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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y r3h=XY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |+Gv)Rvp  
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,  N7%iz+  
,\*PpcU  
f#~X4@DH`  
^Mw>'*5^  
  class filler E`vCYhf{  
  { nNuv 0  
public : ,_HSvs7-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z'cVq}vl  
} ; Glz)-hjJ:n  
V %k #M  
{#>>dILPr  
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: tbz?th\#  
OsS5WY0H  
j2GO ZKy  
J:6wFmU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]fc9m~0N,\  
#1-y[w/  
Q'?{_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [UO?L2$&  
-$Y@]uf^  
8yr_A[S8.  
fq*. 4s #  
二. 战前分析 ?-"xP'#  
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。 "4W@p'  
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 ?UD2}D[M  
k-5Enbkr  
0*?/s\>PS;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^`0^|u=  
  /* --------------------------------------------- */ K_\fO|<k  
vector < int *> vp( 10 ); 7A7=~:l\G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l| 1O9I0Gd  
/* --------------------------------------------- */ #"tHT<8u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JNY;;9o  
/* --------------------------------------------- */ lPcp 17U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tqI]S X  
  /* --------------------------------------------- */ $nR1AOm}.B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8m? 9?OV5  
/* --------------------------------------------- */ r!/=Iy@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); py9zDWk~  
R@lmX%Z1  
qJq49}2  
5nq0#0O c  
看了之后,我们可以思考一些问题: AvW2)+6G  
1._1, _2是什么? B>kx$_~  
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。 =,Y i" E  
2._1 = 1是在做什么? :?1r.n  
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。 H|a9};pO\  
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。 j$Ttoo  
c.5?Q >!+  
q}-q[p? 5  
三. 动工 bMT1(edm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Jt4&%b-T  
EdQ:8h  
nAc02lJh|  
S}=d74(/n  
template < typename T > 3+6s}u)  
class assignment pk&kJ307  
  { dP8b\H  
T value; $umh&z/  
public : ~*-(_<FH  
assignment( const T & v) : value(v) {} c^^[~YW j  
template < typename T2 > -Y]ue*k{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J23Tst#s  
} ; >;@ _TAF  
sGx"j a +  
xyGk\= S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rLMjN#`^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2qEm,x'S  
:1Jg;G  
#{973~uj  
J }?F4  
  class holder $N$ ZJC6(@  
  { I@ dS/  
public : nic7RN?F<  
template < typename T > yya"*]*S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <uGc=Du  
  { asT*Z"/Q!  
  return assignment < T > (t); _M n7zt1^  
} 9}e`_z  
} ; w7Do#Cv  
 .PyPU]w  
|Sg FHuA  
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: @^47Qgj8 U  
v-`RX;8  
  static holder _1; * b+ef  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Kk?P89=*  
S{cy|QD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c(@V t&gE  
而不用手动写一个函数对象。 vby[# S|  
ElNKCj<M  
Xo[={2_  
Ktrqrl^IJ  
四. 问题分析 RhVQVjc  
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。 8BUPvaP<[  
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。  m9My  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ${"+bWG2G!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y.M^tH:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lp`raN No  
3ZNm,{  
五. 问题1:一致性 aa!o::;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| P;R`22\3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _8$arjx=  
}eA2y($N  
struct holder ;q:.&dak1  
  { 2BA'Zu`  
  // {Lj]++`fB]  
  template < typename T > k@1\ULo  
T &   operator ()( const T & r) const 0eQwi l@  
  { _F|oL|  
  return (T & )r; a4gJ-FE  
} %%["&  
} ; 0)/L+P5  
CR$\$-  
这样的话assignment也必须相应改动: sdq8wn  
X) lzBM  
template < typename Left, typename Right > ,v;P@RL|g  
class assignment _97A9wHj  
  { VUF^ r7e  
Left l; o#V}l^uU=  
Right r; Gni<@;}  
public : #QdBI{2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D$|@: mW  
template < typename T2 > aiP.\`>}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <Wgp$qt;  
} ; $5XE'm  
>3R)&N  
同时,holder的operator=也需要改动: BD6oN]  
h$`P|#V&  
template < typename T > /]~Oa#SQ:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9&R. <I  
  { XW]'by  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); > sW9n[  
} #'}?.m  
Bi7QYi/  
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。 '8+<^%c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |l)z^V!  
'l,ym~R  
return l(rhs) = r; B5'-v%YO+  
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。 v8Ga@*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F91'5D,u0  
tOx)t$ix  
template < typename Tp > V=%j ]`Os  
class constant_t `w@8i[2J  
  { J[6`$$l0  
  const Tp t; Ke0j8|  
public : :77dl/d%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K.k%Tg[ ~  
template < typename T > 9r,)Bw!RP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r(g:b ^S  
  { %fY\vd 2  
  return t; @VlDi1  
} R-Y07A  
} ; oWg"f*  
{C6,h#|pg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5U[m]W=B  
下面就可以修改holder的operator=了 xY] Y  
J&mZsa)4  
template < typename T > [ +w=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hS<lUG!9UJ  
  { Gw 4~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C"`,?K(U  
} 9?8Yf(MC%u  
n o6q3<re  
同时也要修改assignment的operator() zo!e<>o  
A.0eeX{  
template < typename T2 > |Tn+Aq7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VKI`@rY4  
现在代码看起来就很一致了。 @w?y;W!a>  
XxXMtiZ6  
六. 问题2:链式操作 1ztL._Td  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?];?3X~|  
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。 (^x ,  
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。 KxZup\\:v  
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。 hzG+s#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NGsG4y^g?z  
q]}fW)r  
template < typename T > lOk'stLNa&  
struct result_1 -?T:> *]p  
  { v/NkG;NWM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ozF173iI  
} ; X8l|^ [2F  
&-l(nr]h]  
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: A.`) 0dV  
-u!{8S~wA  
template < typename T > EZICH&_  
struct   ref kkA5 pbS  
  { }:6$5/?  
typedef T & reference; Pe-1o#7~W  
} ; >M~wFs$~  
template < typename T > :=CRsQAn  
struct   ref < T &> J. %%]-f=&  
  { zTP|H5HyK  
typedef T & reference; h^Bp^V5#  
} ; YzasT:EZN  
zh{:zT)(1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NT3Ti ?J,  
tv,Z>&OM  
template < typename T > ZT;8Wvo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6S`J7[  
  { Gp&o  
  return l(t) = r(t); Vifh`BSP  
} g!<=NVhYt  
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。 ;:2:f1_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1?!z<<  
gHL v zm  
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 o \r6 iO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^)\z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S.i CkX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *Fb|iR  
最后的布局是: @nPXu2c?u7  
                Add eaNMcC1  
              /   \ R]Iv?)Y  
            Divide   5 $0(~ID  
            /   \ V~tZNR J-  
          _1     3 NG)Xk[q4  
似乎一切都解决了?不。 y9/x:n&]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  9hbn<Y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 a,>`ab%>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -Y?C1DbKz  
-chk\75  
template < typename Right > 3G r:.V9=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Py}] {?  
Right & rt) const iS/faXe5  
  { |ORro r}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J ~"h&>T  
} oZ CvEVUk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q!r4"#Y"@Z  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 L("zS%qr  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 8Qwn  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :3oLGiL   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j B.ZF7q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? n#\ t_/\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: O|ODJOQNol  
liU/O:Ap  
template < class Action > IRq@~vdt)  
class picker : public Action f>i" j  
  { S(&]?!  
public : il403Ae0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IN{ 1itE  
  // all the operator overloaded -JMlk:~  
} ; j$%uip{  
czp .q  
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。 K1*oYHB  
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: 1kDr;.m%  
{(00,6M)i  
template < typename Right > h3udS{9 '8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \os iY ^  
  { 5:T)hoF@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MhaoD5*9  
} c;M&;'#x  
Pl9Ky(Q`V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "3\C;B6I  
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。 $VgazUH% =  
m h5ozv$  
template < typename T >   struct picker_maker +6i~Rx>  
  { 7K.in3M(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !+F6Bf  
} ; Bkq3-rX\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0P%,1M3d  
  { |o5F%1o  
typedef picker < T > result; ~ "IjT'W3  
} ; xklXV  
P.j0Xlof  
下面总的结构就有了: })Pq!u:3  
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。 Y +[Z,   
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。 L)mb.U$`c|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r6u ) 6J=  
至此链式操作完美实现。 c^%vyBMY  
<* 4'H  
|cBeyqr  
七. 问题3 E\GD hfTQ  
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。 9^AfT>b~f  
eHt |O~  
template < typename T1, typename T2 > --t5jSS44  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .3Ag6YI0N  
  { $%%K9Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0</]Jo%  
}  '7j!B1K-  
!.^%*6f  
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: ~"t33U6  
faqh }4  
template < typename T1, typename T2 > L<` p;?   
struct result_2 ;O Td<  
  { piy_9nk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;FI"N@z  
} ; kCuIEv@  
LY? `+/  
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? BY&+fK ae  
这个差事就留给了holder自己。 xGU~FU  
    iuxS=3lT"K  
r^j iK\*  
template < int Order > A=+ |&+? t  
class holder; ry Kc7<  
template <> ;`(l)X+7  
class holder < 1 > 'T_Vm%\)  
  { Zd Li<1P*d  
public : 1638U 1  
template < typename T > HpQuro'Qh  
  struct result_1 tsqkV7?  
  { XXe?@w2{  
  typedef T & result; FVw4BUOmi  
} ; :v(fgS2\  
template < typename T1, typename T2 > =Ll:Ba Q  
  struct result_2 ]a ,H!0i  
  { ;t_'87h$y  
  typedef T1 & result; vnrP;T=^  
} ; P_:~!+W,  
template < typename T > gTby%6- \|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S.Z2gFE&tu  
  { wQnW2)9!  
  return (T & )r; LKx<hl$O  
} SD=kpf;  
template < typename T1, typename T2 > "'8^OZR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o/6 'g)r*  
  { hh$V[/iK  
  return (T1 & )r1; M|l`2Hpe  
} >0kZ-M5  
} ; q7!$-  
Oosr`e@S  
template <> k|-P&g  
class holder < 2 > : K#z~#n  
  { C'a%piX  
public : p3N/"t&>  
template < typename T > 6')pM&`t  
  struct result_1 m&36$>r=  
  { s>VpbJ3S  
  typedef T & result; oU`J~6.&S  
} ; 6n  
template < typename T1, typename T2 > R54wNm @  
  struct result_2  Q9!T@  
  { , (Bo .(]  
  typedef T2 & result; c-dOb.v0  
} ; i- v PJg1  
template < typename T > %( tu<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2L!wbeTb;  
  { SMMsXH  
  return (T & )r; 5Lo\[K >j  
} X`n)]~  
template < typename T1, typename T2 > v"po}K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ew9\Y R}  
  { <EHgPlQn  
  return (T2 & )r2; P m Zb!|  
} X,Q'Xe /  
} ; 1_aUU,|.  
("+J*u*kq_  
Kpx(x0^2  
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> >。 RF,[1O-\O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Vh1R!>XY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Qel2OI`b  
+5>*$L%8T`  
return l(i, j) = r(i, j); 1%R8q=_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n&4 4Acs[  
oQ=v:P]  
  return ( int & )i; lO=Nw+'$S  
  return ( int & )j; `ecIy_O3P&  
最后执行i = j; 2D"n#O`y  
可见,参数被正确的选择了。 )e1&[0  
\@3B%RW0  
,y'E#_cTgQ  
"G&S`8  
wTu_Am  
八. 中期总结 ?aMV{H*Q*  
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: hS?pc<~`#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PU"C('AP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bGO[P<<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6BnP"R.  
[#}0)  
G1vg2'A  
FM80F_G^z  
)$.::[pNA  
AxsTB9/  
九. 简化 ,?OWwm&J  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 O :'ENoQ:&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gHB*u!w7Z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8`0/?MZ)   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rQuozbBb  
  +-*/&|^等  ./iC  
2. 返回引用。 b#17N2xkT  
  =,各种复合赋值等 u@"nVHgMJ  
3. 返回固定类型。 a (mgz&*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~o+:M0)}  
4. 原样返回。 jgz}  
  operator, Zs$Qo->F  
5. 返回解引用的类型。 x+=Ko  
  operator*(单目) \E!a=cL!  
6. 返回地址。 #jc+2F,+{  
  operator&(单目) EINjI:/D  
7. 下表访问返回类型。 "IjCuR;#  
  operator[] CXe2G5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x3`b5^  
  operator<<和operator>>  wh A  
EGY'a*]cU  
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。 G~ldU: ?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Tx+Bkfj  
G>>`j2:y  
template < typename Left > >`3wEJ"<  
struct value_return |\ZsoA  
  { ? bq S{KF  
template < typename T > us_o{  
  struct result_1 U@6bH@v5  
  { xYgG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _`H2CXG g  
} ; g}vOp3 ^  
`2B,+ytW8  
template < typename T1, typename T2 > QXQ'QEG  
  struct result_2 e1EFZ,EcaO  
  { kPt] [1jo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D.i(Irqw!  
} ; BkH- d z  
} ; &7}\mnhB  
G<5i %@  
l\?HeVk^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o/;kzi  
w`N|e0G@  
下面我们来剥离functor中的operator() BotGPk><c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lJ'. 1Z&  
Q?Y\WD  
return l(t) op r(t) 1feZ`P ;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {hXIP`  
return op l(t) 4)cQU.(*k  
return op l(t1, t2) ;x|E}XD  
return l(t) op >I~$h,  
return l(t1, t2) op Nx%]dOa  
return l(t)[r(t)] FE0}V}\=h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e]1&f.K  
z<T(afM{*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ae&i]K;  
单目: return f(l(t), r(t)); TIs~?wb$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TpHvZ]c  
双目: return f(l(t)); DaA9fJ7a   
return f(l(t1, t2)); d~G, *  
下面就是f的实现,以operator/为例 D.Q9fa&P  
!vaS fL*]  
struct meta_divide p}b:(QN~m  
  { c Nhy.Z~D  
template < typename T1, typename T2 > P ,%IZ.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fAW(  
  { *FINNNARB  
  return t1 / t2; efc<lSUR  
} ?)Psf/  
} ; -w[j`}([P9  
eaG_)y  
这个工作可以让宏来做: \1[=t+/  
i42M.M6D$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vxey $Ir  
template < typename T1, typename T2 > \ ^AI5SjOUx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ];3]/b)&  
以后可以直接用 56|o6-a^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^PNE6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 d(=*@epjR  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) MRI`h.  
s_/a1o  
e[Tu.$f-  
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 lj U|9|v  
w,6zbI/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W N5`zD$  
class unary_op : public Rettype b3h3$kIYN  
  { p4Wy2.&Q  
    Left l; 8)NQt$lWp  
public : " h D6Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EJ%Kr$51K  
?!uj8&yyf  
template < typename T > <]SI -  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BA5b;+o-  
      { 2j*+^&M/  
      return FuncType::execute(l(t)); ~]d3 f  
    } ||}k99y +  
3pV^Oe^9  
    template < typename T1, typename T2 > o_(@v2G`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O/?Lk*r  
      { $ykujyngS4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XBmAD!  
    } )P>}uK;  
} ; L/YEW7M  
0xSWoz[i6~  
rryC^Vma  
同样还可以申明一个binary_op *ommU(r8  
2b[R^O}   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z-J?x-<  
class binary_op : public Rettype #835 $vOe  
  { B@8M2Pl  
    Left l; %u)niY-g  
Right r; wWaJ%z>3y  
public : K [.*8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4@Q`8N.  
!U 6 x_  
template < typename T > Xcy Xju#"p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c=^A3[AM  
      { [}GPo0GY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &ody[k?'  
    } M9t`w-@_w  
::lD7@Wg  
    template < typename T1, typename T2 > w@jC#E\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J%:D%=9 )  
      { UhI T!x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @_ZE_n  
    } w[/_o,R  
} ; 2fa1jl  
.8v[ss6:  
iE}Lw&x  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 fH> I/%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~8j4IO(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e2}5< 7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4GL-3e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y*KP1=Md  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >U.f`24  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w]% |^:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) /'ukeK+'  
下面是修改过的unary_op Jtv~n  
g]ct6-m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a%IJ8t+mn  
class unary_op ]46-TuH  
  { ){sn!5=  
Left l;  t=6[FK  
  KkCA*GS  
public : T2%{pcdV/  
fbjT"jSzw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  av!'UZP  
]9 ArT$  
template < typename T > D2@J4;UW*W  
  struct result_1 "Q[rM1R  
  { b}C6/ zW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CZ~%qPwDw  
} ; $3BH82  
p bT sn  
template < typename T1, typename T2 > ?kF_C,k/>N  
  struct result_2 #cF ?a5  
  { CkHifmc(u-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X`+8r O[  
} ; ^T.icSxP  
8Q*477=I  
template < typename T1, typename T2 > Y~fa=R{W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,t!K? Y  
  { Tp.t.Qic  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5?yc*mOZ  
} Xh[02iL-  
%"C%pA  
template < typename T > ;r1.Uz(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NmH:/xU?^  
  { oE;SZ"$ x  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^=1:!'*3D  
} =_@Q+N*]|(  
Yqz B="  
} ; W3HTQGV  
- / tzt  
(pud`@D;[  
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 $yi[wwf 4  
好啦,现在才真正完美了。 ,5 ylrE  
现在在picker里面就可以这么添加了: Tg-HR8}X  
^gu;  
template < typename Right > PAcbC| y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Di^7@}kQS  
  { H*H=a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _-mJI+^/  
} Ed^F_Gg#  
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。 pn._u`xMV  
E979qKl  
$YPQi.  
x392uS$#  
<:YD.zAh|  
十. bind G^6\OOSy  
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。 D$vP&7pOr4  
先来分析一下一段例子 \U\k$ (  
7Gs0DwV  
V1 :aR3*!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1f/8XxTB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KD*q|?Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F,NS:mE  
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。 q_gsYb  
我们来写个简单的。 flr&+=1?D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qUuvM  
对于函数对象类的版本: 1^HUu"Kt  
@9}SHS  
template < typename Func > !vQDPLBL  
struct functor_trait n#fc=L1U  
  { &58TX[#  
typedef typename Func::result_type result_type; x#0B "{  
} ; Q|1X|_hs  
对于无参数函数的版本: G#(+p|n  
!J%m7 A  
template < typename Ret > )tB1jcI;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .o_?n.H'&  
  { eN?:3cP#l  
typedef Ret result_type; "?Mf%u1R  
} ; }8\"oA6  
对于单参数函数的版本: =JK# "'  
8ba*:sb  
template < typename Ret, typename V1 > (+=TKI<=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;xl_9Ht/  
  { LqOjVQxz  
typedef Ret result_type; rjJ-ZRs\  
} ; +P//p$pE  
对于双参数函数的版本: xy.di9  
,TdL-a5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >8>}o4Q/X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X"z!52*3]  
  { 7K\H_YY8#  
typedef Ret result_type; gvi]#|  
} ; w-3 B~e  
等等。。。 Z"u|-RoBV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @m99xF\e  
1r-#QuV#  
template < typename Func > #]_S)_Z-  
struct func_return 1qgzb  
  { (8?5REz  
template < typename T > w]Fi:kV  
  struct result_1 c~=yD:$  
  { 0s%rd>3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }F;Nh7?  
} ; KDmzKOl  
K7 N)VG  
template < typename T1, typename T2 > OlJkyL8|  
  struct result_2 zV<vwIUrr  
  { Dqu][~oQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LmA IvEr  
} ; 1X45~  
} ; SA'c}gP  
oO 8opS7F  
.^} vDA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ::Nhs/B/  
7Hm/ g  
template < typename Func, typename aPicker > `Y5{opG7-  
class binder_1 9"TPAywd  
  { #ivN-WKCl  
Func fn; /j`v N  
aPicker pk; f|&ga'5g&  
public : ]*Tnu98G}  
=C[2"Y4JK0  
template < typename T > Nsd7?|@HI  
  struct result_1 y,OwO4+y\  
  { JL7"}^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dAZh# i[  
} ;  XM" {"  
sJHN4  
template < typename T1, typename T2 > Fm3f/]>k#_  
  struct result_2 w'-J24>=  
  { EEJsNF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UJX=lh.o  
} ; :.k)!  
a=!I(50  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n~wNee  
R Wd#)3  
template < typename T > J|Xu]fg0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tHj |_t  
  { >[U.P)7;  
  return fn(pk(t)); *k7vm%#ns  
} ; {P"~(S%  
template < typename T1, typename T2 > 1 =cFV'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PilV5Gg  
  { %N, P? ,U  
  return fn(pk(t1, t2));  7z?r x  
} yye( ^  
} ; )ZI9n7  
r,` 59  
tluyx  
一目了然不是么? '[6o(~ *  
最后实现bind @fVCGV?'  
{m&8Viq1  
I'NE>!=Q  
template < typename Func, typename aPicker > ;~>E^0M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^6Std x_  
  { *Y@)t* -a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hjgxCSp  
} -'sn0 _q/e  
A>c/q&WUk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V=C@ocy Z  
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。 _cW (R,i  
6.!3g(w   
十一. phoenix 9b0M'x'W5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M_4:~&N$  
$)5-}NJf'  
for_each(v.begin(), v.end(), (M5{y` Kk  
( !Hk$  t  
do_ R&Oqm hT!  
[ (;11xu  
  cout << _1 <<   " , " =>0+BD  
] aC&ZV}8of  
.while_( -- _1), zP|y3`. 52  
cout << var( " \n " ) -UPlQL  
) 3]X9 z  
); AxN.k  
;I#S m;  
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: x 7;Zwd  
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 y,*>+xk,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _uR-Z_z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W:8*Z8?7  
{\?zqIM  
#()u=)  
template < typename Cond, typename Actor > g]z[!&%Ahs  
class do_while iZVMDJ?(Z]  
  { B~/LAD_  
Cond cd; _V9 O,"DDc  
Actor act; tkG0xRH  
public : bs%lMa.o  
template < typename T > CXQPbt[5  
  struct result_1 4@wH4H8  
  { F=29"1 ._  
  typedef int result_type; *hT1_  
} ; 6PS #Zydb  
e*Gm()Vu,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e$E~@{[1)  
(X rrnoz  
template < typename T > M@>EZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h9McC3  
  { 86^xq#+Uw  
  do fC2   
    { \k=.w  
  act(t); &~u=vuX  
  } [3s p  
  while (cd(t)); vu%:0p` K  
  return   0 ; Uf`lGGM  
} *|f&a  
} ; wXc"Car)  
5ml^3,x  
)TceNH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .oJs"=h:m  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 cm8-L[>E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7-oH >OF^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 i4Y_5  
下面就是产生这个functor的类: *aXZONym  
?/_8zpW  
0,T'z,  
template < typename Actor > |EJ&s393&  
class do_while_actor >@yHa'*9S  
  { 3&D;V;ON}_  
Actor act; &=sVq^d@qe  
public : s<I[)FQVr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} XIu3n9g^#  
959i2z  
template < typename Cond > l_lm)'ag  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sOJH$G3O  
} ; zFjG20w%3g  
w$9aTL7  
) 0x* >;"o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 No)v&P%  
最后,是那个do_ *-timVlaE  
74c1i  
nb:J"  
class do_while_invoker Ul?Ha{ W  
  { A2o ;YyF  
public : S8O^^jJq;  
template < typename Actor > .wrNRU7s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =a`l1zn8=  
  { g8yWFqE!T  
  return do_while_actor < Actor > (act); +e0]Y8J{  
} !*:Zcg?7n  
} do_; u"K-mr#$[o  
~RVx~hh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O[3AI^2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t6;Ln().Hw  
最后来说说怎么处理break和continue  `x"0  
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。 `0rEV _$  
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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