  
+"JQ5~7  
同时,holder的operator=也需要改动: RwDXOdgu  
MsjC4(Xla.  
template < typename T > YAYwrKt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R|R3Ob.e  
  { W>J1JaO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); osI0m7ws:  
} K8/I+#j  
7nk3^$|  
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。 z9ZS& =>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 17yg ~  
ew*;mQd  
return l(rhs) = r; BD&AtOj[,  
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。 SI:Iv:>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x)-n[Fu  
N3@gvS  
template < typename Tp > ee#\XE=A  
class constant_t T)*tCp]  
  { {|R +|ow  
  const Tp t; la 89>pF  
public : nVGWJ3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sm at6p[  
template < typename T > c{wob%!>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?<D1] Xv  
  { RgLkAHA  
  return t; JeU1r-i  
} apv"s+  
} ; Sbjc8V ut  
;-!O+c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h#]LXs  
下面就可以修改holder的operator=了 wo_iCjmK  
0t.v  
template < typename T > p@%H. 5&&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uAv'%/  
  { <M M(Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I0(nRu<  
} VpWpC&  
0m'tPFQ|  
同时也要修改assignment的operator() 4/E>k <MA  
!E9A=u{  
template < typename T2 > HOlMj!.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4nGr?%>  
现在代码看起来就很一致了。 8|-064i>  
95 oh}c  
六. 问题2:链式操作 <O9.GHV1v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TPWqiA?3Cp  
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。 & 6~AY :0r  
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。 G-W(giF;NO  
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。 uG 7ll5Yy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :hUt7/3c  
X.JPM{]  
template < typename T > .*+e?-  
struct result_1 SAGECK[Ix  
  { sr`)l&t?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U$T (R2@  
} ; BH^8!7dkT  
*;<>@*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {iq)[)n  
6cbIs_ g  
template < typename T > a~O](/+p;  
struct   ref CB>O%m[1  
  { DK }1T  
typedef T & reference; J)_IfbY  
} ; 99&PY[f:{  
template < typename T > WkK.ON^  
struct   ref < T &> % !p/r`  
  { z)&GF$*  
typedef T & reference; {b90c'8?a  
} ; i-31Cxb  
p$bR M`R&s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;Ak 6*Sr  
dJUI.!hv;  
template < typename T > `&qeSEs\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J7s\  
  { c9axzg UA  
  return l(t) = r(t); n]J;BW& Av  
} ,)P6fa/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =YeI,KbA)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  hPgDK.R'  
MU5#ph  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -'Y@yIb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e*jfxQ=qG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /_CSRi&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L$s ;tJ   
最后的布局是: _chX {_Hu-  
                Add i`HXBq!|w  
              /   \ Pqb])-M9p  
            Divide   5 _U/CG<n  
            /   \ rc)vVv  
          _1     3 yB,{:kq7D  
似乎一切都解决了?不。 %<Kw  
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。 D-4\AzIb  
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。 {B+{2;Zk  
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: ICB'?yZ,  
Xw{Qktn  
template < typename Right > Y#aHGZ$i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rH5'+x K  
Right & rt) const CHNIL^B  
  { _#rE6./@q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d@,3P)?  
} &P3ep[]j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _!C'oG6s?  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 jq"iLgEMO  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  |_ `wC  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _ ^cFdP)8|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 aO>Nev  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >KMTxHE`+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0I \l_St@  
TNK~ETE4  
template < class Action > S#l6=zI7^R  
class picker : public Action 0xe*\CAo  
  { lpHz*NZ0  
public : u &s>UkR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /6a617?9J  
  // all the operator overloaded SYmiDR  
} ; k>dzeH  
b~<Tgo_/jf  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2%zJI"Ic  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: TBp$S=_**  
rytaC(  
template < typename Right > WnZn$N.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :OvTZ ?\  
  { ;L.RfP"5<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YsXf+_._  
} r>gU*bs(  
]^ "BLbDZ@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NY!"?Zko  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 64h$sC0z/e  
}iCcXZ&5^  
template < typename T >   struct picker_maker ?v$kq}Rg  
  { ~G*eJc0S:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !K319 eE  
} ; &fu J%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CH3bpZv  
  { " .:b43Z  
typedef picker < T > result; `SGI Qrb  
} ; *{e?%!Q  
Zo(p6rku  
下面总的结构就有了: }|!9aojr  
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。 /~B \1  
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。 )/ 2J|LxS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2or!v^^u  
至此链式操作完美实现。 "T,^>xD  
|<Gq^3 2  
4ZN&Yf`  
七. 问题3 js<}>wD7<  
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。 Msea kF  
r%DaBx!x8  
template < typename T1, typename T2 > cf ~TVa)M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =ijVT_|u0  
  { )RE~=*?d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  /i  
} `lA[-x~  
/ %:%la%  
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: z3X:.%  
a'm\6AW2)  
template < typename T1, typename T2 > ^~:&/0  
struct result_2 Y;[#~3CA  
  { #O2e[ E-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !-gjA@Pk  
} ; W n43TSs-  
a="\?L5  
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? 4RYvI!  
这个差事就留给了holder自己。 ,V}Vxq3  
    t<QSp6n""  
G8E=E<Yg~  
template < int Order > r=o\!sh[  
class holder; A(<"oAe|  
template <> 21\t2<"  
class holder < 1 > PC3-X['[  
  { -6./bB g  
public : *f4BD||  
template < typename T > n :P5m9T  
  struct result_1 IFg(Ze~  
  { +S3r]D3v/  
  typedef T & result; +,BJ4``*k  
} ; n-Qpg  
template < typename T1, typename T2 > 5QoU&Hv  
  struct result_2 )5(Ko <"  
  { 9q=\_[\[  
  typedef T1 & result; 4M4oI .  
} ; hz8Z)xjJ V  
template < typename T > V.k2t$@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =*Ad  
  { l~v BA$,  
  return (T & )r; 9/nS?>11  
} 6q!smM  
template < typename T1, typename T2 > R:LT hFx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~wdKO7fs  
  { ?{Gf'Y}y&  
  return (T1 & )r1; H#+?)<UQ  
} (i*;V0  
} ; c 8 xZT  
$_P*Bk)  
template <> pd1V8PZSG  
class holder < 2 > #g6*s+Gm  
  { VP<_~OLc  
public : }N6r/ VtOQ  
template < typename T > +UTs2*H/^  
  struct result_1 u3>D vl@  
  { s{]2~Z^2od  
  typedef T & result; a#qC.,$A  
} ; edW:(19}  
template < typename T1, typename T2 > TnvX&Y'  
  struct result_2 <RMrp@[  
  { 5yhfCe m|  
  typedef T2 & result;  h'_@  
} ; 1tNmiAu  
template < typename T > HYkZMVH{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mCY+V~^~kz  
  { 1ukCH\YgU  
  return (T & )r; lVmm`q6n9  
} ] _ON\v1  
template < typename T1, typename T2 > :$#"; t|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9W[ ~c"Ku  
  { I>jDM  
  return (T2 & )r2; ?\l@k(w4[x  
} ]5=C3Y  
} ; #el i_Cxe  
-brn&1oJ  
F9SkEf]99  
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> >。 oq>8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xqua>!mqS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {{\ d5CkX  
pM^r8kIH  
return l(i, j) = r(i, j); zeZ}P>C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r^$4]@Wn  
u\JYxNj1  
  return ( int & )i; MJ )aY2  
  return ( int & )j; qrj:H4#VB  
最后执行i = j; Ak\w)!?s  
可见,参数被正确的选择了。 ]qLro<  
ua^gG3n0  
. >{.!a  
7Qc 4Oz:t  
Z\`i~  
八. 中期总结 ;U^7 ]JO;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5ecAev^1-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TZ]D6.mD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f[b x|6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e"sz jY~V  
cS'|c06  
Yzr|Z7r q}  
KH<f=?b  
)$Erfu  
>c~ Fg s  
九. 简化 lAM"l)Ij  
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。 Of*z9 YI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^@&RJa-kb  
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: BpGK`0H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UqP %S$9  
  +-*/&|^等 % e@Jc 3  
2. 返回引用。 !/6`< eQ `  
  =,各种复合赋值等 t&r-;sH^[  
3. 返回固定类型。 zuR F6?un  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L)sCc0fv7k  
4. 原样返回。 B@Ae2_;  
  operator, vPV=K+1  
5. 返回解引用的类型。 ,pgpu !  
  operator*(单目) <R6$ kom`  
6. 返回地址。 Rw54`_kFEB  
  operator&(单目) <oE(I)r4,  
7. 下表访问返回类型。 UY_'F5X  
  operator[] !1:364  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~vVsxC$.  
  operator<<和operator>> R9/(z\'}  
@"6dq;"  
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。 hY?x14m$3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o+H;ZGT5H  
 {ws:g![  
template < typename Left > gX}(6RP_!  
struct value_return -L&FguoVB  
  { U-P\F-  
template < typename T > gUo L8~  
  struct result_1 \&&jzU2  
  { %CxrXU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S}=euY'i  
} ; .H,wdzg)  
m#E%, rT  
template < typename T1, typename T2 > %lw!4Z\gg  
  struct result_2 S z3@h"  
  { FQbF)K~e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +$eEZ;4  
} ; Yxal%  
} ; X676*;:!.  
-`mHb  
8?lp:kM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9` /\|t|V  
^<0azza/(  
下面我们来剥离functor中的operator() Lh%>> Ht{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }*2q7K2bj  
piRP2Lbm*  
return l(t) op r(t) #1:&uC1vj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CvwC| AW  
return op l(t) uZe|%xK$y  
return op l(t1, t2) yW&|ZJF?  
return l(t) op A;t6duBDf/  
return l(t1, t2) op Y5}<7s\UDO  
return l(t)[r(t)] ( aGwe@AS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %|l^oC+E  
S$!)Uc\)A  
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: ;NrN#<j( !  
单目: return f(l(t), r(t)); 8+Y+\XZG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .[v4'ww^  
双目: return f(l(t)); ,8KD-"l^g  
return f(l(t1, t2)); 'V reO52  
下面就是f的实现,以operator/为例 H!y%FaTi  
zCdQI  
struct meta_divide x"@Y[  
  { Z7<N<  
template < typename T1, typename T2 > : QK )Ym  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qwlIz/j  
  { }c>[m,lz  
  return t1 / t2; D\~*| J  
} RcUKe,  
} ; E6iUa'  
`ySmzp  
这个工作可以让宏来做: o(,u"c/Or  
ncEOz1u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {L[n\h.4.  
template < typename T1, typename T2 > \ ;%r#p v~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QRs!B!Fn0  
以后可以直接用 jP{LMmV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C3Mr)  
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 5B [kZ?>  
(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。。。) a'f0Wv0%"  
*5DOTWos  
[p%@ pV  
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 MLV_I4o  
0hTv0#j#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {wWh;  
class unary_op : public Rettype H7 acT  
  { :I(-@2?{  
    Left l; $V$|"KRcs  
public : Sm;EWz-?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hadGF%> O6  
lW! U:  
template < typename T > 3YyB0BMW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "(uEcS2<  
      { hjB G`S#  
      return FuncType::execute(l(t)); :T5p6:  
    } (>THN*i  
Fg8i} >w  
    template < typename T1, typename T2 > t'@1FA!)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {'W\~GnZ  
      { *@J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \29a@6  
    } =]h5RC  
} ; }(AgXvRq  
#un#~s 7Q  
gn&jNuGg  
同样还可以申明一个binary_op @Oe!*|?mS  
 Py$*c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5gP#V K  
class binary_op : public Rettype `nA_WS  
  { U88-K1G  
    Left l; YYDLFt r2  
Right r; m2[q*k]AtS  
public :  k~#F@_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &DdFK.lt  
|I7-7d-; /  
template < typename T > .aWEXJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,^ MA,"8  
      { | fAt[e_E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4e d+'-"m  
    } %C*oy$.  
PJu)%al  
    template < typename T1, typename T2 > yZ t}Jnv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "|{O%X  
      { pqPhtWi%PJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xX l^\?HC  
    } CybHr#LBc  
} ; >&h#t7<  
K29]B~0%E  
BJDe1W3;'  
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 9.R)iA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @; ayl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w=Xil  
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。 (KaP=t}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WAlsh  
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。。。 pyZ&[ *@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $a(EF 6  
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) +OkR7bl  
下面是修改过的unary_op O@ jW&-;  
-[?q?w!?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,o-BJ 069  
class unary_op H"W%+{AR  
  { $FEG0&  
Left l; U@v=q9'W  
  6y&d\_?Y  
public : '|n-w\ >Wv  
Hw8`/'M=%5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cF_hU"  
b'`8$;MII  
template < typename T > HqXaT6#/  
  struct result_1 b]hP;QK`U$  
  { 2`,{IHu*!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0IoS|P}6a  
} ; IH?.s k  
F,^Q'$ !  
template < typename T1, typename T2 > HaI  
  struct result_2 ou6|;*>d  
  { IbAGnl{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $-9m8}U(Y  
} ; R?g qPi-  
qy6zHw  
template < typename T1, typename T2 > R iid,n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RrSo`q-h+  
  { g9OO#C>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HgY"nrogt$  
} dE2(PQb*P  
X"<t3l(+  
template < typename T > `-S6g^Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0%.l|~CE&  
  { ZK4/o  
  return OpClass::execute(lt(t)); jvn:W{'Q  
} %76N$`{u  
n\ aG@X%oq  
} ; f,z_|e  
; 1K[N0xE  
'bj$ZM9  
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 OpmI" 4{+  
好啦,现在才真正完美了。 8E{<t}  
现在在picker里面就可以这么添加了: @%@uZqQ4  
;cIs$  
template < typename Right > ;Ad$Q9)EE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  qJ!&H  
  { TGu`r>N51  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?fcQd6-}  
} 5'gV_U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4' bup h1(  
\M1-  
0}jB/Z_T  
DWZ!B7Ts  
q?'*T?|  
十. bind !Y/$I?13Z  
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。 Ak[}s|,)  
先来分析一下一段例子 =rcqYPul0  
O#fGHI<43[  
X2!vC!4P?L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !Q =H)\3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 # (B <n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GQO}E@W6C  
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。 .0;Z:x_3  
我们来写个简单的。 MHJH@$|]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JSQNx2VqQ  
对于函数对象类的版本: [5^"U+`{x  
;_)&#X,?(  
template < typename Func > #:v}d+  
struct functor_trait JX@/rXFY}  
  { 37Vs9w  
typedef typename Func::result_type result_type; `~QS3zq  
} ; :Zl@4}  
对于无参数函数的版本: `qp[x%7^  
sEq_K#n{  
template < typename Ret > Im i)YC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7*]O]6rP  
  { DE:FWD<}  
typedef Ret result_type; _n(O?M&x  
} ; 'ek7e.x|V  
对于单参数函数的版本: oVyOiWo\Z  
Z?Y14L~%  
template < typename Ret, typename V1 > B/g.bh~)q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wYK-YY:Q3  
  { !8M]n  
typedef Ret result_type; vx /NG$  
} ; V9f$zjpw  
对于双参数函数的版本: _v:t$k#sN  
~itrM3^"w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .zO/8y(@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \wqi_[A  
  { EE5I~k 5  
typedef Ret result_type; {Sm^F  
} ; Vr0-evwfo  
等等。。。 pTPWToKh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 21x?TZa  
-Zd0[& ']  
template < typename Func > 3 4CqLPg8  
struct func_return rkh+$*t@i7  
  { H'Q4IRT  
template < typename T > 5%j !SVW  
  struct result_1 `)$'1,]u  
  { G4][`C]8c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5]DgfwX  
} ; #@Yw]@5M  
uH S)  
template < typename T1, typename T2 > B B*]" gT  
  struct result_2 wB~Ag$~  
  { 4`Qu+&4J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $Kn{x!,"(  
} ; 86$9)UI  
} ; +c!v%uX  
Ub!MyXd{q  
$lmGMljF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Hy~kHBIL  
Qvt  
template < typename Func, typename aPicker > j4>1a   
class binder_1 Y S )Q#fP  
  { "pGSz%i-  
Func fn; }S|~^  
aPicker pk; 3(l^{YC+[7  
public : d[(KgX9  
6jT+kq)  
template < typename T > aj;OG^(!2_  
  struct result_1 F @ lJk|*_  
  { R@Ch3l@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O+hN?/>v  
} ; ^Rriu $\  
H7!j5^  
template < typename T1, typename T2 > A]^RV{P  
  struct result_2 R,?7|x  
  { U 1!6%x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s 8O"U%  
} ; S?n,O+q  
7jP C{W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R@_i$Df|  
X,dOF=OJL  
template < typename T > iX,| ;J|]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,q$'hYTaJ  
  { &' E(  
  return fn(pk(t)); |E)-9JSRy  
} _Eo$V&  
template < typename T1, typename T2 > P5/\*~}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _s{on/u  
  { #1c%3KaZ I  
  return fn(pk(t1, t2)); b`M  2VZu  
} $A"C1)d;  
} ; q))r lMo  
^ 'W<|  
 vU(2[  
一目了然不是么? <pzCpF<  
最后实现bind /~RY{ c@#L  
eiE36+'>b  
3Q'Q %2  
template < typename Func, typename aPicker > Te&F2`vo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fHK`u'  
  { t;g= @o9YA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <49Gsm&0  
} M}Sn$h_  
{uVvo=3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l!z)gto  
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。 |Et8FR3[m  
\/E+nn\)  
十一. phoenix M'gw-^(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A#/O~-O^  
RlJt+lnV  
for_each(v.begin(), v.end(), !>gi9z,  
( a B(_ZX'L  
do_ w"?H4  
[ `<}Q4p  
  cout << _1 <<   " , " dV_ClH &)  
] ECq(i(  
.while_( -- _1), _J' _9M?>  
cout << var( " \n " ) Vu6$84>-,  
) A{3VTe4TV  
); 3.[ fTrzJ  
J0xV\O !e  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )?es3Ehqq  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jhU'UAn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .;),e#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ']]C zze  
N$cm;G=]  
fGK=lT$  
template < typename Cond, typename Actor > >iE/t$%1  
class do_while T["(wPrt  
  { 8n_!WDD  
Cond cd; 954!ED|F(  
Actor act; B{x`^3q R  
public : OQl7#`G!H%  
template < typename T > TV&:`kH  
  struct result_1 r1vF/yt(  
  { T >BlnA  
  typedef int result_type; # !:u*1  
} ; |a||oyrN  
&~9'7 n!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e+`LtEve0  
.x6c.Y.S  
template < typename T > 8OV;&Z,x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j6Msbq[  
  { #kho[`9  
  do o|r8x_!+  
    { gzV&S5A{_  
  act(t); xLZJ[:gr  
  } G3[X.%g`  
  while (cd(t)); v@_^h}h/,=  
  return   0 ; AcRrk  
} G3Z>,"w;=  
} ; BC*)@=7fx  
4gyC?#Ede  
c:[z({`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I[P43>F3  
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。 Ii*tux!S  
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。 1W@ C]n4  
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。 k 5~#_D>  
下面就是产生这个functor的类: h`{agW B  
[9}D+k F  
aHhr_.>X  
template < typename Actor > kMJf!%L(  
class do_while_actor ,Z_aZD4  
  { YB;q5[  
Actor act; ?o0ro?9j  
public : 3u&>r-V6Fn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *?l-:bc]  
$C&y-Hnar  
template < typename Cond > l*l?aI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >VnBWa<j3  
} ; B<V8:vOam  
KM'*+.I  
VaV(+X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |IN{8  
最后,是那个do_ IF>dsAAI<  
*F4"mr|\  
yX`5x^wVw  
class do_while_invoker "xr=:[n[  
  { (SH< ]@s  
public : "#ctT-g`6  
template < typename Actor > `]u!4pP"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /"q wC  
  { H!H&<71-  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4y: pj7h  
} L4Nn:9b  
} do_; te<lCD6  
zYCS K~-GW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JI)@h 4b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .()|0A B&g  
最后来说说怎么处理break和continue 6jDHA3  
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。 PN(P$6  
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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