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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R)G'ILneV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `| R8WM  
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, *1%=?:$(r6  
P),%S9jP;  
vJXd{iQE@C  
H+_oK ]/  
  class filler r}03&h~Hc&  
  { QT^( oog=  
public : :tR%y"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E39:}_IV  
} ; Cg)#B+  
%l3RM*zb  
vad" N  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /"Rh bE   
KasOh"W.P  
EYG&~a>L*  
uyAhN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c S{l2}E  
j:U>V7Kn3~  
z,/dYvT<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6o6!O l  
mX,#|qLf  
} vcr71u  
v-OGY[|97  
二. 战前分析 Ya\G/R  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _%<7!|"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KGK8;Q,O  
_H:SoJ'  
(;Lz `r'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =fG(K!AQ  
  /* --------------------------------------------- */ g/V C$I!'  
vector < int *> vp( 10 ); BAqu@F\):  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q_HD`tW  
/* --------------------------------------------- */ 9n9/[?S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <*4=sX@  
/* --------------------------------------------- */ M(oW;^B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <2|x]b 8  
  /* --------------------------------------------- */ 1~Pht:,t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); REFisH-  
/* --------------------------------------------- */ f\/};a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gU+BRTZ&x  
(Grj_p6O  
F \} Kh3  
`b9oH^}n j  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0Dh a1[=  
1._1, _2是什么? ?V*>4A  
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。 { SK8Mdn  
2._1 = 1是在做什么? *7!}[ v_  
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。 x40R)Led  
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。 Mzxz-cE  
P\SD_8  
/Tv< l  
三. 动工 oHeo]<Fbv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,{zvGZ|  
MQ,$'Y5~H  
1Rl`}7Km  
r!Mr\  
template < typename T > HjnHl-  
class assignment -pkeEuwv{  
  { azOp53zR  
T value; t(}&<<1Bz  
public : wiwJD}3h'  
assignment( const T & v) : value(v) {} nC>#@*+jK  
template < typename T2 > ;O5NZa!.73  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j7"E0Wc^o_  
} ; ~zYp(#0op  
'HOcK8}b  
#1m!,tC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?]5wX2G^|J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /0@}7+&  
q+ )KY  
:4)mv4Q  
w8{deSdfP  
  class holder ;&:UxmTf  
  { &TC  
public : r Ld,Izi  
template < typename T > U76:F?MH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X*FK6,Y|(  
  { : PQA9U|  
  return assignment < T > (t); *OsXjL`f  
} O#u)~C?)8  
} ; 'OF)`5sj  
I<[(hPQUf  
qn4Dm ^  
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: \a|gzC1G  
2.; OHQTE  
  static holder _1; ZO0_:T#Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _KD(V2W  
s'LG3YV-<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R`s /^0  
而不用手动写一个函数对象。 Rzb663d  
(y(V,kXwa8  
TXrC5AJx  
oZOFZ-<  
四. 问题分析 =E |[8 U)  
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。 ym,S /Uz  
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。 gs0,-)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :%!SzI?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,[cWG)-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E}" &? oY  
%M'"%Yn@(y  
五. 问题1:一致性  hi.{  
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?| 1 u&P,&T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C,fIwqOr3  
'n>|jw)  
struct holder %f:'A%'Qb  
  {  JTz1M~  
  // 1 C[#]krh  
  template < typename T > BDB-OJ  
T &   operator ()( const T & r) const ;39{iU. m  
  { h]MSjC.X  
  return (T & )r; UbMcXH8=F  
} !4*@H  
} ; ^z)lEO  
]~a!O  
这样的话assignment也必须相应改动: HjV^6oP  
1f}S:Z  
template < typename Left, typename Right > 6E_YQbdy  
class assignment iB]kn(2C  
  { ODEy2).  
Left l; [ >vS+G  
Right r; y& Dd  
public : {P = {)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ybYSz@7  
template < typename T2 > ]FFU,me2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /Ee0S8!Z!1  
} ; .h7b 4J  
sav2.w  
同时,holder的operator=也需要改动: CTPn'P=\C  
);,#H`'  
template < typename T > y`(z_5ClT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *w@>zkBl  
  { 6j` waK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MJ92S(  
} 6^ /C+zuX  
%|-Rh^H[JK  
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。 ytAhhwN~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f_z2d+  
t^h>~o' \  
return l(rhs) = r; VfZ/SByh7p  
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。 9Ft)VX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 59EAqz[:  
*[vf47)r!  
template < typename Tp > Gg-<3z  
class constant_t ` 0\hm`  
  { Z?v9ub~%  
  const Tp t; c4; `3  
public : ]v9<^!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -Mv`|odY/  
template < typename T > m6 IZG l7%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &/7GhZRt  
  { k+s<;{  
  return t; }[75`pC~O  
} e7hPIG  
} ; <BO|.(ys  
*$hO C%(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 - iJ[9O  
下面就可以修改holder的operator=了 xQmk2S` y  
G`)I _uO  
template < typename T > [&Qrk8EN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !Noabt  
  { 8fDnDA.e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OZISh?  
} tcRK\  
w5&UG/z%l  
同时也要修改assignment的operator() q.g!WLiI  
6 #QS 5  
template < typename T2 > 1F$a My?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YemOP9  
现在代码看起来就很一致了。 {8UBxFIM(  
rj:$'m7  
六. 问题2:链式操作 $jw!DrE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z:fd'NC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mBnC]$<R  
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。 uF< F4m;  
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。 @V<tg"(c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D|+H!f{k  
pf2$%lE  
template < typename T > E^|b3G6T  
struct result_1 h,\_F#hi  
  { b[u_r,b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,:,c kul  
} ; ,q:6[~n  
: ;d&m  
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: #s]]\  
y2<g96  
template < typename T > b%v1]a[  
struct   ref Yq2 mVo  
  { }>p)|Y T"/  
typedef T & reference; ;APg!5X  
} ; \l]jX: 9(  
template < typename T > ;Y)?6^"  
struct   ref < T &> Z 4t9q`}h  
  { ^ S%4R'  
typedef T & reference; UQTt;RS*zS  
} ; bJe^x;J9  
9@:&E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uQ&xoDCB  
m =opY~&h  
template < typename T > +\}]`uS:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fEgZ/p!g  
  { .j;My%)?p  
  return l(t) = r(t); us5`?XeX]  
} n JLr]`_  
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。 al" 1T-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2o/AH \=2  
t#<q O6&B  
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 @YT=-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -@i2]o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X?1 :Z|pJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /] R]7  
最后的布局是: Fl|u0SY  
                Add ?EYF61? rw  
              /   \ B8;ZOLAU  
            Divide   5 d B?I (  
            /   \ gNxnoOY  
          _1     3 2{&|%1Jg  
似乎一切都解决了?不。 ,@[Q:fY  
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。 E=7" };  
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。 P= S)V   
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: ~){*XJw6  
O >'o;0  
template < typename Right > RtF_p {s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b@5bN\"x$  
Right & rt) const /#Ew{RvW'  
  { !7}5"j ;A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oys.8%+ P  
} u/k#b2BqL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ar>Om!]=v  
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。 ;E##bdSCA  
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。 we{*%8I;  
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。 +z9;BPw %  
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。 ;2bG-v'4vO  
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? eo,m ^&  
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: 44S<(Re  
M,mj{OY~x  
template < class Action > "-I>  
class picker : public Action 8U=M.FFp  
  { %PyU3  
public : iRPd=)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @++ X H}  
  // all the operator overloaded SX*os$  
} ; ~A"ODLgU9  
tCA |sN  
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。 {_Ke'" k  
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: 5*4P_q(AxD  
TmO\!`  
template < typename Right > T0aK1Lh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  ~LkReQI  
  { r^Gl~sX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lW7kBCsz#  
} @.MM-  
/i$&89yod  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NB16O !r  
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。 q9!5J2P  
VEz&TPu  
template < typename T >   struct picker_maker o5zth^p[  
  { {!E<hQ2<$9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a eP4%h  
} ; ~~k IA"U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r:YAn^Lg  
  { >.M `Fz.  
typedef picker < T > result; YBg\L$| n  
} ; ^hZwm8G  
KWXJ[#E<W  
下面总的结构就有了: GDOaZi  
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。 ] niWRl  
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。 !fz`O>-mZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oYOf<J  
至此链式操作完美实现。 %s<7|,  
E%+V\ W%  
V1j&>-]]9*  
七. 问题3 ym1TGeFAq  
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。 xazh8X0P  
zwAuF%U  
template < typename T1, typename T2 > YS~\Gls%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !y*V;J  
  { .R:eN&Y 8y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l`,`N+FG  
} r+ vtKb  
if_e$,dh~>  
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: >,1'[) _  
d9sgk3K  
template < typename T1, typename T2 > WhK?>u  
struct result_2 -?@ $`{-K  
  { @Z.Ne:*J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iiRK3m  
} ; ZZlR:D  
[i&z_e)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9E (>mN  
这个差事就留给了holder自己。 cL=P((<K?  
    !nykq}kPN\  
Gt-  -7S  
template < int Order > 9:@os0^O  
class holder; |5g*pXu{  
template <> }H^#}  
class holder < 1 > d(fgv  
  { TcRnjsY$  
public : {4:En;  
template < typename T > #=$4U!yL  
  struct result_1 a^sR?.+3  
  { *~fN^{B'!  
  typedef T & result; 4e*0kItC  
} ; %zX'u.}8#  
template < typename T1, typename T2 > f+/^1~^  
  struct result_2 6bqJM#y@  
  { rhL<JTS  
  typedef T1 & result; 2|Tt3/Rn  
} ; ,PIdPaV--  
template < typename T > h8S%Q|-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b^A&K@[W#,  
  { 0BE%~W  
  return (T & )r; 0.+iVOz+Y  
} s?_b[B d  
template < typename T1, typename T2 > 6`+DBr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #0^Q UOp  
  { R o%S_!  
  return (T1 & )r1; ]qpcA6%a|  
} ;tKL/eI  
} ;  W#??fae  
3b PVKsY  
template <> JgK?j&!hs:  
class holder < 2 > s]B^Sz=  
  { ',O@0L]L  
public : f \4Qp  
template < typename T > wmoOp;C  
  struct result_1 \HH|{   
  { ]Q,RVEtKp  
  typedef T & result; ~oaVH.[e=  
} ; gc(1,hv  
template < typename T1, typename T2 > ,lN!XP{M6w  
  struct result_2 mexI }  
  { h]'fX  
  typedef T2 & result; v4Nb/Y  
} ; U&B~GJT+  
template < typename T > }]?RngTt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6J=~*&  
  { fA+M/}=  
  return (T & )r; +{#BQbx6  
} z?7s'2w&{  
template < typename T1, typename T2 > Rx'7tff%I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O050Q5zy  
  { hSg: Rqnk  
  return (T2 & )r2; 4wNxn lP  
} h eh! cDK  
} ; 7&sCEYEb  
8 3<kaeu,^  
i[YYR,X|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 V<d'psb 6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cBm3|@7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }!.7QpA$  
-(1e!5_-@  
return l(i, j) = r(i, j); ltD:w{PO]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -7+Fb^"L  
X^@d@xU4v  
  return ( int & )i; }B]FHpi  
  return ( int & )j; pXQ&2s$  
最后执行i = j; ^Jkj/n'  
可见,参数被正确的选择了。 {'vvE3iZ  
xt`znNN  
Ezml LFp.  
Ni0lj:  
Riw>cVi~  
八. 中期总结 1hMk\ -3S  
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: I#A`fJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j+Tk|GRab  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C8{CKrVE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RF6|zCWuI  
Dxu )by  
-> <_J4  
T]i~GkD\  
2.:b   
f<zh-Gq  
九. 简化 B! -W765Y  
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。 j#~4JGZt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2C-RoZ~  
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: dm.3.xXq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 LpF6e9V\Wp  
  +-*/&|^等 =l_eliM/  
2. 返回引用。 8zY)0  
  =,各种复合赋值等 tdt6*  
3. 返回固定类型。 ?j OpW1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Rd#,Tl\  
4. 原样返回。 i>w>UA*t  
  operator, +oiPj3  
5. 返回解引用的类型。 X0C\87xfG  
  operator*(单目) #u2PAZ@qd  
6. 返回地址。 ?px x,o6l  
  operator&(单目) Rdv"Aj:  
7. 下表访问返回类型。 c76^x   
  operator[] uZ'5&k96T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XM_S"  
  operator<<和operator>> wYF)G;[wM  
^.<IT"  
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。 DdFVOs|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )lW<: ?k  
8)H"w$jq  
template < typename Left > T&0tW"r?  
struct value_return eq/s8]uM  
  { nDPfr\\  
template < typename T > }k ,Si9O  
  struct result_1 %ZZ}TUI W  
  { ho:,~ A;k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a<HM|dcst  
} ; ^7_<rs   
'i@Y #F%D  
template < typename T1, typename T2 > >MhkNy  
  struct result_2 dA_s7),  
  { x,1&ml5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =Of#Ps)  
} ; *J$=UG,u  
} ; m\k$L7O  
E*'O))  
p~e6ah?1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @%jzVF7  
8.A; I<  
下面我们来剥离functor中的operator() \K)q$E<!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4b<:67 %  
_mO\Nw0  
return l(t) op r(t) *qR tk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mqE&phF,  
return op l(t) f j"S|]e  
return op l(t1, t2) V8N<%/ A=  
return l(t) op ] #J ]f  
return l(t1, t2) op ?Dfgyz  
return l(t)[r(t)] ~E`l4'g?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zU}0AVlIL:  
I015)vFc  
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: 9PGSr4V 1  
单目: return f(l(t), r(t)); _PRm4 :  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }ShZ4 xMz  
双目: return f(l(t)); g:*yjj  
return f(l(t1, t2)); AU7c = H:?  
下面就是f的实现,以operator/为例 [PU.lRq  
7%F9.h  
struct meta_divide _=cMa's  
  { FB</~ g  
template < typename T1, typename T2 > "OWq]q#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1f~D Uku=  
  { 2R1W[,Ga!  
  return t1 / t2; +-{H T+W  
} K3@UoR  
} ; t[DXG2&  
)X7ZX#ttH  
这个工作可以让宏来做: mM95BUB  
'7xY ,IY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .vb*|So  
template < typename T1, typename T2 > \ Q"(i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yX)2 hj:s  
以后可以直接用 x2nNkd0h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1ITa6vjS  
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 AFY;;_Xks  
(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。。。) IYrO;GQ  
v0HFW%YJ^J  
N8!B2uPQ  
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 q_I''L  
"%sW/ph  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #q=?Zu^Da  
class unary_op : public Rettype <Siz5qQI4  
  { Sx pl%  
    Left l; ^h' wZ7-\  
public : +tOV+6Uz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a{{([uZ  
}5% !: =  
template < typename T > XCk \#(VSE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xo]|m\#k5E  
      { g{nu3F}8){  
      return FuncType::execute(l(t)); 2R)Y}*VX  
    } le1'r>E$  
s^E%Uk m  
    template < typename T1, typename T2 > K!'9wt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const he!e~5<@y  
      { ]pFYAe ?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jF'S"_/?  
    } ")8wu1V-  
} ; _p90Zm-3X  
d_OHQpfK  
H7R1GaJ  
同样还可以申明一个binary_op vZk+NS<  
Dn9Ta}miTO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T3Tk:r  
class binary_op : public Rettype 0chBw~@*s  
  { d*!,McBn  
    Left l; `s.y!(`q  
Right r; O!;!amvz  
public : 6r^(VT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =b6Q2s,i  
\.}* s]6  
template < typename T > 5Rc 5/m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *}LYMrP  
      { #LcF;1o%o2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rH & ^SNc  
    } I*'QD)  
S=o Ab&  
    template < typename T1, typename T2 > (B[0BjU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i8EMjLBUR  
      { wG -X833\(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zg"<N  
    } 2pZ|+!xc+  
} ; sg2T)^*V  
v k<By R  
;ML21OjgN  
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 .( 75.^b2)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =)'AXtvE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c7sW:Yzil  
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。 T?Hs_u{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /}(w{6C  
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。。。 ^cX);koO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e6,/ i  
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) vJK0>":G  
下面是修改过的unary_op )6Hc Pso6  
iN=-N=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N^:)U"9*e  
class unary_op bW[Y:}Hk~  
  { Q]66v$  
Left l; 3>c<E1   
  +Z /Pj_.o  
public : Pij*?qmeQ  
: 3*(kb1)&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tP7l ;EX4  
P>Pw;[b>O  
template < typename T > ^!?W!k!:V  
  struct result_1 F"~uu9u  
  { n:'Mpux  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qVE6ROSh  
} ; 4IIe1 .{  
x2(hp  
template < typename T1, typename T2 > F0])g  
  struct result_2 sBB>O@4  
  { RCgZ GP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {rf.sN~M  
} ; vm 1vX;  
"0pu_  
template < typename T1, typename T2 > eM{,B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K-Y;[+#g1o  
  { @tR:}J*9s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0%#ZupN  
} &O7]e3Ej  
p^<*v8,~7  
template < typename T > g >u{H:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /X; [ 9&  
  { `ZC_F! E  
  return OpClass::execute(lt(t)); #J# x,BLI  
} /X9Kg  
#px74EeI\  
} ; y)CnH4{  
Hj2E-RwG  
s<h]2W  
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 3E) X(WJY  
好啦,现在才真正完美了。 criOJ-  
现在在picker里面就可以这么添加了: luY#l!mx3  
<y7nGXzLK  
template < typename Right > 7vF+Di(B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Rm>AU=  
  { ViKN|W >T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M&wf4)*%0+  
} *QH@c3vUe\  
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。 o/t^rY y  
 dtTQY  
qkPvE;"  
o'+p,_y9Y@  
p48m k  
十. bind >cpT_M&C,  
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。 z.P<)[LUc  
先来分析一下一段例子 IT!u4iH[  
+" |?P  
z10J8Ms'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #Ie/|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aQzx^%B1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BE>^;`K  
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。 # 3UrGom  
我们来写个简单的。 n W:P"L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: | KY6IGcqV  
对于函数对象类的版本: sVWOh|O[W  
_c$l@8KS^  
template < typename Func > !8~A`  
struct functor_trait .FYxVF.  
  { >BFUts%  
typedef typename Func::result_type result_type; }$ C;ccWL  
} ; Kg?(Ax4  
对于无参数函数的版本: "Te[R%aP  
8~* |muN.e  
template < typename Ret > r}T(?KGx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '1P~"P3  
  { >h)D~U(H  
typedef Ret result_type; &|MdBJ  
} ; qca,a3k  
对于单参数函数的版本: B6UTooj  
`X)y5*##wq  
template < typename Ret, typename V1 > Lp31Y . 4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )seeBm-`  
  { Wz{,N07Q#{  
typedef Ret result_type; "}*5'e.*  
} ; u]0{#wu;g  
对于双参数函数的版本: ]WFr5  
GW{e"b/x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -A1@a= q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aN UU' [  
  { K4U_sCh#f  
typedef Ret result_type; x_L5NsO:  
} ; 1egq:bh  
等等。。。 OKi}aQ2R*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y$$|_ l@  
S(2_s,J^  
template < typename Func > fbg:rH\_  
struct func_return Dm{9;Abs%  
  { p ; ]Qxh  
template < typename T > >uLWfk+y1  
  struct result_1 H^ds<I<)  
  { ^ruz-N^Y!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2y`X)  
} ; 3R>"X c  
/0m0""  
template < typename T1, typename T2 > aoUz_7  
  struct result_2 3kz O VZ  
  { .RW&=1D6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *(g0{V  
} ; eL" +_lW  
} ; @oKW$\  
R,8 W7 3  
TGDrTyI?y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Yj"{aFK#u@  
nixIKOnjC  
template < typename Func, typename aPicker > S\M+*:7  
class binder_1 KOhK#t>H@0  
  { awB+B8^s  
Func fn; U%rEW[j  
aPicker pk; A<}nXHs-  
public : YQ|o0>  
R :*1Y\o(  
template < typename T > g|Tkl  
  struct result_1 */'j[uj  
  { FFtB#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZHM NG~!  
} ; Xk] uXx:TN  
!&adO,jN+=  
template < typename T1, typename T2 > V7<w9MM  
  struct result_2 fnJx$PD~  
  { .k -!/^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VX:Kq<XwQ  
} ; #;0F-pt  
&|fPskpy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XwZR Kh\>=  
,K15KN.'  
template < typename T > V}h <,E9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qm/#kPlM  
  { H krhd   
  return fn(pk(t)); P"{yV?CNg  
} =d BK,/  
template < typename T1, typename T2 >  CH$K_\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gq~K(Q<O<  
  { 7Y.mp9,  
  return fn(pk(t1, t2)); C1==a FD  
} 3!op'X!  
} ; Y41b8.|P+  
k x%\Cz  
o&$Of  
一目了然不是么? 6 \?GY  
最后实现bind 4(? Z1S  
#Xk/<It  
8I~*9MUp  
template < typename Func, typename aPicker > {nMCU{*k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) soOfk!b  
  { 4axuE]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t>vr3)W  
} G0u H6x?  
*|OUd7P:hU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m KJO?7tj  
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。 QL\3|'a  
e7yn"kd  
十一. phoenix XMF#l]P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CG ,H  
JLGC'mbJ  
for_each(v.begin(), v.end(), Ip0`R+8  
( " 1h~P,  
do_ 5Mp$u756  
[ 06 an(& a9  
  cout << _1 <<   " , " z s\N)LyM  
] FwV5{-(  
.while_( -- _1), 7O~hA*Z  
cout << var( " \n " ) .[ s6x5M  
)  z $iI  
); J u"/#@  
[U,hb1Wi3  
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: (g>&ov(d  
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 * $|9e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jA3xDbM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3F9dr@I.7  
lQL /I[}  
$\aJ.N6rb  
template < typename Cond, typename Actor > 4|hfzCjMI  
class do_while 7g4IAsoD  
  { ?NxaJ^  
Cond cd; Xc9NM1bp=  
Actor act; 0?''v>%  
public : :cA8[!  
template < typename T > Hv*+HUc(:  
  struct result_1 _4LDzVjNRe  
  { `^ )oVs  
  typedef int result_type; v<ati c  
} ; nFjaV`6`@  
2UMX%+ "J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8#|PJc  
 n[7=  
template < typename T > @`nU=kY/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0KN'\KE  
  { ^qtJcMK+hq  
  do [M?&JA_$}  
    { (r-PkfXvIf  
  act(t); ;m"R.Q9*  
  } acI%fYw5p`  
  while (cd(t)); CtHsi8m  
  return   0 ; _o-01gu.  
} D.YT u$T  
} ; -yMD9b  
?^U1~5ff)  
&g!yRvM!;Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bam 4%G5  
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。 } DjbVYH  
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。 .G>6_n3  
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。 } O:l]O`  
下面就是产生这个functor的类: qJK6S4O]  
"4CO^ B  
rs@qC>_C0  
template < typename Actor > `jT1R!$3F  
class do_while_actor  s-S|#5  
  { t x1(6V&l;  
Actor act; zLjQ,Lp.I  
public : H,)2Ou-Wn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J6J; !~>_  
mSp;(oQ  
template < typename Cond > CMfR&G,)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -V52?Hq  
} ; Px`z$~*B:  
> M4QEv  
(o8?j^ -v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @}tk/7-E  
最后,是那个do_ (Zu8WyT2  
9U!#Y%*T  
+?Y(6$o  
class do_while_invoker Ekz)Nh)vGR  
  { ~GjM:*  
public : B0!W=T\  
template < typename Actor > G:;(,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FD^s5>"Y+  
  { mg *kB:p  
  return do_while_actor < Actor > (act); #.<(/D+  
} AeEF/*  
} do_; bAL!l\&2  
M!iYj+nrP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (C hL$!x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p"q4R2_/jh  
最后来说说怎么处理break和continue tH9BC5+r}  
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。 `BY&&Bv#?  
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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