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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LdL< 5Q[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9S}PCAA;  
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, >*&[bW'}?  
\W4SZR%u  
lxbZM9A2  
|jlR] ,  
  class filler 0>vm&W<?)  
  { iIg_S13  
public : `KZ}smMA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HRk+2'wjAz  
} ; 4&tY5m>  
% tpjy,  
 (1ebE  
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: =6>mlI>i  
*ood3M[M^  
xf|=n  
3oj30L.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HG3jmI+u>  
H4UnF5G  
+IMP<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,ua]h8  
18~j>fN  
C)`/Q(^  
rz4S"4  
二. 战前分析 NWFZ:h@v  
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。 I3A](`  
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 >[[< 5$,T  
fV3J:^)F  
27)$;1MT:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *}FoeDe  
  /* --------------------------------------------- */ 3=` UX  
vector < int *> vp( 10 ); K}6}Opr,Tt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _uDtRoI8  
/* --------------------------------------------- */ x\)-4w<P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kj>XKZL10  
/* --------------------------------------------- */ ?P}7AF A(W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q16RDQ*  
  /* --------------------------------------------- */ n {M!l\1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dz?:)5>I  
/* --------------------------------------------- */ .iw+ #  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :[F w c  
)V3G~p=0  
o+&/ N-t  
T2k5\r8  
看了之后,我们可以思考一些问题: F<o J  
1._1, _2是什么? _T H'v:C  
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。 o)w'w34FCT  
2._1 = 1是在做什么? {jbOcx$t  
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。 =VDN9-/.  
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。 pDW .Pav  
VF;%Z  
=>&d[G[m!  
三. 动工 j  $L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %h^; "|Z  
Bp9 u6R  
a93Aj  
HyZh27PE  
template < typename T > ofsua?lSe  
class assignment (Ys 0|I3  
  { ^,,|ED\M{m  
T value; *c.*e4uzF  
public : eP6>a7gc  
assignment( const T & v) : value(v) {} i9$ -lk  
template < typename T2 > B \BP:;"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yYF%U7N/n  
} ; ZM0vB% M|  
0&zp9(G5  
ZjbMk 3Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lRn>/7sg$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~r+;i,,X  
kz]qk15w  
_HGbR/  
A=>%KQc?  
  class holder Ak&eGd$d  
  { z;D[7tT  
public : 90 (JP-  
template < typename T > `N;JM3 ck  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1InG%=jLo  
  { XXvM*"3D5  
  return assignment < T > (t); 1ih|b8)Dn  
} 7iT#dpF/A  
} ; 0rooL<~fa  
_>0 I9.[5  
KftZ ^mk+p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: bt"*@NJ$  
\K55|3~R  
  static holder _1; x+47CDDu3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rdSkGb  
0"LJ{:plz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5@6F8:x}V  
而不用手动写一个函数对象。 ??)IPRv?yF  
\\xoOA.  
V-IXtQR  
V& _  
四. 问题分析 &i$p5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )$XcO]  
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。 PS**d$ S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?31#:Mg6g+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7 wH9w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W:' H&`0  
G*JasHFs  
五. 问题1:一致性 w a2?%y_G  
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?| !UDTNF?1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :;HJ3V;  
t,Ss3  
struct holder 7M7sq-n5z  
  { "MOM@4\  
  // Z7J8%ywQ  
  template < typename T > plN:QS$  
T &   operator ()( const T & r) const 0QcC5y;  
  { Z^wogIAV  
  return (T & )r; wO.T"x%X  
} NU"Ld+gw  
} ; &?"E"GH  
;2*hN (  
这样的话assignment也必须相应改动: Wa.y7S0(@  
sQwRlx  
template < typename Left, typename Right > Tmjcc(  
class assignment h6`v%7H?  
  { ]O]6O%.ao  
Left l; G LU7?2`t  
Right r; )&Af[m S  
public : zO)Bf(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [&eG>zF"  
template < typename T2 > POB6#x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bS7%%8C  
} ; @? e+;Sx  
QN)EPS:y  
同时,holder的operator=也需要改动: Q!.JV. (  
^Q,-4\ec  
template < typename T > 5d|hP4fEc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fkk&pu  
  { 1K\z amBg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); upi\pXv  
} DXyRNE<G[C  
VY G o;  
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。 DsX+/)d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JP{Y Q:NF  
\8Y62  
return l(rhs) = r; l_$ le  
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。 eU(cn8/}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zpgRK4p,I"  
%/.yGAPkx  
template < typename Tp > _O#R,Y2#  
class constant_t cfSQqH  
  { l\t g.O~  
  const Tp t; yVfF *nG  
public : b@X+vW{S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?hBjq  
template < typename T > erlg\-H   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  9q[ d?1  
  { V10JExsJ  
  return t; OJ?U."Lxm$  
} N.'-9hv  
} ; tY@+d*u  
 hik.c3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B}fd#dr  
下面就可以修改holder的operator=了 Fzmc#?  
'/2)I8  
template < typename T > /`s{!t#Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aO &!Y\=@  
  { yByxy-~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o#uhPUZ  
} #u"$\[G  
pL5Bz!_r  
同时也要修改assignment的operator() PjE%_M<  
7x=-1wbi  
template < typename T2 > |Ml~_m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <g$bM;6%  
现在代码看起来就很一致了。 thLx!t  
z?<Xx?Kk  
六. 问题2:链式操作 _J&IL!S2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >c)-o}bd^  
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。 Lo*vt42{4  
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。 q"0_Px9P  
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。 ^Ycn&`s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |BEoF[1  
]kdU]}z  
template < typename T > HuLvMYF  
struct result_1 ak_n  
  { *JArR1J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1EMrXnv,  
} ; cC pNF `DN  
]?sw<D{  
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: E3V_qT8  
'i:S=E F  
template < typename T > f]NaQ!. 7  
struct   ref n #PXMD*  
  { Ug#EAV<m  
typedef T & reference; p'4ZcCW?f  
} ; T s9go  
template < typename T > T_j0*A $  
struct   ref < T &> B-p ].  
  { @yNCWa~N  
typedef T & reference; Z{^Pnit  
} ; RPw1i*  
("s!t?!&YS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a|-B#S  
V~7Oa2'#B  
template < typename T > ffy,ds_7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g?rK&UTU  
  { 0ZJrK\K;  
  return l(t) = r(t); 6m0- he~  
} &[t} /+)  
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。 9~v#]Q}Z}4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uoq|l  
F;ELsg  
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 Dco3`4pl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i4<n#]1!t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8Xa{.y"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \7WZFh%:  
最后的布局是: lm8<0*;,  
                Add ({<qs}H"  
              /   \ | MXRNA~  
            Divide   5 _^h?JTU^  
            /   \ wV q4DE  
          _1     3 Y z],["*Q  
似乎一切都解决了?不。 %GigRA@no  
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。 $r1{N h  
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。 /6FPiASbS  
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: X\|h:ce  
.-:@+=(  
template < typename Right > YR"IPyj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vMYEP_lhK,  
Right & rt) const 2Uy}#n|)r  
  { $-uMWJ)l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;y.<I&  
} 7Ga'FT.F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rT'<6]`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Ubv_ a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Zr|\T7w 3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T^@P.zX  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 6'|NALW  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? `L @`l  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: |?LUt@r;  
*#Iqz9X.Y3  
template < class Action > ug?#Oa  
class picker : public Action :?$<:  
  { uDMyO<\  
public : m88[(l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pAH 9  
  // all the operator overloaded +ooQ-Gh  
} ; $uUJV% EX  
SXRND;-W8  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 wV"C ,*V  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: d=a$Gd_$  
+pjU4>)  
template < typename Right > -O6\!Wo=-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aFDCVm%U|  
  { h5ZxxtGU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VMW<?V 2Z  
} hQ Lh}}B  
S %(R9N|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JT*Pm"}  
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。 ~!ICBF~j  
vb2aj!8_?  
template < typename T >   struct picker_maker Y#fiJ  
  { wi S8S{K5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K@@Jt  
} ; 0hX@ta[Up  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EakS(Q?  
  { oT^r  
typedef picker < T > result; 9 F|e .  
} ; l`vr({A  
k6??+b:rE  
下面总的结构就有了: 2"B3Q:0he|  
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。 ?v Z5 ^k  
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。 n$jf($*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V2*m/JyeB  
至此链式操作完美实现。 5YgUk[J  
.iH#8Z  
@-BgPDi.Z  
七. 问题3 1a;&&!X  
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。 zNQ|G1o  
<P<^,aC/j  
template < typename T1, typename T2 > E3E$_<^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uT{.\qHo  
  { dWhF[q"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ujss?::`G  
} *,p16"Q;  
Vr<ypyC  
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: p> 4bj>Ql  
jY5BVTWnV  
template < typename T1, typename T2 > RYKV?f#[H  
struct result_2 me/ae{  
  { s`"ALn8m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e3{L%rQE  
} ; _Rnq5y  
(r )fx  
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? -~ ycr[}x  
这个差事就留给了holder自己。 g6 3?(+Fz  
    N>_d {=P  
U-3uT&m*9.  
template < int Order > 9 TILrK  
class holder; "ktC1y1  
template <> *oz=k  
class holder < 1 > 0!,)7  
  { 2F#R;B#2  
public : 6Bfu89  
template < typename T > hDs.4MZC`  
  struct result_1 Kq`"}&0b\  
  { Q.[^5 8  
  typedef T & result; jZ>'q/  
} ; CQNt  
template < typename T1, typename T2 > /A) v $Bv=  
  struct result_2 A4W61f  
  { +kTa>U<?  
  typedef T1 & result; `g iCytv  
} ; D;Jb' Be  
template < typename T > ;.r >  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P'6(HT>F?  
  { _"`U.!3*  
  return (T & )r; 6\9 9WQ  
} <~Tlx:  
template < typename T1, typename T2 > ~f2zMTI|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VNbq]L(g  
  { ?y{C"w!   
  return (T1 & )r1; HSOdqjR*  
} `$\Y,9E}x  
} ; {q:o}<-L+  
3rZ"T  
template <> ft[g1  
class holder < 2 > QPfS3%p`  
  { VPTT* a`  
public : SS;QPWRZ  
template < typename T > t=]&q.  
  struct result_1 hoihdVjv  
  { q'?:{k$%  
  typedef T & result; gH0B[w ]  
} ; [#td  
template < typename T1, typename T2 > V|.aud=7z  
  struct result_2 `B6{y9J6  
  { DwZt.*  
  typedef T2 & result; v}]x>f  
} ; bhSpSul  
template < typename T > HJ5m5':a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,\DB8v6l\A  
  { LZG^\c$  
  return (T & )r; 2`vCQV  
} 7-ba-[t#A  
template < typename T1, typename T2 > B<[;rk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EBM\p+x&  
  { x[}e1sXXs  
  return (T2 & )r2; =tH+e7it  
} p^YE"2 -  
} ; =,[46 ;q  
"\BP+AF  
#fGb M!3p  
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> >。 dtM@iDljj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G-3.-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2,&lGyV#  
>W'SG3Hmc  
return l(i, j) = r(i, j); B0z.s+.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^ MJGY,r6b  
q 8=u.T  
  return ( int & )i; R~ w(]  
  return ( int & )j; k #*|-?  
最后执行i = j; L''0`a. +S  
可见,参数被正确的选择了。 N`Bt|#R  
{C]M]b*F6(  
#]eXI $HP  
;mi0Q.  
,uKvE`H  
八. 中期总结 `8dE8:# Y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {sm={q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 LDBR4@V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M?cKt.t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iQ9#gPk_9  
kmc9P&  
}uHc7gTBF7  
)E7A,ZW,  
"]_|c\98  
2/7=@>|  
九. 简化 @eT sS%f2  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 q6Q=Zo@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "}OFwes  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,\IqKRcYU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'hek CZZ_I  
  +-*/&|^等 rp'fli?0e  
2. 返回引用。 /XSPVc<  
  =,各种复合赋值等 `C*!de]Y%  
3. 返回固定类型。 /5x `TT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @Qs-A^.  
4. 原样返回。 Rm*}<JN31  
  operator, *(vq-IE\$  
5. 返回解引用的类型。 (j~V  
  operator*(单目) 7&At _l_  
6. 返回地址。 MtYP3:  
  operator&(单目) dJLJh*=AG  
7. 下表访问返回类型。 +uLo~GdbE  
  operator[] } )e`0)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s^oNQ}  
  operator<<和operator>> w//w$}v  
Wl#^Eu\g1W  
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。 n21$57`4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7k\7G=  
og\XLJ}_  
template < typename Left > vv0zUvmT  
struct value_return ;yZ N "r  
  { /J+)P<_A  
template < typename T > 9/$P_Q:3  
  struct result_1 ZWa#}VS}-n  
  { V1:3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5HbTgNI  
} ; 'i(p@m<'  
_B1uE2j9  
template < typename T1, typename T2 > 'YR5i^:t  
  struct result_2 U]D.z}0  
  { ? g{,MP5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v 2GhR*  
} ; |d5L Ifb(  
} ; `_'Dj>  
PbPP1G')  
4sj%:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M([H\^\:  
Qyjuzfmz  
下面我们来剥离functor中的operator() E)hinH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Tqa4~|6  
kVrT?  
return l(t) op r(t) nTU~M~gky  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DjIswI1I  
return op l(t) #Q@6:bBzv  
return op l(t1, t2) \r%Vgne-g  
return l(t) op )t0b$<%  
return l(t1, t2) op (A'q@-XQ  
return l(t)[r(t)] 02^(z6K'&?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G r|@CZq  
#@6L|$iX  
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: 3Gl]g/  
单目: return f(l(t), r(t)); `7%eA9*.m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =(X'c.%i  
双目: return f(l(t)); b<(UmRxx3  
return f(l(t1, t2)); 4<g72| y  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;]M67ma7C  
-fx88  
struct meta_divide \ui^ d  
  { YaZt+WA  
template < typename T1, typename T2 > 'HWgvmw(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TcLaWf!c5  
  { *@arn Eu  
  return t1 / t2; 8}oDRN!J  
} :ZfUjqRE  
} ; TJ[jZuT:  
e~s7ggg2k  
这个工作可以让宏来做: @*"<U]  
T7,Gf({  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Mr NOcx&  
template < typename T1, typename T2 > \ 4`-?r%$,:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g} ~<!VpX  
以后可以直接用 SxW}Z_8x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TnBGMI,g'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 .-u k   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?> MoV5  
yFU2'pB  
 mz VuQ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "4k=(R?  
F}B/-".^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G2+)R^FSC  
class unary_op : public Rettype uCP6;~Ns  
  { )Kk(P/s  
    Left l; Z:Y.":[ Qi  
public : =7]Q6h@X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gj egzKU  
,Z*3,/a  
template < typename T > Xq^y<[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N]s7/s  
      { qgC-@I  
      return FuncType::execute(l(t)); [5p7@6:$u  
    } ptWG@"j/b  
X |1_0  
    template < typename T1, typename T2 > Vi?~0.Z%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,F?~'-K  
      { %I|+_ z&x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  lGnql1(  
    } 3dxnh,]&@  
} ; K* _{Rs0P  
D=82$$  
Wq{d8|)1  
同样还可以申明一个binary_op Xc9p;B>^Ts  
-l40)^ E}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \o62OfF!  
class binary_op : public Rettype C{`^9J-  
  { yYG3/Z3u5  
    Left l; p-i.ITRS  
Right r; Oa.f~|  
public : Vyq#p9Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]w_  
X#p o|,Q  
template < typename T > 47C(\\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u>t|X}JH  
      { PzMlua  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /Oq)3fU e  
    } HeT6Dv  
M}=s3[d(,  
    template < typename T1, typename T2 > /jZaU`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Hlm{FHU  
      { \tiUE E|k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :_o] F  
    } SG dfhno;  
} ; "RV`L[(P*k  
;o-\.=l  
J$6-c' 8  
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 ,c,Xd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o27 3|*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q SHx]*)  
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。 [l8V<*x%S9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %k3NT~  
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。。。 ,>bGbx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [)Z 'N/;0  
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) '!j #X_;  
下面是修改过的unary_op C=oM,[ESQ0  
`2B*CMW{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p4m^ ~e  
class unary_op 1a($8>  
  { D EUd[  
Left l; `G=ztL!gq  
  H4PbO/{xO  
public : toS(UM n  
;Pol#0_(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p3M#XC_H]  
rxs~y{ Xi  
template < typename T > Z&+NmOY4  
  struct result_1 /v}P)&  
  { w?]ZU-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e-[>( n/[  
} ; HG{&U:>)  
~w Zl2I  
template < typename T1, typename T2 > EX`"z(L  
  struct result_2 ~`*1*;Q<H|  
  { d] b~)!VW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I! h(`  
} ; '}U_D:o.b  
T-L|Q,-{-  
template < typename T1, typename T2 > xoqiRtlY:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p{iG{  
  { @k=cN>ZMc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D+@-XU<Lp<  
} 5kGxhD  
W4)kkJ  
template < typename T > 0Y2\n-`z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $q Zc!Qc  
  { ^=eq .(>  
  return OpClass::execute(lt(t)); LYd}w(}  
} xN#bzma  
!MZ+-dpK  
} ; Z~r[;={,  
G{@C"H[$<  
:7 qqjs  
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 AuoxZ?V  
好啦,现在才真正完美了。 DJm oW  
现在在picker里面就可以这么添加了: nkCecwzr-  
%xf)m[JU=  
template < typename Right > IZv~[vi_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8|1`Tn}o  
  { 5;X {.2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c u\ls^  
} Cw 1 9y  
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。 7m@ )Lv  
Ihdu1]~R{  
Gs+\D0o!  
ANckv|&'v  
VLf g[*k  
十. bind `@h:_d  
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。 m_cO<LB  
先来分析一下一段例子 U{73Xax  
X Y~;)<s_  
.qSBh hH\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "Kyifw?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /nc~T3j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {*N^C@  
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。 .4wTjbO6  
我们来写个简单的。 ! mm5I#s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u K'<xM"%T  
对于函数对象类的版本: A:kkCG!~Nf  
?3`q+[:  
template < typename Func > 3>i>@n_  
struct functor_trait ;4!=DFbU  
  { }c} ( 5  
typedef typename Func::result_type result_type; Yx6hA#7I  
} ; ]\OWZ{T'j  
对于无参数函数的版本: W@l+ciZ_  
3@&bxYXm  
template < typename Ret > o>2e !7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zu52 p4  
  { CE{z-_{ ^  
typedef Ret result_type; Y5HfN[u^7  
} ; 5d+<EF+N  
对于单参数函数的版本: 4_tR9w"  
g]za"U|g  
template < typename Ret, typename V1 > 0Qm"n6NQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K>kLUcC7Z  
  { _WKJ<dB<  
typedef Ret result_type; ^Z2kq2}a  
} ; DMB"Y,  
对于双参数函数的版本: xS"$g9o0  
5|{)Z]M%9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !L77y^oV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UV4u.7y  
  { kGm:VYf%  
typedef Ret result_type; R8tF/dx>7  
} ; eK9TAW  
等等。。。 -n$ewV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CD}Ns  
Yb}w;F8(  
template < typename Func > gC`)]*'tE  
struct func_return Tj`yJ!0  
  { ^\:yf.k  
template < typename T > a'uU,Eb}#w  
  struct result_1 6)ycmu;!$  
  { N0Gf0i>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uan,H1a   
} ; M`~!u/D7  
Te;gVG*  
template < typename T1, typename T2 > :lK4 db  
  struct result_2 p'&*r2_ram  
  { ob'n{T+lZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *xcP`  
} ; ;W0]66&  
} ; +vz` go  
H>?F8R_iq  
_S"f_W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l)Zs-V!M^\  
NY@"&p'Q  
template < typename Func, typename aPicker > a}>Dz 1R  
class binder_1 j5\$[-';  
  { \X& C4#  
Func fn; ^n9a " qz  
aPicker pk; ,-@5NY1q  
public : 7UKYmJk.  
*zy'#`>  
template < typename T > RlsVC_H\  
  struct result_1 6 mO"  
  { |) Pi6Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cn%2OP:L^  
} ; Sj)}qM-y#  
[Uli>/%JB  
template < typename T1, typename T2 > TFy7HX\Oq  
  struct result_2 F6W}mMZH/N  
  { 'S?;J ,/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [T`}yb@  
} ; ,GrB'N{8e  
8Mu;U3cIW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U<47WfcW  
)47MFNr~>  
template < typename T > o9Sn*p-.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HM&1y ubh#  
  { xQu eE{  
  return fn(pk(t)); 9cd8=][  
} =x0No*#|'  
template < typename T1, typename T2 > t)N;'v  &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :.iyR  
  { zoP%u,XL  
  return fn(pk(t1, t2)); -[R!O'N9  
} F Z!J  
} ; Y-p<qL|_  
\k@Z7+&7  
dB;3.<S=  
一目了然不是么? "&lN\&:  
最后实现bind xd8 *<,Wj  
)ofm_R'q*  
#tjmWGo,  
template < typename Func, typename aPicker > t`G)b&3_O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :eOR-}p'  
  { nrpI5t.b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8g*hvPc  
} *7" L]6  
4_LQ?U>$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #Qbl=o4  
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。 '#Dg8/r!  
&Un6ay  
十一. phoenix PuXUuJx(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :Q@)*kQH  
/smiopFcq  
for_each(v.begin(), v.end(), G> \T bx  
( ksWSMxm  
do_ [vTMS2  
[ q0O&UE)6Y  
  cout << _1 <<   " , " lKKERO5+  
] ZA\/{Fw  
.while_( -- _1), zgKY4R{V  
cout << var( " \n " ) v-`h>J!Nx  
) dDtFx2(R  
); 9"sDm}5%  
t`|,6qEG  
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: V U~Dk);Bv  
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 #Hu~}zy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ip?]K*sq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: op7FZHs  
E \{<;S  
vR>o}%`  
template < typename Cond, typename Actor > z`$J_CjY  
class do_while wJG$c-(\0  
  { eW8[I'v_&  
Cond cd; f h<*8w0H  
Actor act; K:r\{#9  
public : *t9eZ!_f?  
template < typename T > Zk? =  
  struct result_1 kzO&24  
  { 'Qn~H[$/p  
  typedef int result_type; S KXD^OH  
} ; F}X0',   
7m1KR#j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kt/)pc  
AQ{zx1^2>K  
template < typename T > V#83!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +F@_Es<6  
  { `UzVS>]l[+  
  do rdJB*Rlkh  
    { 5bX6#5uP1  
  act(t); ii4B?E  
  } I&]G   
  while (cd(t)); X-JV'KE}^z  
  return   0 ; w1|Hy2D`0  
} MZv\ C  
} ; |M5-5)  
 Mm= Mz  
{3edTu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &35|16z%@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 UG[e//m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3071:W  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #DI$Oc  
下面就是产生这个functor的类: /-Qv?"  
p25Fn`}H  
3/goCg  
template < typename Actor > >3D7tK(  
class do_while_actor fCX*R"  
  { ;")A{tX2  
Actor act; J7&DR^.Sw  
public : 5EeDHsvV9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yA7 )Y})>  
5lmO:G1  
template < typename Cond > H\G{3.T.9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jqcz\n d  
} ; GJQc!cqk  
Yx)o:#2  
;vp\YIeX1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SUdm 0y  
最后,是那个do_ >Da~Q WW|  
M##';x0  
e!x6bR9EZ  
class do_while_invoker {aj/HFLNY  
  { m],Ud\  
public : %XRN]tsu  
template < typename Actor > )]Ti>RO7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s#-eN)1R  
  { t#~?{i@m  
  return do_while_actor < Actor > (act); R>)MiHcCg  
} 3 <SqoJSp  
} do_; y] V1b{9p  
'K@0Wp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _sMs}?^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "Pc$\zJm;  
最后来说说怎么处理break和continue [ygF0-3ND  
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。 +m$5a YX  
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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