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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IJA WG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eY1$s mh t  
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, BEzF'<Z  
93npzpge  
?>W4*8 (  
6Q. _zk  
  class filler # N.(ZP  
  { %?3\gFvBo  
public : $(6 .K-D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LA.xLU3  
} ; 6%B5hv24v  
Ppzd.=E  
^c{,QS{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: '}{J;moB  
N'nqVYTU  
,/;mK_6  
U8z$=W o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I%NPc4p  
|6pNe T[  
-m:i~^ u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d4#Q<!r  
`!j|Ym  
XACbDKyS  
P/'~&*m-  
二. 战前分析 cia4!-#  
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。 /QsFeH  
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 ^ )Lh5   
oA kF  
?[K+Ym+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w`vJE!4B  
  /* --------------------------------------------- */ iTt"Ik'  
vector < int *> vp( 10 ); Ab <4F 7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -k p~p e*T  
/* --------------------------------------------- */ ,))UQ7N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {P_~_5o_  
/* --------------------------------------------- */ >69+e+|I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,Z;z}{.hq  
  /* --------------------------------------------- */ nz|;6?LCLY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NW`.RGLI<  
/* --------------------------------------------- */ xP.B,1\X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d]OoJK9&&  
bc"E=z  
}TZ5/zn.Dw  
_,i]ra{%  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3:i4DBp,i  
1._1, _2是什么? bUC-}  
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+'30  
2._1 = 1是在做什么? oAX-Sg-/$  
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。 aXyu%<@k  
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。 EOrWax@k$}  
~(tZW  
K h9$  
三. 动工 : z^ p s0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5#.uA_Fov  
ObIi$uJX  
TR,,=3n  
J_s?e#s  
template < typename T > J'4{+Q_pa  
class assignment }(AUe5aw`G  
  { t@1e9uR  
T value; BciwS_Qx  
public : ^CTgo,uf6H  
assignment( const T & v) : value(v) {} p3:x\P<|  
template < typename T2 > cve(pkl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +(5H$O{h  
} ; owTW_V  
?#xNz=V  
$EbxV"b+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2#LcL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pr\yc  
kL^;^!Nt  
5n r}5bum  
lnW/T--  
  class holder sJX/YGHt  
  { >U^AIaW  
public : -gh',)R   
template < typename T > -[s*R%w  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0k>NuIIP  
  { J={$q1@lq  
  return assignment < T > (t); Z!C\n[R/  
} -Q;5A;sr2  
} ; _> .TB\  
N~ljU;wo-9  
9u1)Kr=e  
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: )_b #c+  
yw5MlZ4P=  
  static holder _1; Mk= tS+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Hjli)*ev  
*}3e'0`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jK\2y|&&c  
而不用手动写一个函数对象。 K;G1cFFyG  
\~Zj](#  
;C-5R U V  
m?xzx^xs/  
四. 问题分析 !,Wd$U K  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BnqAv xX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =2bW"gs I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 je.jui"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }nYm^Yh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SY["(vP%#  
kmM_Af&  
五. 问题1:一致性 JiP]F J;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &6,GX7]Fo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *%'4.He7V  
h$~ NPX  
struct holder %|Gi'-'|b$  
  { YWM$%   
  // 9x&,`95O  
  template < typename T > Mq42^m:qe  
T &   operator ()( const T & r) const d6<,R;)  
  { u.0Z)j}N  
  return (T & )r; nTY`1w.;  
} @.T'  
} ; |A 7Yv  
:D-d`OyjG>  
这样的话assignment也必须相应改动: Ka2U@fK"  
`?rPs8+R  
template < typename Left, typename Right > @fT*fv   
class assignment  :q;vZ6Xd  
  { Vlce^\s;  
Left l; (iGk]Rtzt  
Right r; 5|x FY/%  
public : G-Z_pGer^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9+9}^B5@A  
template < typename T2 > '/b,3:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $WnK  
} ; #@Zz Bf  
V>@NkQ<|y  
同时,holder的operator=也需要改动: aCX](sN  
dI-=0v-|  
template < typename T > w48T?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q>r9ooN  
  { y .S0^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A2uSH@4  
} sqei(OXy  
CCp{ZH s  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 W$B>O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v%/_*69a  
%H~q3|z  
return l(rhs) = r; Mmbb}(<  
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。 SYB } e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: waQNX7Xdn  
HvK<>9  
template < typename Tp > ;yY>SaQ  
class constant_t 3A4?9>g)KU  
  { :r:5a(sq  
  const Tp t; ep3_G\m  
public : ! s?vj <  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} joAR;J  
template < typename T > wz9V)_V*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sJ7r9 O`x  
  { KKa"Ba$g  
  return t; E0>4Q\n{  
} .gv J;A7  
} ; Ngu+V  
_I&0HRi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QSAz:Yvf|  
下面就可以修改holder的operator=了 G#N h)ff  
. CLiv  
template < typename T > =:1f 0QF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3kdTteyy+  
  { @&S4j]rq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4bhm1Q  
} *r?g&Vw$m  
4NQS'*%D  
同时也要修改assignment的operator() TPq5"mco  
b3H~a2"d  
template < typename T2 > t=~al8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J Q%e'  
现在代码看起来就很一致了。 6t *pV [  
-/B}XN W  
六. 问题2:链式操作 CP|N2rb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lK9us  
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.@i&M  
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。 #|GP]`YT  
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。 Od>Ta_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SvAz9>N4  
:'f#0ox  
template < typename T > aa.EtKl  
struct result_1 l\ts!p4f$  
  { hp%|n:.G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j S')!Wcu  
} ; =KmjCz:  
XtNe) Ry  
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: vXR-#MS`}  
oS/<)>\Gv  
template < typename T > VZ}^1e  
struct   ref T#|Qexz6 @  
  { 8QE0J$d5  
typedef T & reference; l-XiQ#-{  
} ; {uL<$;#i  
template < typename T > :7e2O!zH_  
struct   ref < T &> ya5;C"   
  { pTST\0?  
typedef T & reference; ]N:SB  
} ; /$! / F@^  
37v!:xF!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gJ+MoAM"  
AVOzx00U  
template < typename T > Ii?<Lz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const & *B@qQ  
  { y)"aQJ>  
  return l(t) = r(t); Qa5<go{  
} 9 @!Og(l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LU?X|{z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c`#E#  
]V6<h Psi  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ib*l{cxN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @8HTC|_vX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5MQD:K2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !\}Dxt  
最后的布局是: U!XC-RA3 _  
                Add SWz+.W{KQ"  
              /   \ e/r41  
            Divide   5 UkG|5P`  
            /   \ bVQLj}%   
          _1     3 Lf3Ri/@ p  
似乎一切都解决了?不。 [~W"$sT  
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。 drBWo|/  
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。 !<h*\%;  
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: z. VuY3  
YKJk)%;+w  
template < typename Right > );kO2 7dg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aG%KiJ7KEN  
Right & rt) const `ihlKFX  
  { `pn]jpW9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ua/A &XQx  
} ecA:y!N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g:dw%h  
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。 mv/'H^"[_  
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。 `4'v)!?  
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。 NN\% X3ri"  
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。 lf4-Ci*X  
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_r12Bu  
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: pD9*WKEf*  
yc8iT`  
template < class Action > SuB;Nb7r`  
class picker : public Action c_~)#F%P  
  { [uT& sZxmg  
public : TbXp%O:[W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Lp 5LRw  
  // all the operator overloaded >to NGGU=~  
} ; [<}:b>a  
UA!-YTh  
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。 AY5%<CWj8  
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: .5p"o-:D  
MH.,dB&  
template < typename Right > R 3TdQ6j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7Y&W^]UZ0t  
  { r,(rWptf4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T\:Vu{|  
} rZLTai}`>  
|_&vW\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v,bes[Ik  
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。 [M65T@v  
`{c %d  
template < typename T >   struct picker_maker =5 l7{i*`  
  { EoD;'+d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #~^#%G  
} ; y#F( xm+L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g>12!2}  
  { #(j'?|2o%  
typedef picker < T > result; - K0>^2hh  
} ; /csj(8^w  
c/DB"_}!a  
下面总的结构就有了: 0.'$U}#b  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 z2vrV?:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ` Xc~'zG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8L`J](y  
至此链式操作完美实现。 ts`c_hH,1'  
{f((x1{HZx  
^q-]."W]t~  
七. 问题3 q(p]6Ha|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 H5'/i;  
4:.yE|@h[  
template < typename T1, typename T2 > kO{A]LnAH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X=USQj\A  
  { \HF|&@}hU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KhIg  
} (2RZc].M~  
W&#Ps6)8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: FloCR=^H  
8iaP(*J  
template < typename T1, typename T2 > rz+)z:u  
struct result_2 l tE`  
  { Eyv%"+>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u|&"l  
} ; as=Z_a:0N  
ghq[oK  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? w[}5qAI5*f  
这个差事就留给了holder自己。 Jte:U*2  
    KV0M^B|W  
2kzm(K  
template < int Order > C ?JcCD2  
class holder; XZde}zUWn  
template <> piIj t  
class holder < 1 > pKJ0+mN#"  
  { :c[iS~ ~Y  
public : w/BaaF.0  
template < typename T > _^]2??V  
  struct result_1 -7,xjn  
  { c}v>Mx  
  typedef T & result; |(G^3+5Uwm  
} ; 4WU%K`jnXb  
template < typename T1, typename T2 >  b)/,  
  struct result_2 aqJ>l}{  
  { 70hm9b-   
  typedef T1 & result; VN6h:-&iY  
} ; 0aj4.H*%  
template < typename T > =$xxkc.~G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @'>h P  
  { ^h #0e:7<  
  return (T & )r; 7%DA0.g  
} Q{-T;T  
template < typename T1, typename T2 > *gF8"0s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O(q1R#n-}+  
  { ZmU7tK  
  return (T1 & )r1; uvC ![j^~  
} TK^9!3  
} ; M9so3L<N0  
$fZVh%  
template <> w6FtDl$  
class holder < 2 > P(AcDG6K  
  { |rW,:&;  
public : n1n->l*HGP  
template < typename T > s\&qvL1D  
  struct result_1 Ot,eAiaX  
  { ukNB#2 "  
  typedef T & result; .rpKSf.  
} ; is`O,Met  
template < typename T1, typename T2 > N~Zcrt_D  
  struct result_2 R8ZI}C1  
  { En-BT0o  
  typedef T2 & result; T7+_/ Qh  
} ; t$+[(}@ +  
template < typename T > Z ,4G'[d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q|T9 tc->  
  { tA;#yM;  
  return (T & )r; /A$mP)}tz  
} yvN;|R  
template < typename T1, typename T2 > gLp7<gx6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vu7F>{D  
  { .$&_fUY  
  return (T2 & )r2; )/uu~9SFd  
} o}QtKf)W  
} ; U4PnQ K,  
-hv<8bC~4  
sUl/9VKl  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 A_nu:K-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jiAKV0lX W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ek#?B6s  
Qmbl_#  
return l(i, j) = r(i, j); 9qe<bds1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JSKAlw  
%#gHa  
  return ( int & )i; aG&ay3[&  
  return ( int & )j; Mzfuthq=@  
最后执行i = j; N5m+r.<;  
可见,参数被正确的选择了。 zNg8Oq&  
67,@*cK3?J  
`]*BDSvE  
7l+>WB_]  
%N.qu_,IZ  
八. 中期总结 +2&+Gh.h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: +,wCV2>\3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (zv)cw%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (>.+tq}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Fkq;Q  
0{0A,;b  
6KpG,%2L#  
b`%(.&  
22`N(_  
.|d2s  
九. 简化 Fqr}zR)  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  v7Q=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6xfG`7Az  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: "V7 SB   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s01W_P.@R  
  +-*/&|^等 T~Z7kc'  
2. 返回引用。 P%%[_6<%M  
  =,各种复合赋值等 s"jNS1B  
3. 返回固定类型。 T][r'jWQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cx_.+R  
4. 原样返回。 aNcuT,=(?8  
  operator, 1ig#|v*+  
5. 返回解引用的类型。 yKy07<Gr>  
  operator*(单目) (=de#wh2]  
6. 返回地址。 v8PH(d2{@  
  operator&(单目) V( /=0H/ F  
7. 下表访问返回类型。 P. V #  
  operator[] qjc8$#zXS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qYi<GI*|@  
  operator<<和operator>> gr&Rkuyfv  
k~P{Rm;F  
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;1}P%9x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %b)~K|NEFf  
}3rWmo8V  
template < typename Left > %\uEV  
struct value_return aucQZD-_"  
  { c"<bq}L7S  
template < typename T > ww0m1FzX  
  struct result_1 ^Ko{#qbl/  
  { >mWu+Nn:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n-%8RV  
} ; !uno!wUIYd  
`;'fCO!  
template < typename T1, typename T2 > [>pqf  
  struct result_2 HJV8P2f8`  
  { QqS?-   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P2Or|_z  
} ; KR4vcI[4  
} ; G\HU%J  
r]0UF0#  
[u=DAk?8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K9BoIHo  
rwRb _eIj  
下面我们来剥离functor中的operator() 5[1#d\QR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0xNlO9b/  
'yq'J)  
return l(t) op r(t) I,0]> kx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &R'%OFi  
return op l(t) TLkJZ4}?Q  
return op l(t1, t2) /p&)bL  
return l(t) op @|2}*_3\  
return l(t1, t2) op qL\*rYe<  
return l(t)[r(t)] GA8cA)]zOD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ul EP;  
k*;2QED  
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: [H3~b=  
单目: return f(l(t), r(t)); Q I.*6-(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,;_D~7L  
双目: return f(l(t)); N,><,7!q$,  
return f(l(t1, t2)); 0 CJ4]mYl  
下面就是f的实现,以operator/为例 E?& x5?  
bhFAt1h  
struct meta_divide rI[Lg0S  
  { ]:Q7Gys  
template < typename T1, typename T2 > d\cwUXf J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,0~/ Cn  
  { M~G1ZB  
  return t1 / t2; qM$~5uu  
} Nr#Y]9nA  
} ; `tCOe  
? }k~>. \  
这个工作可以让宏来做: 7 -(LWH  
}UzO_&Z#6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <IF\;,.c  
template < typename T1, typename T2 > \ jZ'y_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <N{pMz  
以后可以直接用 B) 81mcy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \I\'c.$I.Y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @QAyXwp  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 6$'6x2,  
aE_)iE|  
u%#s_R  
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 IXSCYqoK  
'9,14e6   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lB\ "*K;  
class unary_op : public Rettype P80z@!  
  { n},~2  
    Left l; n9zS'VU  
public : \w 6%J77  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !(!BW9Zt+  
6]|NB&  
template < typename T > o(W|BD!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -S=Zsr\  
      { HA{-XPAWZ  
      return FuncType::execute(l(t)); _ +,2b:D:  
    } Qa,^;hZWS  
n\2VrUQ)M  
    template < typename T1, typename T2 > cLQvzd:h=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /~_Cb= 7  
      { YkcX#>,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); + R)x5  
    } B[ f{Ys  
} ; 5L<}u` 0J  
h(;qnV'c  
o8P 5C4y  
同样还可以申明一个binary_op hfY Ieb#91  
? OBe!NDf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *JG?^G"l  
class binary_op : public Rettype 6e@ O88=  
  { AJrwl^ lm  
    Left l; ~6'6v 8  
Right r; P,"z  
public : N(?yOB4gt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %iI0JF*E z  
Z6&s 6MF  
template < typename T > =+{.I,g}g@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tUq* -9 V  
      { ,q#^ _/?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]xfAdBi  
    } s,^?|Eo;0  
O0xL;@rBe  
    template < typename T1, typename T2 > x5m .MQ J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]lF'o&v]  
      { jlER_I]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :^SpKe(7  
    } ->}K-n ),  
} ; qEE3 x>&T]  
z9$x9u  
VEd#LSh  
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 $JTy`g0>x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n@BE*I<"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +1p>:cih  
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。 2 G_*Pqc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a#1LGH7E8  
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。。。 qH6DZ|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QEM")(  
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) 9AJ!7J#v"  
下面是修改过的unary_op >TsJ0E?3x  
%^"Tz,f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IxCEE5+`%  
class unary_op .i/]1X*;r^  
  { $B4}('&4FQ  
Left l; `QR2!W70o3  
  N_L&!%s  
public : Bh*~I_Ta>  
Z`"UT#^SI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,ewg3mYHC&  
Ul[>LKFY  
template < typename T > p;j$i6YJ  
  struct result_1 0|{U"\  
  { ]t1)8v2w>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N|Ua|^  
} ; Pp GNA  
q y y.3-(  
template < typename T1, typename T2 > =rgWO n8  
  struct result_2 #'<I!G  
  { h^>kjMM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /[[zAq{OA  
} ; N)RWC7th{  
_OcgD<  
template < typename T1, typename T2 > }QncTw0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5"y p|Yl  
  { c6s(f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c0<Y017sG  
} `Dh%c%j)  
* @G4i  
template < typename T > 5G){7]P+r"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *^c4q|G.-  
  { v !@/  
  return OpClass::execute(lt(t)); KN~E9oGs  
} X >%2\S  
{L$b$u$7:  
} ; W\U zw,vI  
2k"a%#H8  
/~7H<^}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :c)<B@NqNo  
好啦,现在才真正完美了。 30>TxL=&  
现在在picker里面就可以这么添加了: Eg-b5Z);  
#Opfc8pm'  
template < typename Right > *&UVr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y%TR2CvT  
  { Jkm\{;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M=o,Sav5*  
} 1a4QWGpq  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 +@%9pbM"z  
V.Xz n  
~JLqx/[|s  
Yc?taL)  
,l; &Tb=k  
十. bind o;];ng  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 h,140pW  
先来分析一下一段例子 pJa FPO..|  
&%qD Som3  
)r?i^D&4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \U !<-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4N$s vA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .[2MPjg  
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。 f[.hN  
我们来写个简单的。 ?]9uHrdsN}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B"KsYB79t  
对于函数对象类的版本: *$# r%  
9d[0i#`:q  
template < typename Func > Bf'jXM{-  
struct functor_trait }%k"qW<Y  
  { <u2*(BM4  
typedef typename Func::result_type result_type; fy_'K}i3k  
} ; #Z$6> Xt  
对于无参数函数的版本: & p_;&P_  
p6Z]oL q  
template < typename Ret > i $I|JJJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :-"J)^V  
  { {]D!@87  
typedef Ret result_type; x ;Gyo  
} ; k}lx!Ck  
对于单参数函数的版本: )7j"OE  
$d8A_CUU  
template < typename Ret, typename V1 > n;Iey[7_E`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ['s_qCA[  
  { mH{cGu?  
typedef Ret result_type; lf|^^2'*2<  
} ; uhc0,V;S  
对于双参数函数的版本: G=nFs)z  
:!}zdeRJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /$eEj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E0O{5YF^T  
  { FJU)AjS~  
typedef Ret result_type; ^ w&TTo(  
} ; lZ)u4_  
等等。。。 Z,4=<;PF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t91CxZQ^s  
f2yv7t T   
template < typename Func > =]zPUzr,|  
struct func_return --^D)n  
  { rXm!3E6JL  
template < typename T > }?fa+FQGp  
  struct result_1 ~36c0 =  
  { *(>$4$9n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]oya<C6pR  
} ; @nc!(P7_  
\ 3LD^[qi  
template < typename T1, typename T2 > q yJpm{  
  struct result_2 +z[!]^H]4  
  { .<NXk"\!y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qFs<s<]  
} ; =~0XdS/1  
} ; YD+C1*c!  
O,OGq0c  
F`- [h )e.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A.h?#%TLL  
Xj@Kt|&`k  
template < typename Func, typename aPicker > =0f8W=d:Vr  
class binder_1 { a_L /"7  
  { -{7N]q)}  
Func fn; &&y@/<t  
aPicker pk; =[jBOx&  
public : 7J;.T%4 l  
=f|>7m.p  
template < typename T > hy]AH)?pR  
  struct result_1 fZ376Z:S$  
  { KJ#c(yb9zR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8n:D#`K  
} ; 5Y&@ :Y  
xeH# )QJt  
template < typename T1, typename T2 > l|fd,  
  struct result_2 A+}4 N%kh  
  { =|#-Rm^YB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PA=BNKlH  
} ; *7vPU:Q[  
6,h<0j{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jF5JpyOc  
&%bX&;ECzf  
template < typename T > gU%GM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mzw*6e2T  
  { $_ i41f[  
  return fn(pk(t)); .iYgRW=T  
} jFc{$#g-  
template < typename T1, typename T2 > %51pfuL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?yU#'`q  
  { zc{C+:3$^  
  return fn(pk(t1, t2)); "D/ fB%h`  
} 8`~]9ej  
} ; Tc*PDt0C  
<f*0 XJ#  
qXF"1f_+  
一目了然不是么? :ox CF0Y  
最后实现bind lt4UNJ3w  
HkN +:  
Rta P+6'X  
template < typename Func, typename aPicker > w '"7~uN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3OZ}&[3  
  { 1_QO>T'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :h3JDQe:.  
} xVe!  
CP'-CQ\Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7.t$#fzi  
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。 wf4Q}l2,d  
c9[5)  
十一. phoenix o EN_,cUp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q ^gEA5  
H:_`]X"  
for_each(v.begin(), v.end(), O(d'8`8  
( 8B+uNN~%]  
do_  ?.s*)n  
[ nr^p H.  
  cout << _1 <<   " , " vKt_z@{{L  
] 6\K)\  
.while_( -- _1), *+z({S_Nv  
cout << var( " \n " ) ;1 fML,8  
) Pla EI p  
); 88K*d8m  
S!]}}fKEFm  
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: 3:( `#YY  
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 !jbjrzv9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T,fz/5w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z|2liQrf+  
1:t>}[Y  
m+=!Z|K  
template < typename Cond, typename Actor > S`G\Cd;5  
class do_while [ZbK)L+_  
  { &)l:m.  
Cond cd; i&$uG[&P  
Actor act; #o RUH8  
public : Sf8d|R@O  
template < typename T > E(8g(?4  
  struct result_1 2~<0<^j/]  
  { {V8Pn2mlo  
  typedef int result_type; D/WS  
} ; {JgN^R<5<f  
OOCeZ3yF(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kWd'gftQ  
[oj"Tn(  
template < typename T > SXEiyy[7v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E'G>'cW;x  
  { =-qsz^^a-  
  do v`&Z.9!Tz^  
    { ob{pQx7  
  act(t); ~ #CCRUhM  
  } J (h>  
  while (cd(t)); 1GdD  
  return   0 ; Q Y'-]  
} I,eyL$x  
} ; DtZm|~)a  
q1y4B`  
"ivqh{ ,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ShpnFuH  
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。 z"3c+?2  
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。 `cpcO  
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。 ZAZCvN@5  
下面就是产生这个functor的类: +$t%L  
eXK`%'  
 B]7jg9/  
template < typename Actor > Kxn7sL$]=F  
class do_while_actor o3=kF  
  { u $#7W>R  
Actor act; %jk PrI  
public : }El_.@'T &  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !U_L7  
\0h/~3  
template < typename Cond > kP$g l|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; AX+d?M  
} ; ]aNnY?qW5  
UsN b&aue  
lG9ARRy(=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b U NYTF{  
最后,是那个do_ rLxX^[Fp3  
_GqE'VX  
1!3kAcBP  
class do_while_invoker +`8)U3u0  
  { "N]o5d   
public : wVDB?gy%#  
template < typename Actor > : qRT9n$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P~e$iBH'  
  { NrcCUZ .:N  
  return do_while_actor < Actor > (act); LltguNM$  
} pm\X*t}L  
} do_; }eM<A$J  
moR2iyO_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ib!rf:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RWFf-VA?  
最后来说说怎么处理break和continue G:`Jrh  
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。 VU9P\|c@<  
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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