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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~C{:G;Iy0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r`- 8+"P  
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, ]\rQ{No  
4V9BmVS|Th  
;8<HB1 &,  
oLkzLJ  
  class filler (c0L@ 8L  
  { &Sg]P  
public : (g@X.*c8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %f<>Kwr`2  
} ; 2=?3MXcjy  
fln[Q2zl  
e;v"d!H/  
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: U`[viH>K  
N4 x5!00  
8pEA3py  
A,&711Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [.&JQ  
5BA:^4zr?  
g(zeOS]q}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9qDM0'WuU  
RR=WD-l  
-\p&18K#  
iuj%.}  
二. 战前分析 ]Sj;\Iz  
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。 -0xo6'mD  
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 Zb_A(mnzh  
1>[#./@  
Ep(xlHTv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z4 =OR@ h  
  /* --------------------------------------------- */ }J?,?>Z  
vector < int *> vp( 10 ); Y;R,ph.a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g}R#0gkdk}  
/* --------------------------------------------- */ ts<\n-f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rV\G/)xL  
/* --------------------------------------------- */ UB+~K/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kxJs4BY0  
  /* --------------------------------------------- */ 0e&&k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4IW fp&Q!  
/* --------------------------------------------- */ <#8}![3Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <}RD]Sc$1  
HY_>sD  
-'O|D}  
\A^8KVE!  
看了之后,我们可以思考一些问题: *A`ZcO=   
1._1, _2是什么? UU(Pg{DA 6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !e<5JO;c  
2._1 = 1是在做什么? v6G1y[Wl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 W;8A{3q%N0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8 a)4>B  
9_==C"F  
1?w=v|b:P)  
三. 动工 XzIC~}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i`52tH y_  
MtwlZg`c3  
:@5{*o  
=^p}JhQ  
template < typename T > E5A"sB   
class assignment 3f$n8>mq  
  { s#<fj#S  
T value; t{B@k[|  
public : dSKvs"  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z796;qk  
template < typename T2 > u[KxI9Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >VZxDJ$R  
} ; v .*fJ   
4S*ifl  
<B T18u\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >l8?B L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qi/k`T  
/tG as  
S@!_{da  
s]e `q4ip  
  class holder 8 pf]M&  
  { Jw=7eay$F  
public : &x B^  
template < typename T > g?|Z/eVJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q|%+?j(  
  { J<H]vs  
  return assignment < T > (t); :~R a}  
} @"h4S*U  
} ; I@z@s}x>  
Wm"q8-<<  
8.jf6   
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: "6IZf>N@#  
)2wf D  
  static holder _1; "5dke^yk0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _t"[p_llo  
A`M-N<T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uv-O`)  
而不用手动写一个函数对象。 2%fzRXhu%  
~tTn7[!  
Fs~*-R$  
wbOYtN Y@  
四. 问题分析 '/XP4B\(E  
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。 .|u`s,\  
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。 Q=%W-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $bKXP(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IO&U=-pn&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $?!]?{K  
?7)v:$(G}  
五. 问题1:一致性 %Iflf]l  
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?| pam9wfP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  |15!D  
I74Rw*fB  
struct holder h{_\ok C>  
  { ^ )"Il  
  // CG@Fn\J  
  template < typename T > ,]yS BAO  
T &   operator ()( const T & r) const \"RCJadK  
  { <K&A/Ue  
  return (T & )r; ^HR8.9^[1u  
} M]k Q{(  
} ; &+(D< U  
%{IgY{X  
这样的话assignment也必须相应改动: # "c'eG0  
6ERMn"[_w  
template < typename Left, typename Right > #wT6IU1  
class assignment xx1lEcj  
  { .czUJyFms}  
Left l; 2<OU)rVE4  
Right r; -z. wAp  
public : ha;fxM]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4x-,l1NMR  
template < typename T2 > n6,YA2yZO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vy5Fw&?"  
} ; !^y;|9?O  
OAiW8B Ae  
同时,holder的operator=也需要改动: (y?F8]TfM  
d])ctxB  
template < typename T > e0TxJ*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l i?@BHEf  
  { + \%]<YO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ox<&T|  
} lr;ubBbT  
iex%$> "  
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。 h*y+qk-!\g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $Yu'B_E6p  
{*n<A{$[ m  
return l(rhs) = r; [G|(E  
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。 B%u[gNZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ed5oN^V.<  
_3%:m||,XP  
template < typename Tp > Y)lr+~84f  
class constant_t q,#s m'S  
  { G Wa6FX:/  
  const Tp t; " 1a!]45+  
public : 'ParMT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8Uh|V&  
template < typename T > 6Hb a@Q1`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z__t8yc3  
  { -Wmb M]Z  
  return t; a%HNz_ro  
} b"#S92R+  
} ; mX.mX70|J  
Xl2g Hh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @}R y7H0O  
下面就可以修改holder的operator=了 |6?s?tC"u  
]D5Maid+  
template < typename T > bWb/>hI8 Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t {1 [Ip  
  { nG5\vj,zB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3t.!5 L  
} "8ZV%%elp  
[~|k;\2 +  
同时也要修改assignment的operator() `_GCS,/t  
1;kMbl]  
template < typename T2 > `)]W~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |Fze9kZO  
现在代码看起来就很一致了。 3}phg  
z}-R^"40  
六. 问题2:链式操作 D}}?{pe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z]%@r 7  
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。 Jia@HrLR  
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。 {Y-'i;j?  
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。 `Nvhp]E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BcpbS%S  
GwDOxH'  
template < typename T > KK >j V  
struct result_1 60%fva  
  { 7;'UC','  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2P`./1L  
} ; ,#;`f=aqTG  
oF+yh!~mM  
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: UJp'v_hN  
D?S|]]Y!q  
template < typename T > c 8  
struct   ref &@|? %  
  { paN=I=:*M  
typedef T & reference; &-^*D%9  
} ; (Dv GA I  
template < typename T > ?(B}w*G~  
struct   ref < T &> "38<14V  
  { 6ZI7V!k  
typedef T & reference; YZOwr72VL  
} ; hTZ6@i/pS  
 )$f?v22  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *UW 8|\;  
BH^*K/ ^  
template < typename T > 6=JJ!`"<2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S{2;PaK  
  { 8'3&z-  
  return l(t) = r(t); 0^J%&1aIc  
} 4%qmwt*p  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 a(O@E%|u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nSSJl  
jZidT9[g  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 U)-aecB!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qgEzK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r^"sZk#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ph(LsPT-  
最后的布局是: >a2[P"   
                Add ,*lns.|n  
              /   \ 2w1Mf<IXPo  
            Divide   5 5Y`4%*$  
            /   \ DtGkhq;  
          _1     3 W2$rC5|  
似乎一切都解决了?不。 7g{JE^u  
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。 Z \ @9*  
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。 s/~[/2[bnf  
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: ? B|i  
BOvJEs!UX  
template < typename Right > f`>\bdz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tQ'R(H`  
Right & rt) const JF}i=}  
  { ?Y\WSI?i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }>y~P~`S:  
} !(Y|Vm'   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :u=y7[I  
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。 !7#*Wdt+P  
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。 ]CS N7Q+l  
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。 =w_T{V  
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。 qa~ju\jm.  
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? /#_[{lSr?  
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: P*?2+.  
r SoT]6/   
template < class Action > x?0(K=h,  
class picker : public Action {nA+-=T  
  { ~KGE(o4p  
public : T=V{3v@zs  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $[cB6  
  // all the operator overloaded :|I"Em3R  
} ; y}U'8*,  
3~WI3ZIR  
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。 @*op5qVw  
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: q(s0dkrj  
{t0!N]'  
template < typename Right > !m_y@~pV#u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const '5T:*Yh  
  { 'X&"(M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F!C<^q~!  
} Op 9+5]XF  
7{S;~VH3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'S v V10$5  
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。 ,e`n2)  
Ug gg!zA  
template < typename T >   struct picker_maker id`9,IJx  
  { 5 8U[IGs(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PDgZb  
} ; O6-';H:I]L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9ucoQ@  
  { $V<fJpA  
typedef picker < T > result; $'*{&/@  
} ; 9*n?V;E  
j9Z1=z  
下面总的结构就有了: 6+>X`k%D  
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。 yg|yoL'g  
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。 i}<fg*6@E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pa|*Jcr  
至此链式操作完美实现。 ee Bw\f0  
Ix=(f0|  
!]7L9TGn  
七. 问题3 ky]L`w  
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。 ]wbV1Y"  
"x_G6JE4tv  
template < typename T1, typename T2 > _a?x)3\v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G}WY0FC6  
  { 6(A"5B=\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m5?t<H~  
} pwVGe|h%,  
q8e]{sT'!  
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: [zrFW g6N  
<1~_nt~(*  
template < typename T1, typename T2 > [*ug:PG  
struct result_2 $9Xn.,W  
  { 6k37RpgH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y|-&=  
} ; {ueDwnZ  
rXGaav9  
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? ldaT: er9  
这个差事就留给了holder自己。 J}@.f-W\j  
    _t X1z ^  
FPE6H:'  
template < int Order > #xq|/JWs  
class holder; ?%Pi#%P  
template <> vhU $GG8  
class holder < 1 > XzBl }4s  
  { 56Lt "Z F  
public : RtaMrG=D  
template < typename T > \:Hh'-77q  
  struct result_1 [A;0I jKam  
  { m{yq.H[X  
  typedef T & result; O`>u70  
} ; lj *=bK  
template < typename T1, typename T2 > 2rf#Bq?7  
  struct result_2 PP6gU=9[)  
  { sa"!ckh  
  typedef T1 & result; ~Bt >Y  
} ; qs (L2'7/  
template < typename T > Nfl5tI$U:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ivq|-LDNc  
  { 5S7ATr(*  
  return (T & )r; BUBtK-n~"3  
} OR10IS  
template < typename T1, typename T2 > "@xL9[d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *>lXCx  
  { 4%jQHOZ  
  return (T1 & )r1; cm>+f^4?n  
} ~^g*cA t}  
} ; ge{%B~x  
$cO-+Mr-~  
template <> Gx%f&H~Z^  
class holder < 2 > ch/DBu  
  { 'L%)B-,n  
public : c#fSt}J>C  
template < typename T > Ee$F]NA  
  struct result_1 Sjmq\A88dc  
  { cw~-%%/  
  typedef T & result; Ige*tOv2  
} ; RE;)#t?K  
template < typename T1, typename T2 > G|UeR=/  
  struct result_2 m]VOw)mBF  
  { 3e;ux6  
  typedef T2 & result; X'7MW? q@  
} ; Q6PMRG}/o  
template < typename T > cMAY8$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1L _(n  
  { MnW"ksH  
  return (T & )r; ;'4Kg@/  
} }~ga86:n0  
template < typename T1, typename T2 > n=h!V$X   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^QTkre  
  { |f[:mO   
  return (T2 & )r2; U;U19[]  
} 7I:<i$)V  
} ; ","to  
B}d)e_uLj  
XiyL563gh  
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> >。 ,LDdL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #4^D'r>pJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~H626vT37  
)dRB I)P  
return l(i, j) = r(i, j); <TEDs4 C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8H{9  
8-Z|$F"  
  return ( int & )i; >td\PW~X  
  return ( int & )j; <IQ}j^u-F  
最后执行i = j; e[.JS6  
可见,参数被正确的选择了。 hJoh5DIE95  
w `>g^_xsg  
JjBlje  
+?C7(-U>  
8wzQr2:  
八. 中期总结 5S%#3YHY2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X0]5I0YP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #Gu(h(Z s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SMHQh.O?5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {mB &xz:b  
;#dzw!+Y  
lT F#efcW  
'n "n;  
 \.MPjD  
>m`<AynJ  
九. 简化 !4fT<V (  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Y ^}c+)t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A}0u-W  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: NS^+n4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PWN$x`h g[  
  +-*/&|^等 7V;wCm#b  
2. 返回引用。 Q|W~6  
  =,各种复合赋值等 RjG=RfB'V  
3. 返回固定类型。 /8s>JPXKH[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KA]5tVQA  
4. 原样返回。 :stA]JB# w  
  operator, ]iH~ 1[  
5. 返回解引用的类型。 x@,B))WlGr  
  operator*(单目) :.F;LF&  
6. 返回地址。 XbW 1`PH  
  operator&(单目) -F';1D!l%  
7. 下表访问返回类型。 bBXUD;$  
  operator[] -ob1_0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hkvymHaG  
  operator<<和operator>> |6zx YuX  
,gn**E  
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。 ~5wT|d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @DCw(.k*  
d?1[xv;  
template < typename Left > K}Rq<z W  
struct value_return iVf8M$!m  
  { 9':MD0P/M  
template < typename T > #~;:i  
  struct result_1 r>7Dg~)V  
  { "P8cgj C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]dQ  
} ; -jL10~/  
[X'u={  
template < typename T1, typename T2 > {{e+t8J??  
  struct result_2 \PgMMc4'  
  { eih~ SBSH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d<afO?"  
} ; ynG@/S6)K  
} ; Mp`i@pm+  
j<_)Y(x>  
?wbf)fbq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pwr]lV$w  
5s=L5]]r_j  
下面我们来剥离functor中的operator() bWfT-Jewh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 35fsr=  
Uk= L?t  
return l(t) op r(t) 2/#%^,Kb2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [5s4Jp$+  
return op l(t) C!S( !Z,  
return op l(t1, t2) Tyt1a>! qA  
return l(t) op JAP4Vwj%j  
return l(t1, t2) op s<fzk1LZ  
return l(t)[r(t)] n*vhCeL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] . I#dR*  
v[=TPfX0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^WmP,Xf#  
单目: return f(l(t), r(t)); #H/suQZN"g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w]Z:Y`  
双目: return f(l(t)); IRB BLXv7\  
return f(l(t1, t2)); ?UV!^w@L:0  
下面就是f的实现,以operator/为例 g)Dg=3+>  
Sv|jR r'  
struct meta_divide n~G-X  
  { A&($X)t  
template < typename T1, typename T2 > Qwu~ {tf+'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 137:T:  
  { 7q|51rZz  
  return t1 / t2; '"o&BmF  
} g0-J8&?X  
} ; p;YS`*!s  
tAH0o\1;  
这个工作可以让宏来做: W>(p4m  
3eJ"7sftW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kESnlmy@J  
template < typename T1, typename T2 > \ cr<ty"3\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $ jgEB+  
以后可以直接用 )0p7d:%mV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dSw%Qv*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 QPT%CW61M  
(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。。。) yOXL19d@p_  
D0a3%LBS/2  
k&SI -jxj  
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 xO2CgqEb  
p}O[A`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kxVR#:  
class unary_op : public Rettype +LeM[XX  
  { X*Cvh|  
    Left l; R`!'c(V  
public : ^Y- S"Ks  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vK~tgZ&  
5t-dvYgU  
template < typename T > -x0VvkHu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .0f6b  
      { v'H\KR-;  
      return FuncType::execute(l(t)); Fy-N U  
    } PcK;L(  
a.!|A(zw  
    template < typename T1, typename T2 > Y;OqdO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i*-L_!cc:  
      { H_<hZ UB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); > lIQM3  
    } /$,~|X;&  
} ; |$aTJ9 Iq:  
>,s.!vpK  
;^Hg\a  
同样还可以申明一个binary_op &$+nuUA  
dE0 p>4F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WyD L ah^/  
class binary_op : public Rettype n%1I}?$fO  
  { i%eq!q  
    Left l; `U[s d*C"  
Right r; ?ta(`+"  
public : '2BE"e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ( 17=|s  
{#X]D~;s+  
template < typename T > .|Zt&5osI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -^+!:0';  
      { zOzobd   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); re;^,  
    } HHU0Nku@ho  
gV-x1s+  
    template < typename T1, typename T2 > x]%'^7#v)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KaGG4?=V  
      { \6z_ ;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fF*{\  
    } 6I`Lszs  
} ; EA+}Rf6}  
slWO\AYiO  
~KF>Jow?Y  
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 BQTibd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;Q&|-`NK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y4.t:Uzr  
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。 zPKx: I3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \uT y\KA  
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。。。 4Cl41a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O)E8'Oe"Q  
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)  [ijK ~  
下面是修改过的unary_op /degBL+  
C+=8?u<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v Ol<  
class unary_op eub2[,  
  { bm:"&U*tu'  
Left l; jx7b$x]  
  [^4)3cj7}  
public : 9X-w5$<  
sWc_,[b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QFS5PZ  
d|RqS`h ]  
template < typename T > [)E.T,fjMQ  
  struct result_1 CMI V"-  
  { E"l/r4*f@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +.u)\'r;h  
} ; 1ae,s{|  
YAoGVey  
template < typename T1, typename T2 > f,_EPh>  
  struct result_2 #uzp  
  { v3`k?jAaI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZFNn(n  
} ; &rmXz6 F  
l9eCsVQ~V  
template < typename T1, typename T2 > dvl'Sq<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  9AgTrP  
  { X>W2aDuEZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MY]<^/Q  
} )=vQrMyB  
'q_^28rK  
template < typename T > O ^+H:Y|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yD-L:)@"  
  { C=&rPUX{  
  return OpClass::execute(lt(t)); UHh7x%$n  
} ipThw p9  
,sqx xq  
} ; AJ0 ;wx  
^DW vzfj  
]?#E5(V@x  
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 % >\v6ea  
好啦,现在才真正完美了。 >&z=ktB  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4N- T=Ig  
=>kE`"{!  
template < typename Right > V4.&"0\n#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >-0\wP  
  { K#e&yY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k+D"LA%J  
} ?b8 :  
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。 jrl'?`O  
y| 7sh  
~.*G%TW &V  
.a0]1IkatV  
Duu)8ru  
十. bind &P@dx=6d  
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。 Q,f~7IVX  
先来分析一下一段例子 b-+~D9U <  
0S%xm'|N  
l 7XeZ} S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nN]GO}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  4.7 PL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z?);^m|T  
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。 QQPT=_P]  
我们来写个简单的。 Mkj`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |K(2_Wp  
对于函数对象类的版本: |g@n'^]  
vo]!IY  
template < typename Func > `;7eu=  
struct functor_trait 6Bop8B  
  {  `u 't  
typedef typename Func::result_type result_type; ~fV\ X*  
} ; ^]cl:m=*  
对于无参数函数的版本: =,])xzG%  
T{"[Ih3Mbl  
template < typename Ret > E0s|eA&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (T9Q6 \sa  
  { hT0[O  
typedef Ret result_type; <*/IV<  
} ; %wDE+&M  
对于单参数函数的版本: >STAPrBp+  
5uidi  
template < typename Ret, typename V1 > JoCZ{MhM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KmYSYNr@,  
  { v/m} {&K  
typedef Ret result_type; )9]DJ!]&Q"  
} ; .S{FEV  
对于双参数函数的版本: QCD MRh n  
J_|LG rt})  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x%!Ea{ s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n`Y"b&  
  { 0|J]EsPxu  
typedef Ret result_type; "?X,);5S  
} ; A5\00O~  
等等。。。 `k.Tfdu)K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  mdtG W  
%tvP\(]h  
template < typename Func > cS2PrsUx  
struct func_return 4m:D8&D_M  
  { X"k:+  
template < typename T > u{'|/g&  
  struct result_1 ].Sz2vI  
  { Z0'&@P$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a7fFp 9l!  
} ; @,:6wKMc  
\`:nmFO(9  
template < typename T1, typename T2 > lM |}K-2  
  struct result_2 @fc-[pv  
  { \}n\cUy-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g!\H^d4  
} ; P2!+ZJ&  
} ; 28! ke  
"M !]t,?S  
f'oO/0lx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sOyL  
v:1DNR4  
template < typename Func, typename aPicker > 3-PqUJT$   
class binder_1 CiNOGSlDj  
  { ]i:_^z)R  
Func fn; k6$Ft.0d1Z  
aPicker pk; Pxvf"SXX  
public : ZamOYkRX  
N;q)r  
template < typename T > B{lj.S` mB  
  struct result_1 Bc*FH>E  
  { &|K9qa~)Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `6:B0-r  
} ; F+SqJSa  
4~K%,K+Du  
template < typename T1, typename T2 > LG+2?+tE"  
  struct result_2 0 L$[w  
  { kj>!&W57  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FPE%h =sw  
} ; Q3I^(Ll"L  
M-8`zA2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} KjNA PfL  
@Cml^v@`L  
template < typename T > L"tzUYxg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TYKs2+S6  
  { `tPVNO,l  
  return fn(pk(t)); 6Qk[TL)t  
} l86gs6>  
template < typename T1, typename T2 > DS1{~_>nFu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]SmN}Iq1  
  { fgoLN\  
  return fn(pk(t1, t2)); ictV7)  
} `k6ZAOQtX  
} ; kW7$Gw]-  
4:9N]1JCb  
mIZ6[ ?  
一目了然不是么? :2.<JUDM  
最后实现bind 0T7t.  
z*UgRLKZD  
ni85Ne$  
template < typename Func, typename aPicker > ubv>* iO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y$5uoq%p3A  
  { w,az{\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aD+4uGN  
} a*&(cn  
q5G`q&O5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {e5DQ21.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 iax0V  
bd\%K`JQ{  
十一. phoenix *M ^ <oG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cLf<YF  
`W:z#uNG]  
for_each(v.begin(), v.end(), ~1&WR`U  
( Ew JNpecX  
do_ TM5 Y(Q*  
[ L54]l^ls>  
  cout << _1 <<   " , " 61w ({F  
] b Rc,Y<  
.while_( -- _1), n?778Wo}  
cout << var( " \n " ) _G&gF .|  
) jU-aa+  
); %Gl1Qi+Po_  
edo+ o{^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: nMK$&h,{  
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 k1.%ZZMM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c'>_JlG~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x"n++j  
& 'CUc/,  
O7CW#F  
template < typename Cond, typename Actor > *M)M!jTv  
class do_while }K5okxio  
  { I^nDO\m <  
Cond cd; \(RD5@=!4#  
Actor act; S1[, al  
public : = N;5T  
template < typename T > R nwFxFIQ  
  struct result_1 &f}w&k2yj  
  { n@L@pgo%~  
  typedef int result_type; U\u07^h[  
} ; ez5J+  
B Dp")[l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -p?&vQDo`  
~yt7L,OQ  
template < typename T > `^] D;RfE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p|(SR~;6  
  { >C19Kie72  
  do z-qbe97  
    { *7E#=xb  
  act(t); 8{i O#C  
  } I(Z\$  
  while (cd(t)); QWnGolN  
  return   0 ; vz~Oi  
} @mJ~?d95v  
} ; 19U&4Jk  
Ta[\BWR2  
)3)7zulnXH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L+*:VP6WD  
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。 : 0 ,yq?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。 hbg$u$1`,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /wax5FS'I,  
下面就是产生这个functor的类: KZTLIZxI-  
OLqV#i[K#9  
u>]3?ty`  
template < typename Actor > |Iwglb!k  
class do_while_actor |lcp (u*u  
  { ="5D}%  
Actor act; c6lCF &  
public : [_nOo`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7nPcm;Er  
FZ?:BX^  
template < typename Cond > :EAh%q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4y#XX[2Wj  
} ; -pIz-*  
}lDX3h  
7FJ4;HLQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c -PZG|<C[  
最后,是那个do_ TZ+ p6M8G  
araXE~Ac  
7f}uRXBV$A  
class do_while_invoker 8]Tv1Wc  
  { ,~=]3qmbR  
public : - om9 Z0e  
template < typename Actor > 0ki- /{;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XPU>} 4{  
  { |1 "&[ .  
  return do_while_actor < Actor > (act); FuBt`H  
} v7SYWO#  
} do_; 1*yxSU@uY  
e6>G8d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e`S\-t?Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v2E<~/|  
最后来说说怎么处理break和continue gHp*QL\?9  
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。 ^?Mp(o  
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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