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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,w<S|#W~+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 % ?0:vn  
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, tqE6>"jD  
c}lb%^;)E  
 VA6}  
at#ja_ hd  
  class filler D=j-!{zB  
  { BKCA <  
public : I0D(F i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  eI$oLl@  
} ; _mqL8ho  
)B"jF>9)[  
LO9=xGj.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: cLpYW7vZ[  
~7*.6YnI  
6iVxc|Ia  
6M @[B|Q(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n4;.W#\  
Y2N>HK0  
Q 3hKk$Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I667Gz$j5  
\=VtHu92=  
:C(=&g<]D  
^me-[ 5  
二. 战前分析 u%&`}g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 SD"FErJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Yg]-wQrH  
M8kPj8}{  
` 06;   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jl4rbzse  
  /* --------------------------------------------- */ K -nF lPm\  
vector < int *> vp( 10 ); ~ (|5/ p7t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !E<[JM  
/* --------------------------------------------- */ (5$!MUS~9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ec3}_`  
/* --------------------------------------------- */ |7'df&CA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *v;2PP[^  
  /* --------------------------------------------- */ -u6bAQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \ :%(q/v"X  
/* --------------------------------------------- */ 9&-dTayIz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Sq>dt[7  
DrKP%BnS  
"%`1 ]Fr  
dU&a{ $ku[  
看了之后,我们可以思考一些问题: <Th6r.#?  
1._1, _2是什么? yZ0-wI  
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。 g!g#]9j  
2._1 = 1是在做什么? ,?J!  
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。 |^&b8  
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。 ?&8^&brwG  
{fPy=,>Nb  
C)[,4wt,  
三. 动工 .[]r}[lU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X&tF;<m^  
Ep9nsX*   
;km`P|<U  
m|SUV  
template < typename T > Rvqq.I8aC  
class assignment RD!&LFz/}  
  { &jS>UsGh  
T value; l.67++_  
public : |XaIx#n  
assignment( const T & v) : value(v) {} C.WX.Je  
template < typename T2 > LA!?H]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #{\J Nb+w%  
} ; FvaUsOy "  
[>jbhV'  
0at/c-K`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jZu[n)u'C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {3|t;ZHk  
|B?cVc0  
qmkAg }2  
HZ aV7dOZ8  
  class holder 1T"`v tR  
  { F|'>NL-=  
public : $njUXSQ;  
template < typename T > S3q&rqarC%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4`4kfiS$  
  { Tm~" IB*  
  return assignment < T > (t); \o z#l'z  
} Eq%}  
} ; \{Y 7FC~  
;"a=gr  
E(*0jAvO[z  
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: J?*1*h  
DwM)r7<Ex  
  static holder _1; U\g/2dM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -WY<zJ  
]N~2 .h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h0(BO*cy  
而不用手动写一个函数对象。 bg!/%[ {M  
Y4J3-wK5  
\Z?9{J  
[]\+k31D  
四. 问题分析 tZ]?^_Y1  
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。 iW)8j 8  
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。 n4O]8C'lW9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y%&q/tk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S 8kCp;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'F/~o1\.  
b_$4V3TA  
五. 问题1:一致性 AiwOc+R  
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?| tP:lP#9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BOX{]EOj  
9e<.lb^tP  
struct holder NpE*fR')  
  { IB(6+n,6s  
  // d?y4GkK  
  template < typename T > 3(="YbZ  
T &   operator ()( const T & r) const ?qmRbDI  
  { "H=6j)Cb  
  return (T & )r; 0CWvYC%e  
} 1XrO~W\=  
} ; e2AX0(  
5Y.)("1f}f  
这样的话assignment也必须相应改动: j@AIK+0Qc  
5GI,o|[s6  
template < typename Left, typename Right > D@,6M#SK  
class assignment > $O]Eu!  
  { Z-$[\le  
Left l; TYy?KG>:'  
Right r; )cW#Rwu_A4  
public : gt\E`HB8E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3$9s\<j  
template < typename T2 > O\ GEay2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q}b dxa  
} ; "0V.V>-p  
?1*cO:O  
同时,holder的operator=也需要改动: [meO[otb  
;o 6lf_  
template < typename T > $By< $  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )!3V/`I  
  { M-$%Rzl_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u0}vWkn\4  
} L 8c0lx}Nn  
sG(~^hJ_  
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。 9Uh"iMB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s%vis{2  
/Y/UM3/  
return l(rhs) = r; u]g%@3Pn  
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。 )1Y{Q Y}l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *1ilkmL%  
>,v`EIg  
template < typename Tp > eln)BW#  
class constant_t y|jl[pyg)  
  { [ZNtCnv  
  const Tp t; FVMD>=k  
public : /{EP*,/*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tl[Uw[  
template < typename T > ZFA`s qT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *2ZjE!A  
  { N&.H|5  
  return t; 9# 23FK  
} Yc`o5Q\>  
} ; Fh)IgzFj  
kC:uG0sW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nB_?ckj,  
下面就可以修改holder的operator=了 C>]0YO k2  
raW>xOivR  
template < typename T > g!|=%(G=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k 9_`(nx  
  { $CRm3#+ ~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kPKB|kP\  
} ! :Y:pu0  
*Hg>[@dP0  
同时也要修改assignment的operator() ; 8_{e3s  
LHyB3V  
template < typename T2 > 'I`&Yo~c9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _Ym]Mj' ln  
现在代码看起来就很一致了。 zZ:>do\2  
bpOYHc6,*`  
六. 问题2:链式操作 'g">LQ~a+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @Y?#Sl*  
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。 e- ~N"  
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。 _H9 MwJ  
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。 ~]nRV *^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;p.v]0]is  
m1j*mtu  
template < typename T > QpF;:YX^3  
struct result_1 )n1_(;  
  { /~DI 6g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N(O9&L*4fm  
} ; Cw~q4A6'  
Vo4,@scG  
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: j SHk{T!J  
.L+6 $8m  
template < typename T > /hpY f]t  
struct   ref c|f<u{'  
  { l\f*d6o  
typedef T & reference; J; S (>c  
} ; y3vdUauOn  
template < typename T > dR K?~1  
struct   ref < T &> bes<qy  
  { 4M^= nae  
typedef T & reference; oxr#7Ei0d  
} ; bs+f,j-oBN  
I.I`6(Cb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )i6mzzj5  
&`h{i K7  
template < typename T > !'Ak&j1:`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  ''|W9!  
  { f<GhkDPm>?  
  return l(t) = r(t); Y h7rU?Gj  
} |O3q@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8aZ=?_gvT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cv8L-Z>x.=  
2v:]tj  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 P i=+/}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3\AU 72-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '-wj9OU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ( B!uy`  
最后的布局是: <xup'n^7C  
                Add "WlZ)wyF%  
              /   \ 6d:zb;Iz  
            Divide   5 %Celc#v  
            /   \  Ii6<b6-  
          _1     3 AWcLUe{  
似乎一切都解决了?不。 5sdn[Tt##  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4"GR] X  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 W,D4.w$@'  
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: Ig$(3p  
?llXd4  
template < typename Right > yZAS#ko}}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y+Ra4G#/}  
Right & rt) const Y y5h"r  
  { }~2LW" 1'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \1d (9jR  
} :X"?kK0V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E~,F  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Q[Z8ok  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 }I2wjO  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T _r:4JS  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 oVnvO iAc  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? y>:N{|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -N6f1>}pE  
ycc4W*]  
template < class Action > %) /s;Q,  
class picker : public Action t9nqu!);  
  { [v7F1@6b  
public : wrviR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -M~8{buxv  
  // all the operator overloaded ,aOl_o -&  
} ; _> f`!PlB|  
WJ$bf(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。 i1UiNJh86  
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: Ha(c'\T (\  
dW_KU}  
template < typename Right > 09|K>UC)v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const imo$-}A  
  { #TeG-sFJg@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B3:ez jj  
} B#exHf8  
w2 ;eh]k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AmvEf  
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。 }\hVy(\c  
x`U^OLV  
template < typename T >   struct picker_maker d+<G1w&z  
  { %fc !2E9|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .>q8W  
} ; .rO]M:UY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S3F;(PDzy  
  { C](f>)Dz /  
typedef picker < T > result; XywE1}3  
} ; #[,IsEpDO1  
rTM}})81  
下面总的结构就有了: hmvfw:Nq4  
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。 s0\X ^  
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。 EtJHR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `V=N*hv`  
至此链式操作完美实现。 G"klu  
grS:j+_M2m  
y.anl  
七. 问题3 . kQkC:~9  
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。 WeJl4wF  
` w=>I  
template < typename T1, typename T2 > cT<1V!L4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %huRsQ %}  
  { +Um( h-;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *e<[SZzYZ  
} pyH:#5  
O&vVv _zh  
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: !_"@^?,q  
9l|@v=gw.  
template < typename T1, typename T2 > 6TYY UM"&  
struct result_2 b $'FvZbk  
  { M.Y~1c4f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S\LkL]qx  
} ; *Tas`WA  
={_C&57N1  
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? !\"EFVH  
这个差事就留给了holder自己。 qUh2hz:  
    -jW.TT h]  
.Fs7z7?Y  
template < int Order > 1=t>HQ  
class holder; RdWRWxTn8+  
template <> d^ Inb!%w  
class holder < 1 > ]|!OP  
  { F{Z~ R  
public : }e!x5g   
template < typename T > N+++4;  
  struct result_1 2gc/3*F8  
  { wy yWyf  
  typedef T & result; QXL'^uO  
} ; h xSKG  
template < typename T1, typename T2 > C+'/>=>a.  
  struct result_2 %+f>2U4I  
  { >,TUZ  
  typedef T1 & result; zer%W%  
} ; t'VV>;-RO=  
template < typename T > YHkn2]^#A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $g/SWq  
  { .}&` TU  
  return (T & )r; 8u"!dq  
} Vc_'hz]Z  
template < typename T1, typename T2 > !5.8]v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XJ;D=~  
  { ?: N @!jeJ  
  return (T1 & )r1; Hx#;Z  
} ?!;7:VIE  
} ; AB=daie  
;L cVr13J/  
template <> +s(HOq)b  
class holder < 2 > &]8P1{  
  { 9zZr^{lUl  
public : r) HHwh{9  
template < typename T > !LggIk1  
  struct result_1 'L 8n-TyL  
  { }&/o'w2wY  
  typedef T & result; qo p^;~  
} ; B$- R-S6  
template < typename T1, typename T2 > |L-]fjBbF  
  struct result_2 K17j$o^6KK  
  { , 0imiv  
  typedef T2 & result; $@"l#vJPfc  
} ; { WIJC ',Y  
template < typename T > g>Y|9Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UADFnwR[R  
  { Q(lo{AFc  
  return (T & )r; K&bzDzd`  
} 4^TG>j?M  
template < typename T1, typename T2 > fhar&\;S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >Nvjl~o5  
  { 6""G,"B  
  return (T2 & )r2; :QpuO1Gu  
} ^?U!pq -`  
} ; q ]M+/sl  
i'4B3  
w,w{/T+B  
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> >。 j:5=s%S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :ZTc7 }  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :axRoRg  
xGu r  
return l(i, j) = r(i, j); |s"nM<ZNZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qm./|#m>  
M\sN@+  
  return ( int & )i; ]+(6,ct&.  
  return ( int & )j; qC}-_u7s  
最后执行i = j; 1KMLG=  
可见,参数被正确的选择了。 y&Mr=5:y  
W{%TlN  
K&nE_.kbl  
6qRx0"qB  
H18Tn!RDS  
八. 中期总结 d p2F  
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: #1`-*.u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d\p,2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;gBRCZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0*rQ3Z  
N03HQp)g  
\]&#%6|V  
qDv93  
)>.&N[v  
sArhZ[H  
九. 简化 Y<mej][  
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。 E}Y!O"CAV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )f}YW/'  
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: "B =  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }!;s.[y  
  +-*/&|^等 Y,W uBH  
2. 返回引用。 #cnq(S=.  
  =,各种复合赋值等 L[^9E'L$  
3. 返回固定类型。 {p;zuCF1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~;1l9^N|  
4. 原样返回。 ~KW,kyXBnD  
  operator, fIj|4a+  
5. 返回解引用的类型。 nN*w~f"  
  operator*(单目)  {k>Ca  
6. 返回地址。 PE~G=1x3  
  operator&(单目) p89wNSMl[  
7. 下表访问返回类型。 m1),;RsH  
  operator[] $UgA0]q n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <%maDM^_\(  
  operator<<和operator>> 1abtgDL  
fJ/e(t  
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。 ~MS\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .#1~Rz1r  
9A} # 6  
template < typename Left > 0/!dUWdKH  
struct value_return 6,d@p  
  { q8s0AN'@t'  
template < typename T > O J/,pLYu  
  struct result_1 IqC]!H0  
  { }D7I3]2>   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b+@JY2dvj  
} ; Gs9:6  
odPL {XFj  
template < typename T1, typename T2 > %K\?E98M  
  struct result_2 zoOaVV&1  
  { >?6&c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !OBEM1~ 1  
} ; x*?x=^I{  
} ; ,17hGKM  
>+]_5qc  
kBYNf =  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Hj:r[/  
oN{Z+T :  
下面我们来剥离functor中的operator() L1i eaKw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lmfi  
I3,= 0z  
return l(t) op r(t) @$LWWTr;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5D_fXfx_|  
return op l(t) ;\lW5ZX  
return op l(t1, t2) V#cqRE3XNi  
return l(t) op x/;buW-  
return l(t1, t2) op ]T;EdK-  
return l(t)[r(t)] Z7_m)@%;kk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JS*m65e  
| \'rP_I>  
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: KcK>%%  
单目: return f(l(t), r(t)); VwOW=4`6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Svc|0Ad&  
双目: return f(l(t)); SILQ  
return f(l(t1, t2)); c3:,Ab|  
下面就是f的实现,以operator/为例 UVw~8o9s  
ag*mG*Z  
struct meta_divide :cq9f2)  
  { 0TGLM#{  
template < typename T1, typename T2 > >S'17D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +RnkJ* l  
  { J(c{y]`J  
  return t1 / t2; s<oNE)xe  
} o(:[r@Z0z  
} ; t%'Z<DmG+  
?pn}s]*/  
这个工作可以让宏来做: S zUpWy&  
oo=Qt(#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D9FJ 1~  
template < typename T1, typename T2 > \ $)RNKMZC}A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A j2OkD  
以后可以直接用 :{IO=^D=$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <^zHE=h"  
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 ~$p2#AqX  
(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。。。) ]`&Yqg  
B x (uRj  
?Rj~f{%g  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hir4ZO%Zt  
\T <$9aNb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2I&o69x?  
class unary_op : public Rettype Kj<^zo%w  
  {  ^}:#  
    Left l; 3'^k$;^  
public : 6xZ=^;H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tQ H+)*  
b|+wc6   
template < typename T > 2Z3('?\z~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U2`'qsR1  
      { Q5FM8Q  
      return FuncType::execute(l(t)); # m[|2R  
    } *cC_j*1@  
rFC" Jx  
    template < typename T1, typename T2 > "g' jPwFG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7vABq(  
      { ( YQWbOk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *,Za6.=  
    } r=6v`)Qr  
} ; /)dFK~  
>2]JXLq  
u%/goxA  
同样还可以申明一个binary_op u$-U*r  
F0:A]`|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'k4E4OB  
class binary_op : public Rettype 4H|(c[K;  
  { xj[(P$,P  
    Left l; xia|+  
Right r; 55;g1o}}f  
public : aBNZdX]vzO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PJ2qfYsH=>  
Pv<24:ao  
template < typename T > I('Un@hS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v>Mnl  
      { $6CwkM:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7^Ns&Q  
    } v{9t]s>B  
X`fn8~5  
    template < typename T1, typename T2 > C&6IU8l\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XK: 9r{r{  
      { _L@2_#h!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,2j.<g&   
    } 5vw{b?  
} ; ^|TG$`M(w  
jq+A-T}@  
$d,0=Ci  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 lhtZaU~V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c wOJy >  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZeEWp3vW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Le*.*\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z^GDJddG  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 vmLxkjUm#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H6&J;yT}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5ux`U{`m  
下面是修改过的unary_op z8 [yt282  
2KQoy;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cZ<A0  
class unary_op 6<'21  
  { 8P"_#M?!  
Left l; P1NJ^rX  
  .58qL-iC  
public : 4WE6fJ2X  
m\ddp_l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;L,mBQB?0b  
fPrLM'  
template < typename T > &`fhEN  
  struct result_1 {&"L~>/o  
  { (I@rLvZr{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tOOchu?=  
} ; #^4,GLIM  
m~dC3}e8/?  
template < typename T1, typename T2 > =+x yI  
  struct result_2 ]r-C1bKD`  
  { Y2O"]phi@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %%Qo2^-  
} ; /[9t`  
f}L*uw  
template < typename T1, typename T2 > Vp<seO;7o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JICawj:I  
  { meCC?YAB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fd#j Y}  
} e4G4GZH8  
'*Almv{  
template < typename T > YOrrkbJ(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E7Ulnvd  
  { 8kbY+W%n  
  return OpClass::execute(lt(t)); g/&T[FOr  
} I(S)n+E  
Cn_$l>  
} ; Iu{kPyx  
Qjnd6uv{I  
;P;((2_X9  
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 Hk7q{`:N  
好啦,现在才真正完美了。 zz^F k&  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5P .qXA"D  
>j{z>  
template < typename Right > qiZO _=0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const NWd<+-pC6  
  { 4Td{;Y="yF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :aG#~-Q  
} 3&x-}y~sg  
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。 ZbT/$\0(6  
KE1ao9H8wR  
zh $}~RG[  
l?iSxqdT  
oxj3[</'k  
十. bind a"av#Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 i_kE^SSgm  
先来分析一下一段例子 0I{gJSK.,  
tV9L D>3  
](B@5-^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nkv(~ej(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @vMA=v7a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kqb0>rYa   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9 C{;h  
我们来写个简单的。 4G@nZn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \j2;4O?`  
对于函数对象类的版本: hb/]8mR  
X]loJoM9  
template < typename Func > |e a~'N1  
struct functor_trait }dxDt qb  
  { Bk}><H  
typedef typename Func::result_type result_type; /cK%n4l.y  
} ; IG?'zppjd6  
对于无参数函数的版本: m'-|{c  
`funE:>,  
template < typename Ret > cV-1?h63  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &3Zy|p4V<  
  { 5[{*{^F4  
typedef Ret result_type;  h C=:q  
} ; 9]'($:LF08  
对于单参数函数的版本: WU4UZpz  
\ j.x0/;  
template < typename Ret, typename V1 > za'6Y*CGgX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hCYQGx0  
  { E(Rh#+]Y5  
typedef Ret result_type; =&dW(uyzY  
} ; +Ug/rtK4   
对于双参数函数的版本: Kd3?I5t  
0Y]0!}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aS}1Q?cU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &t(0E:^TRU  
  { #tdf>?  
typedef Ret result_type; _28<m JfG  
} ; \tyg(srw0  
等等。。。 'O6]0l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gq#~vr  
,uz ]V1  
template < typename Func > B$?qQ|0:=  
struct func_return ?4G|+yby  
  { Zs2-u^3&  
template < typename T > I =Wc&1g  
  struct result_1 %g]vxm5?  
  { -xg2q V\c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uE=$p)  
} ; /?/#B `  
L?Yoh<  
template < typename T1, typename T2 > YYg)  
  struct result_2 o$.e^XL  
  { x\s,= n3z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pWE`x|J  
} ; I1U7.CT  
} ; 6 fz}  
Q 6C-4ja  
z5Qs @dG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XA_FOw!cX  
/q\_&@  
template < typename Func, typename aPicker > ~n!!jM:N  
class binder_1 M!M!Ni  
  { = \ , qP  
Func fn; f DgD@YCD  
aPicker pk; %m{U& -(l@  
public : kJs^ z  
5wC* ?>/  
template < typename T > ]>i~6!@  
  struct result_1 jx_4B%kzq  
  { W&"|}Pi/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $mA5@O~C5\  
} ; IB9%QW"0  
nL]^$J$  
template < typename T1, typename T2 > P5QQpY{<I  
  struct result_2 ']o od!  
  { /"qcl7F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t>UkE9=3\  
} ; tGc ya0RL  
! o, 5h|\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Zszs1{t  
(y4#.vZh:  
template < typename T > 2_QN&o ~h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fvo<(c#Y#  
  { &B{8uge1  
  return fn(pk(t)); |-2}j2'  
} IF k  
template < typename T1, typename T2 > &217l2X /  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `BZ&~vJ_  
  { ET^|z  
  return fn(pk(t1, t2)); _q>SE1j+W=  
} Y^ve:Z  
} ; pF=g||gS  
H ;@!?I  
y@ek=fT%4  
一目了然不是么? \6j^k Y=  
最后实现bind 1ywU@].6J]  
0WxCSL$#I  
r@)A k  
template < typename Func, typename aPicker > QBE@(2G}C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) = Rc"^oS  
  { Sj 3oV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i&+w _hD  
} >N`6;gn*l  
_94s(~g:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IvBGpT"(I  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 msTB'0  
Vj^dD9:  
十一. phoenix {gy+3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q{4|Kpx@  
(hZ:X)E>  
for_each(v.begin(), v.end(), +`| *s3M  
( :9d\Uj,  
do_ ZKbDp~  
[ Db03Nk>#  
  cout << _1 <<   " , " \ a-CN>  
] Fq,N  
.while_( -- _1), ddpl Pzm#  
cout << var( " \n " ) nf%4sIQ*x  
) 7$T8&Mh  
); ]gd/}m)1  
^3I'y UsY  
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: /r$&]C:Fi  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  ~Nh&.a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U1m\\<,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~5#)N{GbY  
?s{C//  
X}JWf<=q  
template < typename Cond, typename Actor > 9k2,3It  
class do_while Q^h5">P  
  { mb\t/p  
Cond cd; 'wQy]zm$  
Actor act; JAb$M{t  
public : mA{#]Yvf1  
template < typename T > =&NOHT>  
  struct result_1 CUhV$A#oo  
  { *=nO  
  typedef int result_type; 2*[Un(  
} ; ]if;A)'  
B\<ydN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ua& @GXvZ  
U}P,EP%p  
template < typename T > ~w.2 -D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LcUlc)YH5  
  { r\mPIr|  
  do j 2}v}  
    { [yd6gH  
  act(t); X5E '*W  
  } i-13~Dk  
  while (cd(t)); !UNNjBBP7  
  return   0 ; dK # h<q1  
} Y1r ,2k  
} ; (Pz8 iz  
R7aXR\ R  
G1_Nd2w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I6w/0,azC  
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。 1i,4".h?M  
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。 3q~Fl=|.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。 @InJ_9E  
下面就是产生这个functor的类: KS! iL=i  
(|0b7 |'T  
ER<eX4oU  
template < typename Actor > 8tZ} ;="F  
class do_while_actor 46ChMTt  
  { KM5 JZZP  
Actor act; xyV]?~7  
public : 9.8,q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DT? m/*  
h DtK nF  
template < typename Cond > \!PV*%P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Jr?!Mh-  
} ; t,Q'S`eTU  
V4?Oc2mS  
hZF(/4Z2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,kE=TR.|  
最后,是那个do_ Tf l;7w.(A  
B!`\L!  
3/tJDb5  
class do_while_invoker q!2<=:f  
  { ;Uk!jQh  
public : AQn[*  
template < typename Actor > E4m:1=Nd~]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .;Z.F7{q  
  { 5&%fkZ0  
  return do_while_actor < Actor > (act); ((9YG  
} [tN` :}?  
} do_; W"O-L  
w{P6i<J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 62NkU)u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;&`:|Hf*  
最后来说说怎么处理break和continue NEg>lIu<~  
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。 IDmsz  
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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