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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HU.6L 'H*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p=P0$P+KM  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, }?ac<> u&  
=*)O80oaW  
P A+e= %  
n*8RYm)?  
  class filler Dm`U|<o  
  { %w|3:  
public : ]V]@Zna@g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J;]@?(  
} ; NB6h/0*v  
#L*@~M^]  
H fmMf^c  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: BrH`:Dw  
}Us$y0W\  
}mS0{rxD4  
1X:whS5S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]e3}9.  
0{Ll4  
pUEok+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kGTc~p(  
 Vgb>3]SU  
X72X:"  
3b/vyZF  
二. 战前分析 DDCQAf  
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。 @IKe<{w  
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 8LM1oal}  
^DCv-R+ p  
Oj|p`Dzh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lL+^n~g  
  /* --------------------------------------------- */ CzsY=DBH=  
vector < int *> vp( 10 ); Dp |FyP_w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); EQ`t:jc {  
/* --------------------------------------------- */ r#Oz0=0u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DO,&Foh\  
/* --------------------------------------------- */ Ak-7}i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); > mDubP  
  /* --------------------------------------------- */ '!L1z45  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ob5nk ^y  
/* --------------------------------------------- */ I!0 +RP(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y,Zv0-"  
:H8L(BsI  
%+W >+xRb  
(c|qX-%rC  
看了之后,我们可以思考一些问题: %L|bF"K5;  
1._1, _2是什么? =X'7V}Q}  
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。 w3cK: C0  
2._1 = 1是在做什么? "}aM*(l+\  
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。 _!p$47  
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。 eu|q {p  
e ;u8G/  
->9xw  
三. 动工 !OVEA^6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DN{G$$or  
x{o5Ha{  
H 1X]tw.  
9F1stT0G%  
template < typename T > 2/q=l?  
class assignment +7OT`e %q  
  { exKmK!FT  
T value; 4'b]2Mn3   
public : cW^) $>A  
assignment( const T & v) : value(v) {} i1 Sc/  
template < typename T2 > 17 iq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JJ3JULL2  
} ; MF sy`aiS  
&/FwV'  
xyWdzc] (p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8mddI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nv Gd:]Z  
(uc)^lfX  
F@K;A%us)  
,T[ +omo  
  class holder 8J U~Q  
  { { 4{{;   
public : RYaof W  
template < typename T > (,y/nc=GN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xTJ5VgG  
  { eH*b -H[  
  return assignment < T > (t); -)+DVG.t  
} l<%~w U  
} ; ?O Nw*"9  
y.<Y]m  
cHct|Z u  
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: )Dpt<}}\  
^{bEq\5&  
  static holder _1; Q8:ocEhR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o_m.MMEU  
x}j41E}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^i1:PlW]  
而不用手动写一个函数对象。 dph6aN(49  
*lO+^\HXD  
TBT*j&!L  
+Z]%@"S?  
四. 问题分析 DQnWLC"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。 _oVA0@#n  
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。 ?{")Wt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (.+n1)L?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YcZ4y@6"  
uNBhVsM6<  
五. 问题1:一致性 dF]8>jBOL  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N)Kr4GC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P?7b,a95O  
>AFpO*q"  
struct holder mj|9x1U)  
  { [ Ulo; #P  
  // e1Hx"7ew_  
  template < typename T > K a|\gl;V  
T &   operator ()( const T & r) const @1Lc`;Wd  
  { >f8,YisH  
  return (T & )r; !WnI`  
} C;>Ll~f_  
} ; <Rt@z|Zv  
6s2g+[  
这样的话assignment也必须相应改动: qNL~m'  
pjM|}i<'Q  
template < typename Left, typename Right > zSCPp6  
class assignment "PtH F`mo  
  { s$6#3%h  
Left l; |_m;@.44?U  
Right r; "ukbqdKD  
public : D*,H%xA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J< M;vB)  
template < typename T2 > o-= lHtR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B35f 5m7r  
} ; $g;xw?~#  
}iAi`_\0;  
同时,holder的operator=也需要改动: ~T9[\nU\  
#9Z-Hd<  
template < typename T > &nP rozC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k]g\` gc  
  { {jG`l$$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); UC@"<$'C  
} pC8i &_A  
[Nc  Ok,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Pme?`YO$x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9Z 4R!Q  
:g";p.~=  
return l(rhs) = r; XU7bWafy  
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。 $)V4Eu;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -2_$zk*n  
zPYa@0I  
template < typename Tp > ?2;G_P+  
class constant_t ]"6<"1)  
  { dz 2d`=`3  
  const Tp t; FoQk  
public : lR!$+atW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *Rd&4XG  
template < typename T > a=dN.OB}F7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y"ck;OQD  
  { p3'+"sFU  
  return t; nj$K4_  
} d]]qy  
} ; H"l'E9k.&p  
a{W-+t   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kz^G.5n   
下面就可以修改holder的operator=了 rge/jE,^~Z  
!A o?bs'  
template < typename T > lOui{QU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gP@ni$n  
  { +|;IIwo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4KnDXQ%  
} nabN.Ly  
L?fv5 S3  
同时也要修改assignment的operator() !w Bmf&=  
sh1()vT  
template < typename T2 > U|nk8 6r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9@06]EI_  
现在代码看起来就很一致了。 ,R+u%bmn#  
($kwlj~c  
六. 问题2:链式操作 1F|+4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UsTPNQj  
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。 /rW{rf^  
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。 9D,& )6  
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。 Up&q#vqIj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /v[- KjTj7  
MR}\fw$(.  
template < typename T > |=POV]K  
struct result_1 6X7_QBC)  
  { kXWx )v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $u :=lA:N  
} ; Gf?KpU  
z0sB*5VH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: FQyiIT6  
1yu!:8=ee  
template < typename T > %0 4n,&mg  
struct   ref v|GvN|_|  
  { K^bn4Nr  
typedef T & reference; \w3wh*  
} ;  y^Lw7  
template < typename T > LsXYvX  
struct   ref < T &> >@"j9  
  { d:D2[  
typedef T & reference; 1;W>ceN"  
} ; DKZ69^  
B.?yHaMI[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iJi|*P5dw  
m_B5M0},  
template < typename T > vF,l?cU~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ( nh!tC  
  { A SSoKrFL  
  return l(t) = r(t); C N"c  
} ~&x%;cnv_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S%@$J~\rx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IQDWH/ c  
|Xag:hof  
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 Ut+mm\7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bA)Xjq)Rr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^?2txLv,6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [3.rG!Na  
最后的布局是: HIF] c  
                Add Aq"_hjp  
              /   \ Ssj'1[%  
            Divide   5 89paR[  
            /   \ 4v>V7T.  
          _1     3 =BtEduz  
似乎一切都解决了?不。 ew(6;}+^/  
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。 F!xK#~e   
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。 sR6 (8  
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: %_ ~[+ ~#  
URAipLvN  
template < typename Right > Xk2  75Y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L!5f*  
Right & rt) const TDoYp  
  { GYYro&aq{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &l Q j?]  
} L8W3Tpi&(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /a q%l]hQ@  
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。 vZ08/!n  
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。 4Z_.Jdu w  
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。 >b?,zWiw  
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。 ^{s)`j'I*  
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? *M"wH_cd  
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: 2C-u2;X2  
MiC&av  
template < class Action > L4NC -  
class picker : public Action a-3~HH  
  { '/j`j>'!^  
public : G > ,rf ]N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3t,SXI @  
  // all the operator overloaded R:e:B7O~0  
} ; oI>;O#  
"CaVT7L  
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。 pQp}HD!-  
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: |"mb 59X  
H.9J}k1S  
template < typename Right > gor6c3i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ' 9,}N:p  
  { 8[DD=[&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "K8qmggTq  
} !-QKh aY  
1)r1/0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,y0kzwPR1  
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。 ;#;X@BhS  
V><P`  
template < typename T >   struct picker_maker y?rsfIth`  
  { +LUL-d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6?_Uow}  
} ; 0`x<sjG\q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g9gyWz  
  { b,c vQD  
typedef picker < T > result; |!}$V  
} ; 78X;ZMY  
xH=&={  
下面总的结构就有了: B4.hJZ5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 d1,azM  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 WMg#pLc#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [)*fN|Hy  
至此链式操作完美实现。 {>z.y1  
4QDW}5xB  
f5G17: Q  
七. 问题3 `jV0;sPd;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 qg>i8V  
MB#%k#z`B  
template < typename T1, typename T2 > 53L)+\7w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +|}~6`  
  { 0trFLX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }{lOsZA  
} nyIb8=f  
n\ IVpgP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: YB 4R8}4  
T1x$v,)8x  
template < typename T1, typename T2 > F;zmq%rK  
struct result_2 U'\\(m|  
  { =3}+f-6"'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OxD\e5r  
} ; !PO(Bfd  
^|8cS0dK]Q  
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? A.y$.(  
这个差事就留给了holder自己。 _|*j8v3  
    rOcfPLJi0  
p* ^O 8o  
template < int Order > N+r~\[N\9  
class holder; 9oaq%Sf  
template <> H fRxgA@  
class holder < 1 > @p!["v&  
  { P017y&X  
public : r2Q"NVw  
template < typename T > jReI+ pS  
  struct result_1 eQ*gnV}rE%  
  { o]]Q7S=  
  typedef T & result; M0^r!f>O  
} ; 0]"j,  
template < typename T1, typename T2 > ~[[a7$_4  
  struct result_2 .$q]<MK8  
  { `dj/Uk  
  typedef T1 & result; P[Qr[74 )  
} ; 9 Iw+g]`y*  
template < typename T > :!3P4?a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L\b$1U!i  
  { 9_HEImk  
  return (T & )r; 7ed*dXY*  
} =B; )h  
template < typename T1, typename T2 > M HgS5b2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >`6^1j(3  
  { g'mkhF(  
  return (T1 & )r1; 5Wn6a$^  
} i G<|3I  
} ; js>6Du  
d 5Il0sG  
template <> ?"L>jr(  
class holder < 2 > ok7DI  
  { |C5i3?  
public : VB[R!S=  
template < typename T > *{C)o0D  
  struct result_1 Q,s,EooIx  
  { <H$CCo  
  typedef T & result; ']qC,;2  
} ; 2)U3/TNe  
template < typename T1, typename T2 > jL 2f74?1  
  struct result_2 A?_2@6Y^  
  { ~>C!l k  
  typedef T2 & result; cW MZw|t  
} ; )>=`[$D1t  
template < typename T > hwexv 9""  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^tpy8TQ  
  { [7$<sN<'  
  return (T & )r;  s cn!,  
} q6osRK*20  
template < typename T1, typename T2 > K7CiICe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xvgIYc{  
  { N'^ 0:zK:  
  return (T2 & )r2; 0ai4%=d-  
} {(t (}-:Z  
} ; f(9w FT  
h>\}-|Ek  
+|o -lb  
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> >。 ysL8w"t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hzPpw.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hR. EZ|.  
`5>IvrzXrK  
return l(i, j) = r(i, j); JhuK W>7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "+| >nA=7  
4h(aTbHaQ  
  return ( int & )i; >q]r)~8F^  
  return ( int & )j; ?lbX.+  
最后执行i = j; Gk!v-h9cq  
可见,参数被正确的选择了。 ;7qk9rz4  
k5<lkC2z  
60hf)er  
]H.+=V;1  
y_J{+  
八. 中期总结 3?fya8W<  
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: tl#hCy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |>[w $  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Wqy8ZgSC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bG\1<:6B  
{0e5<"i  
!vG._7lPp  
h7o{l7`)  
lMP|$C  
uZ OUp8QQ  
九. 简化 Wmp\J3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1AhL-Lj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J@1(2%)|Z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4,)=r3;&!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y 5=J6a2.  
  +-*/&|^等 W[YcYa_tQ  
2. 返回引用。 gzw[^d  
  =,各种复合赋值等 !WDdq_n*v  
3. 返回固定类型。 %d*}:295  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x %$Z/  
4. 原样返回。 +K+ == mO&  
  operator, B{zIW'Ld  
5. 返回解引用的类型。 G-rN?R.  
  operator*(单目) )m6=_q5@o  
6. 返回地址。 GTLlQy)'=  
  operator&(单目) )TXn7{M:  
7. 下表访问返回类型。 x!G\-2#  
  operator[] X2o5Hc)l<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rvOR[T>  
  operator<<和operator>> m.lNKIknQ  
V1(eebi|  
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。 wu s]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3fBq~Q  
`M\L 6o  
template < typename Left > yQ&;#`!'  
struct value_return bEPXNN  
  { s'/ug  
template < typename T > 64zO%F*  
  struct result_1 D4`7,JC}<  
  { Av/|={i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .k[Ptx>  
} ; ^QXUiXzl  
|Z!C`G[  
template < typename T1, typename T2 > ?5Lom#^  
  struct result_2 E4 JS   
  { f *)t<1f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ndx='j0  
} ; t-/%|@?D  
} ; RCoz;|c`P  
6~D:O?2  
Hjlx,:'M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait na%9E8;:&v  
pW!]  
下面我们来剥离functor中的operator() x37r{$2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '\ 6.GP  
/GCSC8T  
return l(t) op r(t) _{T`ka  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $k}+,tHtJO  
return op l(t) W6]iJ  
return op l(t1, t2) b$g.">:$  
return l(t) op _Z9I')  
return l(t1, t2) op 8f#YUK sW=  
return l(t)[r(t)] EMJ}tvL0Tp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1=#`&f5f&  
Vd|/]Zj  
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: -BNW\ ]}  
单目: return f(l(t), r(t)); ox)/*c<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V GM/ed5-  
双目: return f(l(t)); Ik~5j(^E-  
return f(l(t1, t2)); J2yq|n?2gq  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?ILNp`k  
a'Aru^el  
struct meta_divide ~>)cY{wE_  
  { V8&%fxn+  
template < typename T1, typename T2 > wwE9|'Ok  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /&vUi7'  
  { C$rZn%dp(  
  return t1 / t2; H2|w  
} n j1 cqh  
} ; j^:\a\-1  
3",6 E(  
这个工作可以让宏来做: ISOPKZ#F  
`\#Q r|GC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u;y1leG  
template < typename T1, typename T2 > \ 9KCnitU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <w08p*?  
以后可以直接用 At.WBa3j%{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CYG'WFvZZ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 I%p Q2T$;  
(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。。。) ?c(f6p?%  
~H?RHYP~  
=OhhMAn  
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 gM_Z/$  
Qb9) 1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vzs6YsA  
class unary_op : public Rettype SyTcp?H  
  { r+\it&cW+  
    Left l; g5/8u2d  
public : R],,-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |0mh*+i  
33-=Z9|r  
template < typename T > >}_c<`:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :B)w0tVw  
      { <XGOcekG  
      return FuncType::execute(l(t)); L"#Tas\5  
    } >>K) 4HYID  
yBq4~b~[  
    template < typename T1, typename T2 > P0UMMn\-#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const awo=%vJ&  
      { b(K.p?bt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mrk Q20D  
    } (r:WG!I,  
} ; [Fj h  
; N!K/[p=  
k&@JF@_TI  
同样还可以申明一个binary_op l&5| =  
q0SvZw]f1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7| IW\  
class binary_op : public Rettype =yfr{5}R  
  { 7zpwP  
    Left l; &# `d8}3D  
Right r; <S TwylL  
public : JA())0a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?=f\oH$  
\fh.D/@  
template < typename T > ]TqcV8Q~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h.=YAcR0D  
      { 9sJbz=o]r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2{#*z%|z  
    } m6aoh^I  
SO8Ej)m  
    template < typename T1, typename T2 > Po93&qE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o]PSyVg  
      { Nf1) 5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K\=bpc"Fy  
    } bbS'ZkB\  
} ; eBtkTWx5[/  
u[fQvdl  
$Iv*?S"2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +oe ~j\=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B<LQ;n+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .|x0du|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b< Pjmb+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K.*zqQKlI|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *s;$`8fM<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 024*IoVZ  
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) A]Q4fD1q  
下面是修改过的unary_op hq(3%- 7&  
V ;"?='vVe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <P$b$fh/  
class unary_op "yL&?B"9@  
  { (|h<{ -L  
Left l; Q Gn4AW_  
  oKzV!~{0M;  
public : 3l<)|!f]g  
st/Tb/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f}nGWV%,  
(;C_>EL&u  
template < typename T > \MK)dj5uUJ  
  struct result_1 .#rI9op  
  { uh`~K6&*\w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T JLz^%t  
} ; ]-L/Of6F)|  
B~yD4^  
template < typename T1, typename T2 > Qh?q 0VKU^  
  struct result_2 pl|< g9  
  { m S!/>.1[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +~8/7V22  
} ; (:M6*RV  
\ 1ys2BX  
template < typename T1, typename T2 > F#Z]Xq0r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q2&&n6PYW  
  { ~'v^__8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %+xh  
} lT1*e(I  
I{B8'n{cN  
template < typename T > 5o rA#B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const izmL8U ?t  
  { + +D(P=4hi  
  return OpClass::execute(lt(t)); T-f+<Cxf  
} V +*Vi^  
$P4hNb  
} ; YPGn8A  
BRD>q4w  
aH,0+|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug lt5~rH2  
好啦,现在才真正完美了。 ag[yM  
现在在picker里面就可以这么添加了: khc5h^0  
x\I9J4Q  
template < typename Right > h, +2Mc<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mY dU`j  
  { b>Vs5nY!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _aa3Qw x  
} !i#;P9K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 V@e0VV3yx%  
1B,RRHXn6  
Kd7OnU  
Ca?pK_Y  
AO>K 6{  
十. bind C0KP,JS&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *kZJ  
先来分析一下一段例子 ikyvst>O  
* RN*Bh|$  
P0}uTee  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <bIAq8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k. px  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k3^S^Bv\  
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。 7QQ1oPV  
我们来写个简单的。 ~`8`kk8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f<0-'fGJd  
对于函数对象类的版本: CZ|Y o  
&eK8v]|"W  
template < typename Func > -`f JhQ|  
struct functor_trait l.>QO ;  
  { \HTXl]  
typedef typename Func::result_type result_type; @i6D&e=  
} ; .CwMxuW  
对于无参数函数的版本: vV8 y_  
kmo3<'j{  
template < typename Ret > {Qlvj.Xw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \>:(++g  
  { k@KX=mG<  
typedef Ret result_type; ]5uCs[  
} ; 6Dw[n   
对于单参数函数的版本: ~;Xdz/  
0Oe@0L%^3"  
template < typename Ret, typename V1 > =GFlaGD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &d9";V"E  
  { `Z/"Dd;F^3  
typedef Ret result_type; 1mf|:2,  
} ; )CihqsA2  
对于双参数函数的版本: [A[vR7&S  
nJA\P1@m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U2@?!B[\d`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~(4cnD)BO  
  { o`hF1*yp  
typedef Ret result_type; R &T(S  
} ; Q 4_j`q  
等等。。。 g%[lUxL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E]_sl/`{od  
 5Lm ?  
template < typename Func > PlTY^N6Hn  
struct func_return OW1[Y-o[  
  { Bam7^g'*!3  
template < typename T > hbxG  
  struct result_1 U*[/F)!  
  { kAf2g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /d8PDc"  
} ; MP0gLi  
Yl>@(tu)|  
template < typename T1, typename T2 > $+:_>n^#/  
  struct result_2 FW=oP>f]w  
  { AqE . TK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /,GDG=ra  
} ; sh E>gTe  
} ; </qXKEu`_  
T4J (8!7  
VY Va8[}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zcP_-q]1  
~ hYG%  
template < typename Func, typename aPicker > 0j_`7<,:  
class binder_1 a|lcOU  
  { N[ E t  
Func fn; 80 i<Ij8J  
aPicker pk; ndW? ?wiM  
public : z9'ME   
C+*: lLY  
template < typename T > NC@OmSR\0  
  struct result_1 z.P) :Er  
  { v\0[B jhL?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W[w8@OCNf  
} ; 5A:b \  
1Cp5a2{  
template < typename T1, typename T2 > n\wO[l)  
  struct result_2 to]1QjW-  
  { GC#3{71  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b!ot%uZZ  
} ; q\[f$==p  
>%'|@75K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /nGsl<  
4~DFtWbf  
template < typename T > 4^  $  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l;F3kA  
  { |4ONGU*`E  
  return fn(pk(t)); X0Xs"--}  
} G\|VTqu  
template < typename T1, typename T2 > {b= ]JPE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2c_#q1/Z/  
  { vX/~34o]\  
  return fn(pk(t1, t2)); ?psvhB{O  
} UR:cBr  
} ; SWPr5h  
$iupzVrro  
Jc(tV(z  
一目了然不是么? yG2j!D  
最后实现bind Nt'(JAZ;  
SA)}---"  
y]+i. 8[  
template < typename Func, typename aPicker > \C~Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kd9hz-*  
  { d7N}-nsB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b P4R  
} ]k " j  
!T#~.QP4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,*}SfCon  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (7;}F~?h  
)&;?|X+p  
十一. phoenix 9JJ(KY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =| %:d:r  
Jf YO|,  
for_each(v.begin(), v.end(), ((B7k{`  
( 3a"4Fn  
do_ 7%&#V2  
[  Fp'k{  
  cout << _1 <<   " , " Z Z\,iT  
] gle_~es'K  
.while_( -- _1), aS-rRL|\L  
cout << var( " \n " ) A8dIL5  
) R'uM7,7  
); Wg3y y8vIW  
`Q' 0l},  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0 ua.aL'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zdlysr#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hwSn?bkw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )apqL{u:=  
-;Y*;xe  
c7[|x%~  
template < typename Cond, typename Actor > 9EIHcUXe  
class do_while ,mx>)} l95  
  { )k.;.7dXe  
Cond cd; ))K3pKyb  
Actor act; ?MHVkGD  
public : 4'cdV0]  
template < typename T > t"cGv32b  
  struct result_1 Pe EC|&x  
  { C1:efa<wV  
  typedef int result_type; `$ql>k-6C  
} ; ogtKj"a  
' jf$3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "W?<BpV~@!  
+ng8!k  
template < typename T > )[.FUx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $8kc1Q  
  { T<=Ci?C v  
  do )+'FTz` c  
    { @{ _[bKg  
  act(t); U7bbJ>U_|  
  } m}54yo  
  while (cd(t)); "7(2m  
  return   0 ; d3v5^5kU  
} \tc 4DS  
} ; C (L1  
_VLc1svv  
)$p<BLU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MDZ,a 0?4t  
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。 D1}Bn2BM$  
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。 Rq-BsMX!A  
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。 ,_,Z<X/  
下面就是产生这个functor的类: T>7$<ulm  
\DI%/(?  
%5?qS`/c(  
template < typename Actor > ae`*0wbv  
class do_while_actor :P1 J>dcG  
  { _z4c7_H3  
Actor act; 8=Xy19<;t  
public : s.d }*H-o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d~M;@<eD  
M0YV Qa  
template < typename Cond > _WO*N9Iz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F'^6 ra9  
} ; ;7Cb!v1  
tgCEz%  
se(ZiyHp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D[yOFJ~p)  
最后,是那个do_ j qfxQ  
F)Oe;z6  
9%55R >s$  
class do_while_invoker KAVe~j"  
  { 5v >0$Y{  
public : q,w8ca 4~y  
template < typename Actor > $ lz\t e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #usi1UWB#Q  
  { :y^0]In  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'id] <<F  
} ?:73O`sX:  
} do_; fTQRn  
.-2i9Bh6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dF$a52LS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cy T,tN  
最后来说说怎么处理break和continue Eh/B[u7T[  
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。 `"`/_al^  
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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