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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w a7)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h2<Y*j  
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, &]~Vft l  
qRC-+k:  
I@ "%iYL  
[Vzp D 4  
  class filler p}I ,!~}  
  { av~dH=&=  
public : 9=D09@A%e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vy&q7EX<i  
} ; Uskz~~}G  
jG~zpZh  
7S'3U}Y>VX  
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: vG;)(.:  
6'E3Q=}d  
_ljdo`j#N  
>AFX}N#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l.gt+e  
Bg3`w__l;  
CI%4!K;{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1T96W :   
z;fi  
V) Oj6nD]  
c:>&iB-Yu  
二. 战前分析 `GGACH3#s  
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。 "lU%Pm]>  
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 n\CQ-*;l  
rwYlg:  
Ro1b (+H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .~>Uh3S  
  /* --------------------------------------------- */ F^knlv'  
vector < int *> vp( 10 ); o'uv5asdb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R> r@[$z+  
/* --------------------------------------------- */ &tKr ?l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gn+3OI"  
/* --------------------------------------------- */ q>JW$8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TttD}`\.  
  /* --------------------------------------------- */ )+!~xL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lL6 bIjf  
/* --------------------------------------------- */ E Ux kYl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $]H^?  
 Xn<~ln  
2`|1 !x  
Ujw J}j  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3>jL7sh%|  
1._1, _2是什么? z@\r V@W5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >=<qAkk  
2._1 = 1是在做什么? yW3X<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 k{fTq KS%h  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~}B6E)   
IIn0w2:i  
)@%wj;>a  
三. 动工 KZK9|121  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WGxe3(d  
z% ln}  
{u/G!{N$  
b7X-mkF  
template < typename T > In%K  
class assignment (6Ssk4  
  { K]0Q=HY{.  
T value; ]6PX4oK_t  
public : .iDxq8l  
assignment( const T & v) : value(v) {} :j sa.X  
template < typename T2 > uyd y[n\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pI__<  
} ; )+' De  
;=&D_jGf]  
vrS)VJg`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h"mG\xi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !^o(?1  
QQQ3U  
bu;3Ib3\  
$~#N1   
  class holder 5kX#qT=  
  { |*~=w J_  
public : A7{l60(5  
template < typename T > .GJl@==~1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const buIy+  
  { L&C<-BA/  
  return assignment < T > (t); q\PHA  
} <NIg`B@'s  
} ; W{0gtT0  
mw^Di  
@;T>*_Yhn  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: a$Lry?pb  
|sM#nhxK  
  static holder _1; %]>LnbM>4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1QfOD-lv  
ZBDEE+8e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SC'F,!  
而不用手动写一个函数对象。 Ol;}+?[Q  
8,E#vQ55}(  
 R~jV  
\ 2Jr( ?U  
四. 问题分析 njz:7]>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。 =r<0l=  
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。 8vN}v3HV&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9fWr{fx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &hK5WP6whW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9!XW):  
QK+s}ny  
五. 问题1:一致性 7l-` k  
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?| kg2?IL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UOWOOdWS B  
P,S$qD*4  
struct holder {H$F!}a  
  { @!92Ok  
  // V^qZ~US  
  template < typename T > 8]DN]\\o  
T &   operator ()( const T & r) const 97H2hYw9l  
  { SE0"25\_G  
  return (T & )r; yFt'<{z[nL  
} l8n}&zX  
} ; sLx!Do$'  
Dh*>361y-  
这样的话assignment也必须相应改动: %ZV a{Nc  
 E%g_O_  
template < typename Left, typename Right > h[()!\vBy  
class assignment >+v)^7c  
  { PVAs# ~  
Left l; e+"r L]  
Right r; _ ?f~UvK  
public : `pp"htm   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "FC;k >m  
template < typename T2 > a#X[V5|6Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -9"hJ4  
} ; ~+VIELU<%  
U8?%Dq%i  
同时,holder的operator=也需要改动: [YT"UVI  
)j6VROt  
template < typename T > $CaF"5}?Ke  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =G*rfV@__V  
  { 2Y&QJon)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #vhxW=L`=  
} CT6Ca,  
JLT ^0wBB  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g/+P]c6/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /H+j6*}r  
brN:Ypf-e  
return l(rhs) = r; `gq@LP"o  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /?l@7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Pj_2y)^?  
m(nGtrQJm  
template < typename Tp > _yT Gv-  
class constant_t 3O<:eS~  
  { ]zHUF!a*  
  const Tp t; *a xOen  
public : /jih;J|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yG'5up  
template < typename T > q4$zsw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |yiM7U,i  
  { /N+*=LIK I  
  return t; t^. U<M  
} DPn]de:e  
} ; Klh7&HzR  
FbQ"ZTN\;Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  ^G{3x  
下面就可以修改holder的operator=了 A P><l@  
K2<Q9 ,vt  
template < typename T > _wp6rb:8!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]ERPWW;^  
  { xn(lkQ6Fm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~}|)@,N'bm  
} Cul^b_UmP#  
%..{c#V  
同时也要修改assignment的operator() HjKj.fV  
#(-V^ T  
template < typename T2 > $-Q,@Bztq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m\|I.BUG  
现在代码看起来就很一致了。 >5)E\4r-  
2MmqGB}YcW  
六. 问题2:链式操作 }s{RW<A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r> 4.{\ C  
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。 l'T3RC,\  
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。 #4_'%~-e  
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。 FR _R"p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &'9 Jy'(X  
a+ZP]3@ 7  
template < typename T > i]gF 6:&  
struct result_1 #+V-65v  
  { IZBU<1M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |,L_d2lb  
} ; -m)N~>{qS  
$J&ww P[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =xScHy{$  
Ss+e*e5Ht  
template < typename T > K?:rrd=7q  
struct   ref q:@$$}FjL  
  { }Wjb0V  
typedef T & reference; -S\74hA  
} ; XzGPBi  
template < typename T > ,2S w6u  
struct   ref < T &> / 2>\Z(  
  { IT]D;  
typedef T & reference; ykc$B5*  
} ; O0Y/y2d  
H5uWI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Dz;^'   
[3h~y7  
template < typename T > 9{_D"h}}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +"rZ<i  
  { }@Lbv aa  
  return l(t) = r(t); lx,^Y 647  
} 91|=D \8aE  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 E8#RG-ci  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cLR02  
VE1 B"s</  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 iHhoNv`MR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7JNhCOBB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m~ :W$x1+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7c$;-O  
最后的布局是: G>f-w F6  
                Add Yoi4R{9c  
              /   \ ) '"@ L7U  
            Divide   5 @bU(z$eB  
            /   \ aGvD  
          _1     3 BtDi$d%'  
似乎一切都解决了?不。 uSp=,2)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8 St`,Tq)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Zo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: HI6;=~[  
Q| > \{M  
template < typename Right > ]Ija,C!#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i9fK`:)  
Right & rt) const mle"!*  
  { ^50#R< Ny  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~$ } `R=  
} ^pA|ubZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hp;Dp!PLa  
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。 Av[L,4A  
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。 ~yz7/?A)TS  
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。 p|VoIQY  
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。 k6-.XW  
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? O.4ty)*  
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: TIlBT{A<  
ukBj@.~  
template < class Action > ,W"Q)cL  
class picker : public Action ]5b%r;_  
  { A|p O  
public : ~9#[\/;"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s>Xx:h6m  
  // all the operator overloaded X]d["  
} ; zM?JLNs]<{  
WF#eqU*&  
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。 hKP!;R  
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: #MYhKySku  
Wi]Mp7b  
template < typename Right > \P% E1c#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {~7V A  
  { `ro~l_U;A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m/l#hp+  
} VE{[52  
2OFrv=F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J{c-'Of2yi  
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。 !IlsKMZ  
tEP~`$9  
template < typename T >   struct picker_maker ta\AiHm  
  { d;UP|c>2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZnDI J&S  
} ; tM3eB= .*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3}{od$3G  
  { p<IMWe'tP  
typedef picker < T > result; mEsOYIu{  
} ; :db:|=#T  
_ S%3?Q  
下面总的结构就有了: |#^##^cF/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P+00wbx0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 b,U"N-6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R5=2EwrGP  
至此链式操作完美实现。 O^(ji8[l  
Cisv**9  
YB{hQ<W  
七. 问题3 r}ZL{uWMW  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Bu4J8eLx  
F&? &8.  
template < typename T1, typename T2 > CjRI!}S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }!{9tc$<b  
  { wWV`k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >D20f<w(H  
} Z9rmlVU6!  
=ZdP0l+V=k  
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: R_iQLBrd  
#P[d?pY  
template < typename T1, typename T2 > owYf1=G  
struct result_2 U1zcJ l^  
  { P~Ss\PT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0N02E  
} ; _?]E)i'RI  
>|h$d:~n  
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? :H/CiN  
这个差事就留给了holder自己。 V'[Lqe,y  
    uA]Z"  
w@ 1g_dy  
template < int Order > i U3GUsPy  
class holder; xb`,9.a7  
template <> $Pw@EC]  
class holder < 1 > r 334E  
  { QkMK\Up  
public : Z x&gr|)}  
template < typename T > )*!"6d)^  
  struct result_1 1CS[%)-c  
  { tuZA q;X  
  typedef T & result; b|7c]l  
} ; FdrH,  
template < typename T1, typename T2 > v2X>%  
  struct result_2 =3KK/[2M  
  { /]pBcb|<  
  typedef T1 & result; or2BG&W  
} ; #Av6BGM|,  
template < typename T > Ln~Z_!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }6Y D5?4  
  { sfLH[Q?  
  return (T & )r; ldEZ_g^  
} >cVEr+r9t  
template < typename T1, typename T2 > -Ucj|9+(a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  {@XzY>  
  { '3B\I#  
  return (T1 & )r1; /`d|W$vN  
} *Ru@F:  
} ; G8Hj<3`  
pVuJ4+`  
template <> Jxyeh1z qB  
class holder < 2 > a(|YLN  
  { AGxtmBB;  
public : _,S L;*G4|  
template < typename T > <Q-Y$ ^\  
  struct result_1 D%PrwfR  
  { ohI>\  
  typedef T & result; ?fO 2&)r  
} ; z^tws*u],5  
template < typename T1, typename T2 > 'A#`,^]uLF  
  struct result_2 jt({@;sU[<  
  { #w2;n@7;X  
  typedef T2 & result; -Oj}PGj$e\  
} ; MjGeH>c  
template < typename T > BU\P5uB!V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L;wfTZa  
  { t:pgw[UJ  
  return (T & )r;  C~C}b  
} d%IM`S;fh  
template < typename T1, typename T2 > yJ(BPSt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B/P E{ /  
  { %Se@8d8  
  return (T2 & )r2; _RzwE$+9  
} YMlnC7?_ /  
} ; + ?z=,')  
zF+NS]XK  
|AY`OVgcKD  
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> >。  y">_$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: } Mh@%2$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^h q?E2-  
P>*B{fi^  
return l(i, j) = r(i, j); Y)X 'hk)5|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9qhX\, h  
'\v mm>  
  return ( int & )i; hJuR,NP  
  return ( int & )j; IK:F~I  
最后执行i = j; 4Dd@&N  
可见,参数被正确的选择了。  ,\HZIl[8  
.@#GNZe  
%kod31X3<  
?{@UB*  
`y1ne x-0  
八. 中期总结 H9@24NFb  
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: W%3<"'eP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pzkl;"gK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P;A9t#\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3Kv~lo^  
D)XV{Wit  
G5C=p:o{/  
j. @CB`  
|.OXe!uU41  
: h"Bf@3  
九. 简化 z0@{5e$#Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /QA:`_</oh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0j =xWC  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: L7\ rx w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T^"-;  
  +-*/&|^等 A/WmVv6  
2. 返回引用。 *,hg+?lZ  
  =,各种复合赋值等 XZ|%9#6  
3. 返回固定类型。 2J>v4EWC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K2'Il[  
4. 原样返回。 E%B:6  
  operator, _LVi}mM  
5. 返回解引用的类型。 yvQRr75  
  operator*(单目) m$ubxI)  
6. 返回地址。 SxAZ2|/-  
  operator&(单目) PVNDvUce  
7. 下表访问返回类型。 vpnOc2 -  
  operator[] ( 04clU^F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W%6Y?pf)z  
  operator<<和operator>> M%U1?^j8  
fz9 ,p;b  
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。 5{`a\;*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5a0&LNm  
I%8>nMTJ  
template < typename Left > ^V5VRGq  
struct value_return ;5ANw"Dq  
  { 8p91ni'  
template < typename T > j9voeV|7  
  struct result_1 _J N$zZ{  
  { O/N Ed)H!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "DpgX8lG_  
} ; NFAjh?#  
E1"H( m&6  
template < typename T1, typename T2 > 5s /fBS  
  struct result_2 h)~i ?bq!/  
  { rQrh(~\:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8|U-{"!O ?  
} ; Z7$"0%  
} ; 4ayZ.`aK  
[f8mh88 r  
40M/Gu:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DJ]GM|?  
:m{;<LRV  
下面我们来剥离functor中的operator() S.E'fc1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @pn<x"F5'  
u3VSS4RG%  
return l(t) op r(t) C7hJE -  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $+%eLx*  
return op l(t) !#b8QER  
return op l(t1, t2) *~b}]M700  
return l(t) op v ?OIK=Xm  
return l(t1, t2) op av; ~e<  
return l(t)[r(t)] :wcv,YoSG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $I$ B8  
`%5~>vPS  
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: k04CSzE"%  
单目: return f(l(t), r(t)); 1|Q-|jq`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); & 6-8$  
双目: return f(l(t)); Bq# l8u  
return f(l(t1, t2)); % a9C]?  
下面就是f的实现,以operator/为例 '(S@9%,aK1  
tAxS1<T4  
struct meta_divide aEJds}eE6)  
  { kH9fK80  
template < typename T1, typename T2 > `{ 6K~(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >AUj4d  
  { 9D+B~8[SQ  
  return t1 / t2; ?A\[EI^  
} p>#QFd"m  
} ; /P}Wp[)u  
7L"Pe'Hw  
这个工作可以让宏来做: tXu_o6]  
zo{WmV7[|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N:]Ud(VRM  
template < typename T1, typename T2 > \ qEW3k),  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >i:h dcxe  
以后可以直接用 017(I:V?(:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6%8,OOS  
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 ]>%M%B  
(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。。。) >kN%R8*Sx  
qyl9#C(a  
+:#x!i;W8[  
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 Jd0I!L  
g,,'Pdd7Pn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =u,8(:R]s  
class unary_op : public Rettype 8G6[\P3fQ  
  { dEuts*@ Q  
    Left l; gWZzOH*  
public : x+V@f~2F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X$4MpXx  
O,+ZD^  
template < typename T > _,C>+dv)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rgOc+[X  
      { @|hn@!YK  
      return FuncType::execute(l(t)); UOwEA9q%  
    } 4{Q{>S*h  
JPq2C\Ka  
    template < typename T1, typename T2 > \dzHG/e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2U Q&n`A  
      { r`8>@2sW1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m+ww  
    } ]?$e Bbt  
} ; &0='z  
;94e   
`1T?\  
同样还可以申明一个binary_op 0:SR29(p1  
;*Z.|?3 MM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TcP (?v  
class binary_op : public Rettype lNQ8$b  
  { `7))[._  
    Left l; eInx\/  
Right r; :qQpBr$  
public : !B#Lea  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pg4J)<t#  
\~O}V~wE  
template < typename T > L,<5l?u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Y`C\u  
      { >Wbt_%dKy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c@]_V  
    } Gd]!D~[1  
|1@/gqa  
    template < typename T1, typename T2 > T/$6ov+K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g3`:d)|  
      { wy1xZQ<5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <1L?Xhoc6  
    } $<~o,e-4  
} ; c~0hu*&  
.YT&V  
7a4b,-93  
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 xD#r5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b\dzB\,&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t.7KS:  
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。 7E-1 #4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .+'`A"$8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 u$"dL=s!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2[#7YWs  
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) $jL{l8x  
下面是修改过的unary_op :+G1=TuXw~  
=xa:>Vh#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =Z($n: m=*  
class unary_op Do3g^RD#  
  { CflGj0oy8  
Left l; ?0U.1N  
  {NS6y\,  
public : \UD:9g"  
[|XMR=\>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +8rG Stv  
p\7(`0?8VN  
template < typename T > RoG `U  
  struct result_1 A`NkgVq5:  
  { y" (-O%Pe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u+&t"B  
} ; LFi8@  
O e-FI+7  
template < typename T1, typename T2 > (sXR@Ce$  
  struct result_2 Y6>@zznk  
  { dK5|tWJX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \fHtk _  
} ; -*Voui  
:U,n[.$5'  
template < typename T1, typename T2 > KfSI6 Y _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vS!%!-F  
  { Y5 BWg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K>"]*#aBv  
} 0 e}N{,&Y  
QO0#p1fom'  
template < typename T > XS L*e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O% 1X[  
  { )} I>"n  
  return OpClass::execute(lt(t)); |KV|x ^fJ  
} z qM:'x*  
QoGvjf3z  
} ;  !e+^}s  
deRnP$u0  
*A2D}X3s  
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 )L)jvCw,e  
好啦,现在才真正完美了。 h!vq~g  
现在在picker里面就可以这么添加了: =JqKdLH  
R-L*N$@!  
template < typename Right > }mZ sK>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  Uz;z  
  { &!kD81?Mm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7$z]oVbO'  
} kp{q5J6/  
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|5Z-r0<  
aSN"MTw.  
~ AU!Gm.  
4axc05  
4 Qo(Wl  
十. bind d0b`qk @4  
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。 X\ Y:9^5  
先来分析一下一段例子 "JH / ODm  
rZ|!y ~S|  
Vb _W&Nwd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \-Oq/g{j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @T }p.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 myR}~Cj;q  
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。 rJ@yOed["b  
我们来写个简单的。 shn{]Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e >OYJd0s  
对于函数对象类的版本: OdZLJt?g  
_ ?\4k{ET  
template < typename Func > K+`$*vS~ws  
struct functor_trait @CxXkR  
  { 2l8TX#K  
typedef typename Func::result_type result_type; p^E}%0#  
} ; AP2BND9  
对于无参数函数的版本: zv Dg1p  
,X&(BQj h  
template < typename Ret > U1.w%b,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "EE=j$8u+  
  { SEL7,8 Hm  
typedef Ret result_type; Z7Y+rP[l  
} ; `:4\RcTb/  
对于单参数函数的版本: K4H U 9!  
:epjJ1mW  
template < typename Ret, typename V1 > x}c%8dO#J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T##_?=22I  
  { SU {U+  
typedef Ret result_type; UTThl2=+  
} ; {eQ')f  
对于双参数函数的版本: x'uxSeH$  
PCx] >&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d{gj8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ](z?zDk  
  { nJ ZQRRa:C  
typedef Ret result_type; s--\<v  
} ; Yw\7`  
等等。。。 >o#^)LN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WN_i-A1G/h  
RyJN=;5p  
template < typename Func > OFyZY@B-C~  
struct func_return (16U]s  
  { !OO{qw(*g  
template < typename T >  =Y0>b4  
  struct result_1 us:V\V  
  { s*XwU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6z(eW]p  
} ; U'Xw'?Uj  
fuwv,[m  
template < typename T1, typename T2 > X53TFRxnT  
  struct result_2 ]Q%|69H}B  
  { IO(Y_7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nmc5c/C|-I  
} ; @ eQo  
} ; g#=~A&4q  
HifU65"8  
H,? )6pZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `D#3  
Q]?Lg  
template < typename Func, typename aPicker > CQLh;W`Dc  
class binder_1 o*L#S1yL  
  { 2Sq+w;/  
Func fn; ?^# h|aUp.  
aPicker pk; vfh0aW-O  
public : !Gphs`YI  
rQ4i%.  
template < typename T > [~ Wiy3n  
  struct result_1 LGOeBEAMV^  
  { 7= o2$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WdA6Y  
} ; wc-ll&0Z  
Ul<'@A8  
template < typename T1, typename T2 > h%hE$2  
  struct result_2 L?@ TF;  
  { Dm3/i |Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }> 51oBgk_  
} ; Y'.WO[dgf  
F^],p|4f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +3c!.] o;  
$jd>=TU|  
template < typename T > >gt_C'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >PsP y.  
  { Z66b>.<8  
  return fn(pk(t)); &wZ ggp  
} 2C@hjw(  
template < typename T1, typename T2 > IH$R X GL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZOFhX$I  
  { 0d-w<lg9  
  return fn(pk(t1, t2)); sP0pw]!  
} ^6?NYHMr=  
} ; J,s)Fu\j@  
G-U%  
N*PF&MyB  
一目了然不是么? Dm@wTt8N(  
最后实现bind fwy-M:  
7]_lSYwrb  
1}E`K#  
template < typename Func, typename aPicker > W|U!kqU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $*| :A  
  { Mk=;UBb$X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); guC/eSxv  
} {cF7h)j  
mT.p-C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d[.kGytUt  
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。 `Z{kJMS  
"y>\ mC  
十一. phoenix @:@0}]%z9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u7u8cVF  
28[dTsd%  
for_each(v.begin(), v.end(), Sti)YCXH  
( o~ .[sn5l-  
do_ PUB|XgQDY:  
[ z_#B 4  
  cout << _1 <<   " , " P'#m1ntxQ  
] D4yJ:ATO&  
.while_( -- _1), a1p:~;f}[  
cout << var( " \n " ) d\`A ^  
) Q? a&q0f  
); 40pGu  
P>=~\v nN#  
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: f\"Qgn  
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 09"C&X~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \4wM8j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .~V0>r~my  
05:`(vl  
c,KT1me  
template < typename Cond, typename Actor > C #ng`7 q  
class do_while )2}{fFa%  
  { h0NM5   
Cond cd; SoODss~X  
Actor act; QP|Ou*Qm)  
public : "GP!]3t  
template < typename T > GZ\;M6{oh  
  struct result_1 o)KF+[^  
  { )W'l^R4W  
  typedef int result_type; St&xe_:^<  
} ; L)VEA8}  
n6; jIf|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :W,6zv(..u  
4VPL -":6  
template < typename T > In|:6YDL&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  IpY  R  
  { rX6"w31  
  do EA%(+tJ^0  
    { i]*W t8~!  
  act(t); I!.o& dk  
  } xL4qt=  
  while (cd(t)); $b\`N2J-_  
  return   0 ; y]9 3z!#Z  
} F"j0;}+N  
} ; s S8Z5k;  
T%K(opISc(  
+Y,>ftN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ~%_$e/T  
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。 ZAzn-n  
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。 ?"PUw3V3lB  
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。 *. l,_68  
下面就是产生这个functor的类: Ol:&cX3G  
dlN(_6>b  
`?{QCBVj  
template < typename Actor > OwV>`BIwns  
class do_while_actor 4x.'H18  
  { lDO9GNz$  
Actor act; q5?g/-_0[  
public : MVz=:2)J2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  ^ruS  
t>f<4~%MJ  
template < typename Cond > xn1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U 9TEC)  
} ; C_=! ( @`8  
fLL_{o0T  
}rsD$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8s pGDg\g  
最后,是那个do_ FGu:8`c9  
jI(~\`  
%)8`(9J*  
class do_while_invoker (Mhj-0xf$  
  { bKj#HHy\I  
public : X|t?{.p  
template < typename Actor > AZt~ \qf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &Eg>[gAIlp  
  { NqvL,~1G  
  return do_while_actor < Actor > (act); [t5:4 Iq  
} AZz }  
} do_; L.>tJ.ID  
OaRtGJnR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PcC9)x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AJ`b- $Q  
最后来说说怎么处理break和continue :X Er{X  
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。 pL8+gL  
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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