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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "3i=kvdz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YbrsXp"  
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, [=Yfdh M8S  
kEQ${F{  
@:s|X  
X>#!s Lt  
  class filler Qx mVImn"  
  { FFNv'\)  
public : |h,aV(Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +FoR;v)z=F  
} ; t3 q0|S  
ci^+T *  
!.'@3-w]  
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: |'2E'?\/x  
P2`!)teN  
~ 0x9`~  
;Vad| -  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9* %Uoy:  
;,y9  
46dh@&U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EnrRnVB  
RJ%~=D  
5UwaBPj4  
q lL6wzq,  
二. 战前分析 TY,w3E_  
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。 (,E.1j]ji  
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 LV&tu7c  
.jh uC#x{/  
#GYCU!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r)dT,X[}F  
  /* --------------------------------------------- */ $zTjh~ 9  
vector < int *> vp( 10 ); dOFxzk,g&R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H5Rn.n(|  
/* --------------------------------------------- */ CW Y'q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tF)aNtX4^  
/* --------------------------------------------- */ L44-: 3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Mp ~E $f  
  /* --------------------------------------------- */ 1@H3!V4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MdWT[  
/* --------------------------------------------- */ 0j1I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FxC@KZG  
_wg6}3  
LmLV2f  
@>J4K#"  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?<Dinq  
1._1, _2是什么? Rp)82- .  
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。 m&OzT~?_>N  
2._1 = 1是在做什么? IN!m  
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。 M[0@3"}}  
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。 aT#R#7<Eg  
5w`v 3o  
!V.'~xj  
三. 动工 S)GWr"m-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f4zd(J  
=@m|g )  
.h^."+TJ  
-O_5OT4  
template < typename T > x~}RL-Y2o  
class assignment ?0+D1w  
  { er}/~@JJ  
T value; 1dOVH7  
public : 4ow)vS(  
assignment( const T & v) : value(v) {} "qb3\0O  
template < typename T2 > _.Y?BAQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c{j0A;XMS  
} ; H~@E&qd  
@R?S-*o  
OFCOMM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `,&h!h((  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gydPy*  
^zQ;8)ng  
U]fE(mpI9  
pHY~_^B4&  
  class holder )[6H!y5  
  { z4 8,{H6h  
public : j3~:\H  
template < typename T > JPgV7+{b[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '1=t{Rw  
  { MZE8Cvq0  
  return assignment < T > (t); X#(?V[F]  
} x<"e} Oo  
} ; &@A(8(%  
dapQ5JT/  
JcZs\ fl9  
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: ?G1-X~Z8  
H.j(hc'  
  static holder _1; 6d,jR[JP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bxO8q57  
2<y E3:VX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0,nDyTS^  
而不用手动写一个函数对象。 ]xA;*b;| h  
5>q|c`&}E  
7[:9vY  
DPi%[CRH  
四. 问题分析 f>5{SoM  
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。 $\$5::}r  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 1A">tgA1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @Wy>4B^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T?)?"b\qz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :=^JHE{  
vj^vzFbK  
五. 问题1:一致性 ;&P%A<[`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N/Z3 EF_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;58l_ue  
 s6 w</  
struct holder yEy} PCJ&  
  { Sq}hx  
  // rFSLTbTf  
  template < typename T > &2MW.,e7s  
T &   operator ()( const T & r) const (J][(=s;a  
  { LqPn$rZ|$  
  return (T & )r; zhU)bb[A  
} c{6!}0Q4  
} ; MMD4b}p  
fC2e}WR   
这样的话assignment也必须相应改动: Ej ip%m  
4\Y2{Z>P?  
template < typename Left, typename Right > b|wCR%  
class assignment _NA0$bGN9  
  { GrW+P[j9  
Left l; 1Qtojph  
Right r; &n6mXFF#>P  
public : N0sf V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4_8%ZaQ\.?  
template < typename T2 > a [iC!F2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %7Z _Hw  
} ; y|nMCkuX  
9PVM06   
同时,holder的operator=也需要改动: )Rn}4)9!iT  
7:I` ~ @m  
template < typename T > Ja| ! fT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,-&ler~[  
  { \('8 _tqI"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ( N~[sf?&  
}  RN'|./N  
|%g^6RN  
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。 A /,7%bB1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #q%xJ[  
c</d1xT  
return l(rhs) = r; OnC|9  
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。 s9PD[u/y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: amK?LDf]  
A jr]&H4  
template < typename Tp > :z56!qU  
class constant_t ~#&bDot  
  { +g<2t,  
  const Tp t; cn XIE{9M  
public : Fa,a)JY>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v-3In\T=^  
template < typename T > jmmm0,#D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4WG~7eIgy  
  { !uii|"  
  return t; @3K)VjY7  
} YW}q@AY7  
} ; (!&cfabL  
t]#y} V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h-=3 b  
下面就可以修改holder的operator=了 ><viJ$i  
WQ<J<$$uu  
template < typename T > { ,/mQ3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3 ~0Z.!O  
  { KcglpKV`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E5UI  
} zy~vw6vu  
ji="vs=y  
同时也要修改assignment的operator() u{,e8. Z  
Aj#CB.y  
template < typename T2 > d,CtlWp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } znw\Dn?g  
现在代码看起来就很一致了。 4*g`!~)  
Pdmfn8I]%  
六. 问题2:链式操作 :[ m;#b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rJ4 O_a5/  
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。 D+]#qS1q  
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。 CDQ}C=4  
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。 _{)e\n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y5 $h  
ZMy0iQ@  
template < typename T > J4#t1P@Na  
struct result_1 Kgbgp mW  
  { k, &*d4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3*"$E_%  
} ; ^\Nsx)Y;  
3xWeN#T0  
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: v}!eJzeH  
>t&Frw/Bl  
template < typename T > `$\g8Mo  
struct   ref \Y_2Z /  
  { dkt'~  
typedef T & reference; ,di'279|  
} ; $-[V)]h  
template < typename T > Q<3=s6@T  
struct   ref < T &> XZLo*C!MG  
  { @tWyc%t  
typedef T & reference; ME7jF9d  
} ; X}Bo[YoY$  
&u( eu'Q3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  jhjb)r.  
 d!5C$C/x  
template < typename T > x+x 6F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +!6aB|-  
  { l69&-Nyg  
  return l(t) = r(t); ml<X92Y  
} ,4zwd@&O  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3`S|I_$(T"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?F1NZA[%t  
>j5) MF{"  
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 i\lur ET  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I *YO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4n @}X-)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zV_U/]y  
最后的布局是: 'VcZ_m:  
                Add ^I=c]D]);  
              /   \ !qsk;Vk7Z  
            Divide   5 q(4W /y  
            /   \ 19Xc0ez  
          _1     3 DvCs 5  
似乎一切都解决了?不。 #5-5N5-1  
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。 u@tJu'X  
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。 6:O3>'n  
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: j}7as&  
||a 5)D  
template < typename Right > dqMt6b\}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yBqv'Y  
Right & rt) const P,r9  <  
  { \>0%E{CR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k nrR%e;  
} d0ThhO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7cV9xIe^  
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。 2?9 FFlX  
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。 0g}+%5]yg  
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。 64;F g/t  
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。 L1A0->t  
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? ,S 5tkTa  
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: !Z[dK{ f"  
eIBHAdU+g/  
template < class Action > X~|P  
class picker : public Action fmyyQ|]O"  
  { ]L#6'|W  
public : 7?a@i; E<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T\ZWKx*#  
  // all the operator overloaded 35I y\  
} ; ^j&'2n@ 9a  
/nEt%YYh;x  
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。 mL/]an@Y  
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: $Y.Z>I;  
7OY<*ny  
template < typename Right > iU3)4(R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Seh[".l  
  { tZ,vt7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u3)Oj7cX  
} ],CJSA!5F  
#U45;idp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > os6p1"_\f  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "D0:Y(\  
dzJ\+ @4  
template < typename T >   struct picker_maker CA%p^4Q  
  { rI34K~ P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c&r8q]u  
} ; 1-[~}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gM_z`H 5[!  
  { "Y0:Y?Vz"  
typedef picker < T > result; ?&#z3c$}  
} ; -;pZC}Nd3  
a)J3=Z-  
下面总的结构就有了: #v!(uuq,  
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。 EOJk7  
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。 (O{5L(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <Y~?G:v6+  
至此链式操作完美实现。 4a3Xz,[(a  
v,t;!u,40  
&2IrST{d:V  
七. 问题3 /N6sH!w  
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。 1,@-y#V_  
P \<dy?nZ  
template < typename T1, typename T2 > jO xH' 1I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^.bYLF  
  { Zwy8 SD'L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UB[tYZ  
} JTbg8b  
z d 9Gi5&  
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: _~!*|<A_  
l{oAqTN  
template < typename T1, typename T2 > jR8~EI+  
struct result_2 8 tq6.%\  
  { Z#7T!/28  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *:t]|$;E\  
} ; `H+~LVH  
_22;hnG<iy  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? me]O  
这个差事就留给了holder自己。 Z-(#}(HD  
    ,Q|[Yr  
H|8vW  
template < int Order > KV1zx(WI  
class holder; ,4dES|)sP  
template <> ?"MJ'u  
class holder < 1 > 6<0-GD}M  
  { 7oY}=281  
public : VsS. \1  
template < typename T > APxy %0Q  
  struct result_1 i! G^=N  
  { vt{s"\f  
  typedef T & result; (I3:u-A  
} ; V9xZH5T8^  
template < typename T1, typename T2 > *o]Q<S>lH  
  struct result_2 _nw=^zS  
  { d>"t* >i]>  
  typedef T1 & result; Z9-HQ5>  
} ; mq~rD)T  
template < typename T > GE4d=;5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (ov=D7>t0  
  { A WlR" p2  
  return (T & )r; >XzCHtEP  
} v4]7"7GuW  
template < typename T1, typename T2 > d"zbY\`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uv*OiB"  
  { "0Xa?z8"  
  return (T1 & )r1; Bi?.w5  
} cU}j Whu  
} ; :`BZ,j_  
b_ 88o-*/  
template <> m~s.al(G91  
class holder < 2 > !>XG$-$`Z  
  { B ;Zsp  
public : 6itp Mck  
template < typename T > J/(3: a>  
  struct result_1 ', -4o-  
  { fuJ6 fmT  
  typedef T & result; p)}iUU2N  
} ; `q Sfo`  
template < typename T1, typename T2 > [ bv>(a_,  
  struct result_2 ?>47!):-*  
  { #"|Y"#@k  
  typedef T2 & result; 0ZQ|W%tS  
} ; y7M"Dr%t^  
template < typename T > 1M&n=s _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 12)~PIaF  
  { ju8mO&  
  return (T & )r; =x "N0p  
} 2!QS&i  
template < typename T1, typename T2 > ?_9cFo59:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const | >xUgpQi  
  { [~$Ji&Dd  
  return (T2 & )r2; $I(2}u?1+d  
} G hH0-g{-  
} ; e* gCc7zz  
9TGjcZ1S'  
f:L%th  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 EgIFi{q=0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xQs2 )  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2%g)0[1  
}vBk ,ED  
return l(i, j) = r(i, j); b;\qF&T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eK\ O>  
\ ?['pB  
  return ( int & )i; (mXV5IM  
  return ( int & )j; ,2u-<8  
最后执行i = j; & i|x2; v  
可见,参数被正确的选择了。 4)Y=)#=  
W2h^ShG  
DmAMr=p  
rC~hjViG.  
k!E`Xeob  
八. 中期总结 d#7 z N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: +:w9K!31-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i}Ea>bi{N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %)_R>.>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pz3jc|Ga  
:,<e  
_QCspPT' c  
,vP9oY[n  
P(fTlrb  
E@QsuS2&  
九. 简化 *1iJa  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 drT X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -Zfzl`r  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: "^~f.N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o2?[*pa  
  +-*/&|^等 M`HXUA4  
2. 返回引用。 J'tc5Ip!}V  
  =,各种复合赋值等 c>d+q9M  
3. 返回固定类型。 %t M]|!yw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R7cY$ K{j  
4. 原样返回。 5o\yhYS:  
  operator, Z QND^a:  
5. 返回解引用的类型。 En 3Q%  
  operator*(单目) @TC_XU)&  
6. 返回地址。 :av6*&+  
  operator&(单目) c_a*{L|c  
7. 下表访问返回类型。 ]od]S 8$5  
  operator[] g':mM*j&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P7d" E  
  operator<<和operator>> dix\hqZ  
3EB8ls2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,eD@)K_:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "_jcz r$*  
]qL#/   
template < typename Left > cl{x5>.'#  
struct value_return yNdtq\h  
  { _7 .Wz7]b  
template < typename T > {y=H49  
  struct result_1 oz%ZEi \bW  
  { (i>VJr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Zeyhr\T  
} ; {c|nIwdB  
5~4I.+~8  
template < typename T1, typename T2 > dsqqq,>Q  
  struct result_2 jy{T=Nb  
  { x, a[ p\1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hu[=9#''$  
} ; <9eQ  
} ; Wfkm'BnV  
[qlq&?"  
mIq6\c$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vV.'&."g  
pu nc'~  
下面我们来剥离functor中的operator() F7UY>z3jL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @5Q}o3.zA-  
?rXh x{vD  
return l(t) op r(t) 3(%hHM7DM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) & PrV+Lv  
return op l(t) =K{$?%"  
return op l(t1, t2) MzYTEe&-L  
return l(t) op K$(&Qx}  
return l(t1, t2) op 3WS`,}  
return l(t)[r(t)] ^*'|(Cv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j#y_#  
?I)-ez  
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: ~|@aV:k  
单目: return f(l(t), r(t)); kvv-f9/-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~ C6< 75  
双目: return f(l(t)); 9+h9]T:9  
return f(l(t1, t2)); 8e)k5[\m  
下面就是f的实现,以operator/为例 fDp_W1yH  
dz &| 3o  
struct meta_divide VkhZt7]K}B  
  { u*{hXR-"  
template < typename T1, typename T2 > +jO1?:Lr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B`<(qPD  
  { #*#4vMk<  
  return t1 / t2; +[`N|x<  
} )mxY]W+  
} ; Ki}PO`s  
}qT @.  
这个工作可以让宏来做: Hkg^  
CjORL'3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :2Qm*Y&_$V  
template < typename T1, typename T2 > \ `rW{zQYM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :+ @-F>Q  
以后可以直接用 h1G]w/.ws  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y }'C'PR  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 *fW&-ic  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) rAIX(2@cR_  
8^&)A b  
lF5;K c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B o.x  
xT{qeHeZ9,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -r]s #$  
class unary_op : public Rettype -'3vQXj&  
  { #B"ki{Se*  
    Left l; >FFZ8=  
public : ?tE}89c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^i&/k  
_A kc7"  
template < typename T > ,ZV<o!\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  BqP:]  
      { Hx2UDHF  
      return FuncType::execute(l(t)); KMhoG.$Ra  
    } aoz+g,1 //  
~YO')  
    template < typename T1, typename T2 > "v/^nH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )FT~gl%  
      { a+)Yk8%KY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X<K[` =I  
    } ;5ugnVXu  
} ; ?`AzgM[I  
2,/("lV@0  
IE: x&q`3  
同样还可以申明一个binary_op G%;XJsFGp  
Kl{2^ q>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,AGK O,w  
class binary_op : public Rettype %;^[WT`,  
  { g$ZgR)q  
    Left l; MA.1t  
Right r; 4otB1{  
public : p]*$m=t0r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r.xGvo{iY  
Vm_y,;/(-R  
template < typename T > 8\!0yM#yK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cz OhSbmc  
      {  N~EM`d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B RG1/f d  
    } %Gl,V5z&  
Y<:%_]]  
    template < typename T1, typename T2 > ktU98Bk]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sq/M %z5'  
      { ml.l( 6A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iBwl(,)?m2  
    } l6Ze6X I  
} ; ?JzLn,&  
x% k4Lm  
Ig"Krz  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5oGnPF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 knh^q;q*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @]6)j&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 zOLt)2-<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  3Fo,F  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2U2=ja9:Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '|':W6m,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) YTL [z:k}  
下面是修改过的unary_op I"#jSazk  
[X#bDO<t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =+T{!+|6P  
class unary_op -9}]J\  
  { bnUpH3  
Left l; z[0L?~$  
  7SoxsT)  
public : TmH#  
jMcCu$i7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f";70}_  
xVuGean Cv  
template < typename T > j +@1frp  
  struct result_1 ,COSpq]6  
  { !\JG]2 \  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OQ 5{#  
} ; rs~RKTv-  
,aV89"}  
template < typename T1, typename T2 > ~PHAC@pU  
  struct result_2 W!4GL>9m}A  
  { @NlnZfMu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QL-((dZ<  
} ; 7F4$k4r<  
!vr">@}K  
template < typename T1, typename T2 > /(BQzCP9O;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kMo;<Z  
  { U;i:k%Bzy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pTOS}A[dh  
}  P%xk   
$EN A$  
template < typename T > A~\:}P N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ORs<<H.d  
  { P}~6 yX  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZWG$MFEjl  
} ]d9;YVAU  
lD6hL8[  
} ; oPk2ac  
<uU AAHi  
,'= Y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug sw'20I  
好啦,现在才真正完美了。 |bi"J;y  
现在在picker里面就可以这么添加了: 09_3`K. *  
!R//"{k0?  
template < typename Right > HO41)m+&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p"Oi83w;9  
  { "@ Zy+zLU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }pu2/44=W  
} 4Yt:PN2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。  F04`MY"  
isj<lnQ  
NlU:e}zGR  
16keCG\  
J}i$ny_3OB  
十. bind rxI?|}4  
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。 8|dl t$  
先来分析一下一段例子 j08 G-_Gjn  
FnP/NoZa>  
1mJBxg}(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tJUMLn?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U/&?rY^|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |5F]y"Nb  
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。  []1VD#  
我们来写个简单的。 RA+Y./*h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: / ]>&OSV  
对于函数对象类的版本: hnvn&{|  
5[al^'y  
template < typename Func > x|U]x  
struct functor_trait ti`z:8n7  
  { m589C+7  
typedef typename Func::result_type result_type; )cUc}Avg}  
} ; bNFX+GA/  
对于无参数函数的版本: &Km?(%?  
[ \V]tpl!  
template < typename Ret > .J%}ROm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Zr;.`(>  
  { TcpD*%wW  
typedef Ret result_type; >H ic tH  
} ; _&XT =SW}  
对于单参数函数的版本: {tu* ="d=  
%ia/i :  
template < typename Ret, typename V1 > .<u<!fL2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UI<'T3b  
  { hs2f3;)  
typedef Ret result_type; (vz)GrH>  
} ; Vhz?9i6|g^  
对于双参数函数的版本: `2J6Dz"W  
@-qxNw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kzLj1Ix2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bNevHKS  
  { ^+mSf`5  
typedef Ret result_type; Nq9Qsia&  
} ; |I^\|5  
等等。。。 Fu )V2[TY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |; $fy-  
^-4mZXAy1|  
template < typename Func > AcrbR&cvG  
struct func_return Mq[;:  
  { ;#EB0TK  
template < typename T > %a8'6^k  
  struct result_1 C(}9  
  { s]5wzbFO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @D9c  
} ; .#5<ZAh/?  
M4nM%qRGQ  
template < typename T1, typename T2 > v_{`O'#j^  
  struct result_2 #ZCgpg$wM  
  { 67 7p9{:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0w8Id . ,  
} ; <rRm bFH#  
} ; 15iCJ p  
5>KAVtYvc  
-g IuL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T oy~\  
:n0(gB  
template < typename Func, typename aPicker > @]H&(bw  
class binder_1 a}M7"v9  
  { P6i4Dr  
Func fn; KbMgatI/  
aPicker pk; X[j4V<4O  
public : gBYL.^H^l  
Hi,_qlc+  
template < typename T > D<L]'  
  struct result_1 ]'~'V2Ey  
  { 1^!= J<`K;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |]+m<Dpyr2  
} ; baR{   
%+gze|J  
template < typename T1, typename T2 > {'"A hiR/  
  struct result_2 KOhy)h+ h  
  { fa\<![8LAU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q{yz]H,  
} ; &r~~1BnpHm  
$d,30hK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B V+"uF  
~M(K{6R  
template < typename T > "}7K>|a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (z ;=3S  
  { <g>_#fz"K  
  return fn(pk(t)); 2?Q IK3"v  
} =c-j4xna>  
template < typename T1, typename T2 > JP!$uK{u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7<IrN\@U  
  { bxkp9o  
  return fn(pk(t1, t2)); FxM`$n~K  
} HY5g>wv@  
} ; "uTzmm$  
.}SW`R Pk  
fhMtnh:  
一目了然不是么? Yx(?KN7V?  
最后实现bind YOGw Q  
K+ufcct  
Y<w2_+(  
template < typename Func, typename aPicker > yHr/i) c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /  DeI s  
  { EZ1H0fm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5SR 29Z[  
} D?@330'P9C  
KNIYar*3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vq(@B  
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。 "4`h -Y  
c#u-E6  
十一. phoenix %pL ,A5M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J^n(WnM*F  
J%j#gyTU  
for_each(v.begin(), v.end(), 0@*rp7   
( >/1.VT\E  
do_ "JJ )w0  
[ aODOc J N  
  cout << _1 <<   " , " |;OM,U2  
] ZN%$k-2  
.while_( -- _1), 'V 1QuSd  
cout << var( " \n " ) ],qG!,V  
) ^YenS6`F  
); ~`T(mh',  
eoTOccb!  
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: o \b8lwA,  
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 CN\s,. ]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .H7"nt^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B`"-~4YAf  
!x;T2l  
[FF%HRce,.  
template < typename Cond, typename Actor > "LP4)hr_`  
class do_while q/70fR7{v  
  { j#-ZL-N  
Cond cd; `5[VO  
Actor act;  <gf:QX!  
public : 2NIK0%6  
template < typename T > ;oob TW{  
  struct result_1 saU|.\l  
  { H'?Bx>X  
  typedef int result_type; -("79v>#  
} ; Pa0tf:  
jY87N Hg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1ww|km  
&vdGKYs 6  
template < typename T > p7zHP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Gy .P  
  { @iC!Q>D  
  do J>!p^|S{  
    { CM9+h;Zm  
  act(t); `j_R ?mY  
  } <| Xf4.  
  while (cd(t)); $'?CY)h{  
  return   0 ; jpm}EOq<%  
} MZv&$KG4m@  
} ; t8]u#bx"?  
Tk.MtIs)V}  
Q}\,7l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7 &GhJ^Ku  
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。 pfZn<n5p  
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。 6S"bW)O  
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。 ` mALx! `  
下面就是产生这个functor的类: w V2 7  
6tzZ j:y q  
Ujq)h:`  
template < typename Actor > FE/&<g0,:  
class do_while_actor ;S,g&%N  
  { I>L lc Y  
Actor act; jqb,^T|j;m  
public : Zu&trxnNf[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xhg{!w  
LEyn1d  
template < typename Cond > {:S{a+9~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /\ ~{  
} ; V %Y.N4H  
Lm,io\z  
f=} u;^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;u}MG3Y8  
最后,是那个do_ oJyC{G  
X=${`n%LG  
c7 wza/r>  
class do_while_invoker 4zJ9bF4  
  { Qbt fKn95  
public : nfRo:@  
template < typename Actor > D!qtb6<.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YJ rK oK}  
  { 8'`&f &  
  return do_while_actor < Actor > (act); MW'z*r|,  
} _I5p 7X  
} do_; 9Ki86  
E%H,Hk^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g6 7*Bs  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'Nfg%)-N  
最后来说说怎么处理break和continue 1D=My1B  
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。 GbB&kE3KP  
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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