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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z}*9uZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (adyZ/j  
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, _N{RVeO  
tF{D= ;G  
/assq+H  
{/ BT9|LI  
  class filler "gDb1h)8  
  { Ht&:-F+dm  
public : CnG+Mc^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3_MS.iM  
} ; 'qOREN  
}x07^4$j  
! q M=a3  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: yFtd=AI'E  
%nV]ibp2)  
Cd>WUw  
"O%gFye  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MP4z-4Y  
!BOY@$Y  
%)0*&a 4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R]RZq+2 ^  
\E*d\hrl{  
NbU[l  
d\jPdA.a=  
二. 战前分析 F7O(Cy"1  
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。 i5CK*"$Q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 CTZh0 x  
U qFv}VsnF  
"saUai4z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \xnWciQ#{  
  /* --------------------------------------------- */ ,Q HU_jt  
vector < int *> vp( 10 ); L 8dc(Z%v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -6n K<e`  
/* --------------------------------------------- */ ,I%g|'2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HLV2~5Txc  
/* --------------------------------------------- */ !3*(N8_|#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [&#/]Ul'  
  /* --------------------------------------------- */ 3< 2}V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aD=A^ktx  
/* --------------------------------------------- */ SU/BQ3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *rIk:FehLB  
;3B1_vo9  
NqDHCI  
9.a3&*tV[  
看了之后,我们可以思考一些问题: #]ypHVE  
1._1, _2是什么? :n.f_v}6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 j]aoR  
2._1 = 1是在做什么? :uK? 4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ecCr6)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 T`;%TO*Y  
8(~K~q[Cr  
zhpt%7So  
三. 动工 Cif>7]M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eFL=G%  
}l],.J\BGX  
-8j+s}Q  
d+Ek%_  
template < typename T > =p=rg$?  
class assignment S/ODq L|  
  { n=c 2K c  
T value; *U]V@;XF  
public : "F.;Dv9V[0  
assignment( const T & v) : value(v) {} .R./0Ot tx  
template < typename T2 > :qIXY/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RkBb$q9F]  
} ; V9dF1Hj  
R)RG[F#   
PEuIWXr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7,lq}a8z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6u7?dG'4  
pm_u  
fi$-;Gz  
H=Y{rq@  
  class holder :=\Hoz  
  { Bhp-jq'!B  
public : _PlKhv}  
template < typename T > )Ccq4i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pXtXjb  
  { j{9D{  
  return assignment < T > (t); nAjO6g6E  
} [`rba'  
} ; glF; e T  
|qmu _x\  
-Ty*aov  
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: HY%i`]4X  
( 8c9 /7h  
  static holder _1; LkK~%tY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W^] 3XJP  
S7L=#+Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T2!6(, s9  
而不用手动写一个函数对象。 Gch[Otq]%  
:X]itTrGs  
%]8qAtV^3j  
%+K<<iyR|  
四. 问题分析 |>JS!NM I  
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。 Wu_kx2h  
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。 9)gC6 IiW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LG1r]2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )Hk3A$6(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Hr]h J c  
nw<&3k(g}  
五. 问题1:一致性 iCcB@GlA  
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?| X7i/fm{l'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 52,m:EhL  
2g>SHS@1>  
struct holder {'2@(^3  
  { ~tR~?b T  
  // *]VFvh  
  template < typename T > dnb)/  
T &   operator ()( const T & r) const PX n;C/  
  { qASqscO  
  return (T & )r;  $W9{P;  
} N 0= ac5  
} ; T|dY 2  
Ffv`kn@  
这样的话assignment也必须相应改动: W034N[9  
24)(5!:"  
template < typename Left, typename Right > F>-B 3x  
class assignment .D: Z{|.1  
  { d)R:9M}v  
Left l; .72S oT  
Right r; V8HnUuz  
public : },>pDeX^P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }= 6'MjF]  
template < typename T2 > fbL\?S,w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !>e5z|1   
} ; YH%'t= <m  
i]|Yg$  
同时,holder的operator=也需要改动: G_k~X"  
1I<rXY(a`  
template < typename T > x-AZ %)N9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JoN\]JL\,  
  { %_{tzXim  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ""1^k2fj  
} 'C ~ y5j  
00SbH$SU  
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。 C0 /g1;p(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G-He" 4& $  
_/s(7y!  
return l(rhs) = r; u\LFlX0sO  
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。 B]Y}Hu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0em#-*|2"  
y6IXdW  
template < typename Tp > -#2)?NkeE  
class constant_t @:U+9[  
  { YE=q:Bv  
  const Tp t; +AHUp)  
public : W0k0$\iX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <0QH<4  
template < typename T > )~+e`q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tvu!< dxZ  
  { E7CH^]x  
  return t; Wo7F  
} >OG:vw)E  
} ; phn9:{TI  
nD)K}4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P4F3Dc  
下面就可以修改holder的operator=了 C!R1})_^  
dd\n8f  
template < typename T > EvWzq%z l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5o6>T!  
  { <HJl2p N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "=+ 7-`  
} gx&Tt  
#%D_Y33;  
同时也要修改assignment的operator() t: IN,Kl4  
FRS>KO=3  
template < typename T2 > {2+L @  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Mnz!nWhk  
现在代码看起来就很一致了。 #ssN027  
EC\yz H*X  
六. 问题2:链式操作 wQiX<)O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W ]Nv33i [  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^B@Wp  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ty<L8+B|  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8S<@"v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "7v@Rye  
=Apxdnz,  
template < typename T > `8I&7c  
struct result_1 *0|IXGr  
  { /-qxS <?o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .{=$!8|&I9  
} ; 13+<Q \  
cP}KU5j  
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: .%^]9/4  
qpsv i.S  
template < typename T > v $7EvFS  
struct   ref Vm df8[5  
  { wo3wtx  
typedef T & reference; *JaqTI,e  
} ; h^*4}GU  
template < typename T > c1_5, 1U'  
struct   ref < T &> 0q*r  
  { PZm:T+5H  
typedef T & reference; )6w}<W*1E  
} ; OKP9CLg9  
^m /oDB-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BA:yQ  
=r.mlc``W  
template < typename T > !TP@- X;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PI~1GyJr@;  
  { XgxX.`H7  
  return l(t) = r(t); ]/!<PF  
} =1u@7Bh  
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。 +4,2<\fX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U|5nNiJM  
|hO~X~P  
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 8srBHslI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Zo}y(N1K}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L3p`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7]BW[~77  
最后的布局是: U^.4Hy&D  
                Add % ',F  
              /   \ cDoo*  
            Divide   5 `g_"GE  
            /   \ c=[O `/f  
          _1     3 Y(+^;Y3U  
似乎一切都解决了?不。 Cv*x2KF G  
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。 K 9kUS  
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。 ~=wC wA|1  
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: 2qHf'  
y')RT R{>M  
template < typename Right > ?+t1ME|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'i8 U  
Right & rt) const t UR c bwV  
  { JTqq0OD}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;c -3g]  
} ,zQOZ'^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &6j<ca  
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。 6QNs\Ucb+  
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。 T'#!~GpB  
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。 M|[ZpM+  
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。 vZ#!uU^a:  
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? -.<k~71  
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: >qo~d?+  
&48_2Q"{  
template < class Action > 46h@j>/K  
class picker : public Action )B!d,HKt;  
  { 3I|3wQ&#(  
public : %vO<9fE|1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1P]de'-`j  
  // all the operator overloaded r,N[)@  
} ; aj ~bt-cE  
gLL\F1|0x  
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。 Y& ] 8 {  
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: "Jy~PcJZ1  
(vJ2z =z  
template < typename Right > E4D (,s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eX2<}'W<  
  { q6wr=OWD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N8!TZ~1$  
} C2<CWPn<  
g6sjc,`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NNa1EXZ[  
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。 `BnP[jF  
|z^pL1Z]5  
template < typename T >   struct picker_maker ]v5-~E!  
  { P` '$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m]IysyFFK  
} ; >sj bK%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ); 6,H.v  
  { ewB!IJxh  
typedef picker < T > result; IbWPlbH  
} ; L8V3BH7B  
?Ay3u^X  
下面总的结构就有了: (Q-I8Y8l8  
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。 qi+&|80T.  
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。 Cj&$%sO1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r(}nhUQ%E  
至此链式操作完美实现。 'H FKBp  
j[P8  
aQcN&UA@  
七. 问题3 kd;'}x=5yP  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Zj-BuE&@f  
A1*4*  
template < typename T1, typename T2 > agaq`^[(P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l_v*7d  
  { 1. SkIu%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H/+{e,SW"  
} wq4nMY:#  
'1]7zWbW  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;IC'Gq  
KtTza5aF  
template < typename T1, typename T2 > ?En7_X{C?  
struct result_2 ^t78jfl  
  { DzPs!(5[I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JfTfAq]  
} ; \8"QvC]  
*?8RXer  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? g8yN% )[  
这个差事就留给了holder自己。 '8r8%XI  
    M\yHUS6N  
H4skvIl  
template < int Order > U1Yo7nVf  
class holder; 0yHjrxc$  
template <> 5 R*lVUix  
class holder < 1 > KzkgWMM  
  { g2'x#%ET  
public : 55hyV{L%  
template < typename T > GOW"o"S  
  struct result_1 p`GWhI?  
  { xeB4r/6  
  typedef T & result; ZPF7m{S  
} ; Lht[g9  
template < typename T1, typename T2 > Tiprdvm<  
  struct result_2 ] C,1%(  
  { C|6{fd4?  
  typedef T1 & result; ;i9>}]6  
} ; >Me]m<$E;  
template < typename T > B~_Spp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >Zdi5') 5  
  { UE)fUTS  
  return (T & )r; 99KVtgPm  
} [EGx  
template < typename T1, typename T2 > l<2oklo5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aFG3tuaKrQ  
  { $WNG07]tU  
  return (T1 & )r1; m;h<"]<  
} 6{7 3p@  
} ; ycjJbL(.  
B+Q+0tw*i  
template <> u&SZ lkf6%  
class holder < 2 > k2OM="Ei}  
  { y#bK,}  
public : jvO3_Zt9  
template < typename T > 6z1\a  
  struct result_1 DVzssP g  
  { x(vai1CrdH  
  typedef T & result; F; a3  
} ; l7Y8b`  
template < typename T1, typename T2 > i>"dBJh]b  
  struct result_2 -,/3"}<^78  
  { 9>{t}I d  
  typedef T2 & result; <~O}6HQ#  
} ;  0dh#/  
template < typename T > A|C_np^z2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M*H< n*  
  { E&9!1!B  
  return (T & )r; B<+pg  
} bqjr0A7{  
template < typename T1, typename T2 > ,|iy1yg(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jnDQ{D  
  { 3q CHh  
  return (T2 & )r2; wDZ  
} (!ZV9S  
} ; L1F###c  
g9|qbKQ:[  
xDLMPo&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !Y|8z\ Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fPrb%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p6[#f96^u  
GY7s  
return l(i, j) = r(i, j); w~{| S7/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >3+FZ@.iT  
V*~423  
  return ( int & )i; X/wmKi  
  return ( int & )j; C{)HlOW  
最后执行i = j; FbBX}n  
可见,参数被正确的选择了。 |f3U%2@  
[%t3[p<)O  
enPLaiJ'|q  
94+/wzWvi  
jjX%$Hr  
八. 中期总结 ,{pGP#  
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: " SLvUzO>q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `1$y(w]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  Db,= 2e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XW^8A 77H  
0&Qsk!-B  
\ boL`X  
+/w(K,  
mHHzCKE,  
s1Okoxh/!V  
九. 简化 Ny B&uf  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y]J3h Ks  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hMz&JJ&B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ) (+)Q'*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D-~G|8g  
  +-*/&|^等 -$OD}5ku#  
2. 返回引用。 6QW<RXom  
  =,各种复合赋值等 ,b:n1  
3. 返回固定类型。 {:3.27jQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l3BD <PB2S  
4. 原样返回。 n'ehB%"  
  operator,  XL&hs+Y  
5. 返回解引用的类型。 5pB^Y MP  
  operator*(单目) Vj/fAHR`>'  
6. 返回地址。 ^W5>i[  
  operator&(单目) X:R%1+&*  
7. 下表访问返回类型。 m,=)qex  
  operator[] .B6`OX&k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'qdg:_L"  
  operator<<和operator>> |GuKU!  
^g-Fg>&M  
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。 C(xqvK~p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =zz+<!!  
d b<q-u  
template < typename Left > (eki X*y  
struct value_return >H)^6sJ;%b  
  { {zY`h6d  
template < typename T > @T5YsX]qb7  
  struct result_1 .|U4N/XN%q  
  { L>0!B8X2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Is<x31R  
} ; ;x,+*%  
c%jsu"  
template < typename T1, typename T2 > bd} r#^'K  
  struct result_2 y-%nJD$  
  { Xm%iPrl D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2ve lH;  
} ; V;H d)v( j  
} ; _k6x=V;9g  
DakLD~H;  
i^/ eN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L7s>su|c(  
r >E\Cco  
下面我们来剥离functor中的operator() hx*HY%\P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `i=JjgG@  
Ft)t`E'%j  
return l(t) op r(t) qo)Q}0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j p!  
return op l(t) *1\z^4=a]  
return op l(t1, t2) 1V-=$Q3 V7  
return l(t) op C2CYIo k$&  
return l(t1, t2) op <%M\7NDWDA  
return l(t)[r(t)] 5?Uo&e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +{5JDyh0  
1XqIPiXJ  
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: A<mj8qz  
单目: return f(l(t), r(t)); o`b$^hv{A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Hde]DK,d  
双目: return f(l(t)); bK!,Pc<  
return f(l(t1, t2)); h U 9\y  
下面就是f的实现,以operator/为例 N 9c8c  
:a#F  
struct meta_divide N$C{f;xV  
  {  AQB1gzE  
template < typename T1, typename T2 > ?@3#c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /&*m1EN#o  
  { v&p,Clt-2  
  return t1 / t2; kw 6cFz  
} j#7wyi5q  
} ; }A^ 1q5  
7fap*  
这个工作可以让宏来做: c9\B[@-q  
os}b?I*K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y T[Lzv#  
template < typename T1, typename T2 > \ J"/ JRn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5dg-d\ 6S  
以后可以直接用 UN-T ^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \R6;Fef  
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 dNOX&$/=  
(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 Z4|&iT  
BO?mQu~  
- P\S>G.  
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 8FB\0LA!g  
nw~/~eM5=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ' 9IP;  
class unary_op : public Rettype hO^&0?  
  { Z[a O_6L  
    Left l; 8T8pAs0 p  
public : I++W0wa.n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U(rr vNt:t  
Ix*BI9E  
template < typename T > [LJ705t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L{cK^ ,  
      { ^;0~6uBEJr  
      return FuncType::execute(l(t)); H @_eFlT t  
    } 4$0jz'  
^t\kLU  
    template < typename T1, typename T2 > \?bwm&6+r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ED!J~lg8  
      { WpXODkQL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aEcktg6h  
    } i!CKA}",  
} ; &_< VZS  
OT-n\sL$  
RY\{=f  
同样还可以申明一个binary_op KU1+<OCh  
b}ySZlmy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9X 5*{f Y  
class binary_op : public Rettype a/`c ef  
  { j~+[uzW98  
    Left l; ?R|fS*e2EB  
Right r; )m|X;eEo  
public : *\=2KIF'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mtSNl|O&{  
Y&?|k'7  
template < typename T > *4(/t$)pEl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XX]5T`D  
      { DePV,.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MILIu;[{#r  
    } z5x ,fQw6O  
X@6zI-Y %  
    template < typename T1, typename T2 > X% Spv/8{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,H.(\p_N  
      { PY^^^01P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8C*6Fjb#  
    } Ft3N#!ubl  
} ; i1b4 J  
3R)cbwL  
uvu**s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (P E# Y(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zznPD%#Sc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K$MJ#Zx^  
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。 ;whFaQi 4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #JJp:S~`   
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。。。 xFsB?d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kWZ/ej  
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) jOoIF/So  
下面是修改过的unary_op w?V[[$  
p/\$P=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ka?IX9t\  
class unary_op "C$!mdr7  
  { 09}f\/  
Left l; ]C}u- B746  
  ;4-p upK~%  
public : m [g< K  
xZ9}8*Q&:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :GwSs'$O  
;kyL>mV{  
template < typename T > }S~ysQwT  
  struct result_1 9#Aipu\  
  { }@ O|RkY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O84v*=uA  
} ; !1a|5 xrn  
b'Fx),  
template < typename T1, typename T2 > (ybtXoQs  
  struct result_2 br34Eh  
  { O?C-nw6kP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <FUqD0sQ  
} ; a@5xz)  
877EKvsiC  
template < typename T1, typename T2 > q G :jnl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j=xtnIq  
  { @\%)'WU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3PvZ_!G  
} P`Hd*xh".j  
_V_8p)%  
template < typename T > [6,]9|~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J'G`=m"-'  
  { .R$+#_  
  return OpClass::execute(lt(t)); s0XRL1kWr  
} .T#y N\S1  
YA^wUx  
} ; <FcPxZ  
*f0.=?  
1^x2WlUm4  
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 "W_jdE6v  
好啦,现在才真正完美了。 w+).pcG( *  
现在在picker里面就可以这么添加了: NgE&KPj\  
F(KH-  
template < typename Right > SCfkv|hO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DuO%B  
  { #FQm/Q<0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )5GdvqA  
} hSx+ {4PZ  
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。 $+lz<~R  
6yu*a_  
E1l\~%A  
4PO%qO  
yv!''F:9F  
十. bind TzevC$m;z  
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。 X5L(_0?F1  
先来分析一下一段例子 FfD ,cDs  
qSpa4W[  
+c]N]?k&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9?g]qy,1)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r7Q:l ?F2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -_{C+Y_  
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。 l $p_])x  
我们来写个简单的。 |oBdryi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a! 0?L0_W&  
对于函数对象类的版本: 7/D9n9F  
siss_1J  
template < typename Func > I7q?V1f u4  
struct functor_trait k[r./xEv+t  
  { 282+1X  
typedef typename Func::result_type result_type; +QXYU8bYZ  
} ; uwH)/BW)[  
对于无参数函数的版本: EMW4<na[  
9p[W :)P4d  
template < typename Ret > 7uv/@(J"$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <D;H} ef  
  { _A)_K;cz  
typedef Ret result_type; d5sGkR`(  
} ; < o'7{  
对于单参数函数的版本: t'=~"?T/o  
CQ8o9A/  
template < typename Ret, typename V1 > U&w 5&W{F}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j quSR=  
  { w}bEufU+2  
typedef Ret result_type; ^+- L;XkeY  
} ; xPfnyAo?%z  
对于双参数函数的版本: SRG!G]?-  
/ie3H,2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tRUsZl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0IPhVG~#  
  { t7!>5e)C}  
typedef Ret result_type; t5jhpPVf  
} ;  ,3@15j  
等等。。。 :|m~<'g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z W" 3K  
MR)KLM0  
template < typename Func > *v:,rh  
struct func_return #nc@!+  
  { }*}`)rj,  
template < typename T > r;%zG Fp  
  struct result_1 /[0 /8f6  
  { u'~b<@wHB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >uPde5"ZF-  
} ; J%Z)#  
@rK>yPhf  
template < typename T1, typename T2 > C>\!'^u1  
  struct result_2 QnP?;  
  { ' ! UF&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >h!.Gj  
} ; $MJDB  
} ; [^(R1K  
>e$^# \D  
h4B#T'b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TNFm7}=  
L$u&~"z-  
template < typename Func, typename aPicker > qT<qu(V:  
class binder_1 rCSG@D.  
  { [-Dgo1}Qr  
Func fn; eVCkPv *  
aPicker pk; 3R=3\;  
public : |L_g/e1A3  
cdtzf:#q  
template < typename T > HyX4ob[X  
  struct result_1 eR* ]<0=  
  { #`#aSqGmc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PcSoG\- G<  
} ; qiKtR  
5.K$ X$+7}  
template < typename T1, typename T2 > ETWmeMN  
  struct result_2 #PLB$$  
  { a4a[pX,5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a@=36gx)  
} ; kJ<Xq   
f/[?5M[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;AL@<,8  
tCCi|*P G  
template < typename T > KGE-RK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |7Xpb  
  { u FYQ^  
  return fn(pk(t)); #<i> <EG  
} b{|/J<Fe  
template < typename T1, typename T2 > >/HU'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /glnJ3   
  { U`nS` p  
  return fn(pk(t1, t2)); :qSi>KCGh  
} )|^<woli,  
} ; 5wFS.!xD  
`E0.PV  
AGJ=de.  
一目了然不是么? 8.%a"sxr  
最后实现bind cA*X$j6  
Y %D*O  
WWs[]zr  
template < typename Func, typename aPicker > g@6X|W5,J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wR<QeH'V  
  { :-W CW);N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Jgv>$u  
} - 2na::<K  
bZ22O"F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QGz3id6  
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。 pQMpkAX  
xEZVsz  
十一. phoenix NF)\">Ye  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^s2-jkK  
FZ.z'3I  
for_each(v.begin(), v.end(), Ty4%du6?d  
( yJ`1},^  
do_ j!_^5d#d  
[ *(q8?x0>  
  cout << _1 <<   " , "  q>.t~  
] "O1*uwm  
.while_( -- _1), 6p]R)K>wS  
cout << var( " \n " ) 79B`w #  
) |`;1p@w"  
); ^sn>p}Tg  
"`gZ y)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: *0@; kD=  
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 $No>-^ )  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yY-t4WeXP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =qR7-Q8B  
DHNii_w4v  
lGHu@(n<  
template < typename Cond, typename Actor > {ugKv?e ;  
class do_while *9{Wn7pck/  
  { %TTL^@1!b  
Cond cd; {*Wwu f.  
Actor act; )I-?zyL  
public : oS|~\,p"  
template < typename T > }~~^ZtJ\  
  struct result_1 MG5Sn*(C  
  { U1!2nJ]  
  typedef int result_type; 7 8inh%  
} ; eh7r'DmAR  
yr 9)ga%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ="[](X^ l  
`k%#0E*H  
template < typename T > kt0{-\ p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Gp\_(9fc  
  { lLFBop  
  do {UC<I.5X  
    { RT A=|q  
  act(t); z,x"vK(  
  } OQ&D?2r  
  while (cd(t)); Y~SlipY_  
  return   0 ; Rpd/9x.)&  
} X*yp=qI  
} ; HYnqx>L ~  
{1U*: @j  
*k]S{]Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a`X&;jH0ef  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 B5r_+?=2e  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bY U+-|54  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 H^1 a3L]  
下面就是产生这个functor的类: D!T4k]^  
JG4*B|3  
x[~OVG0M*  
template < typename Actor > GfPz^F=ie.  
class do_while_actor jz7ltoP  
  { Vd>.fb\U2  
Actor act; *vE C,)  
public : TY[d%rMm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0HuRFl  
A.x}%v,E  
template < typename Cond > v]SE?xF{U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6$<o^Ha*R  
} ; ,fJ(.KI0  
WB [G!'  
YaT+BRh?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T*~)9o  
最后,是那个do_ O36r ,/X  
C|@k+^S  
Z?aR9OTP  
class do_while_invoker w*P4_= :%Y  
  { yBh"qnOT  
public : sq|@9GS0T  
template < typename Actor > 9<c4y4#y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'J0s%m|j  
  { hg=G//  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0F'UFn>{  
} rAw1g,&  
} do_; NKhR%H  
u0hbM9U>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z n8ig/C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oYErG] ,  
最后来说说怎么处理break和continue Xq!tXJ)  
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。 Cwf$`?|W  
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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