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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?IKSSe#,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jL }bGD  
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, m\4V;F  
 ;Y6XX_  
f9" M^i  
:U6"HP+?g-  
  class filler -0QoVGw  
  { b^*9m PP  
public : {7k Jj(Ue  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fH-fEMyW  
} ; @q98ac*{  
9nM_LV  
IhIz 7.|  
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: %DK0s(*w0  
zBQV2.@  
wMW."gM|  
u|ph_?6 o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1zGD~[M  
Oe)d|6=  
&kR*J<)V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8t1XZ  
j*.K|77WHj  
O'm5k l  
)j/2Z-Ev:W  
二. 战前分析 x0KW\<k  
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。 Ulf'gD4e  
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 3`JLb]6  
m4 k:uk7N  
<y S|\Z|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^n?`l ^9c$  
  /* --------------------------------------------- */ =JkPE2mU  
vector < int *> vp( 10 ); diz=|g=w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wbq0K6X  
/* --------------------------------------------- */ 1fK]A*{p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 43VBx<"  
/* --------------------------------------------- */ `!udU,|N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @A5'vf|2;.  
  /* --------------------------------------------- */ _VUG!?_D$5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qa\e`LD%Y  
/* --------------------------------------------- */ U<YcUmX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tx*L8'jlN  
J dM0f!3  
rAn:hR{  
F@tfbDO?  
看了之后,我们可以思考一些问题: _xefFy  
1._1, _2是什么? 9\zasa  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &E]<dmR  
2._1 = 1是在做什么? %eE0a4^".  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tD~ n PbbB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ( < e q[(  
] 6X;&=H  
t/wo G9N  
三. 动工 tEN8S]X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0!Vza?9  
aw923wEi  
kl~)<,/@  
UkTq0-N;2  
template < typename T > th1;Ym+Ze  
class assignment z/I\hC9i  
  { %lnVzGP  
T value; Ki\\yK  
public : j|KjQ'9  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8.!+Hm4  
template < typename T2 > Ud_7>P$a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I}jem  
} ; ~.<QC<dN  
kSpy-bVn  
r) u@,P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *)(S}D\94  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eJ%b"H!  
\8Hs[H!  
M ZAz= )-  
S}b^_+UbP  
  class holder {E;oirv&  
  { ri`;   
public : *mJ\Tzc)  
template < typename T > 64L;np>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7>E>`Nc6  
  { Kqz+:E8D  
  return assignment < T > (t); @<jm+f"MP  
} !(F?Np Am  
} ; 9Tg k=  
iG ,z3/~v  
^@C/2RX!  
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: aXyFpGdb9  
A+MG?k>yg  
  static holder _1; -q]5@s/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <t&Qa~mA  
b/w5K2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zIA)se Js  
而不用手动写一个函数对象。 SajG67  
L)n_  Q  
TVM19)9  
<N:)Xf9`  
四. 问题分析 S,s#D9NU  
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。 uznYLS  
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。 8B(=Y;w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D$AvD7_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1u8hnG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4?fpk9c{2  
O I0N(V  
五. 问题1:一致性 'T|EwrS j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0v,fY2$c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zM(-f|wVI)  
>V>`}TIH  
struct holder AQ?;UDqU  
  { t#VX#dJ  
  // #N$\d4q9  
  template < typename T > m^~5Xr"  
T &   operator ()( const T & r) const (HXKa][T  
  { .Y0O.  
  return (T & )r; UcKVL zKs  
} MH|F<$42  
} ; l;r A}?,.^  
^?2zoS#iw  
这样的话assignment也必须相应改动: gBO,  
kL F~^/  
template < typename Left, typename Right > 8Vjv #pm  
class assignment WH"'Ju5}  
  { W ' ~s  
Left l; D59q/@  
Right r; UpPl-jeT  
public : C+t0Zen  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O')=]6CQ*  
template < typename T2 > h;#046-7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pss e^rFg  
} ; J(K/z,4h  
764eXh  
同时,holder的operator=也需要改动: /1p5KVTKv  
Uq @].3nf  
template < typename T > *kpP )\P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !x:{"  
  { U[2;Fkapi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /i dI-  
} eso-{W,D  
,zuS)?  
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。 "TP~TjXfq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o:&8H>(hn]  
xkRS?Q g  
return l(rhs) = r;  iDx(qdla  
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。 pN)x,<M)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <CB%e!~.9  
+!W:gA  
template < typename Tp > Wx8:GBM$2  
class constant_t k& uh  
  { gKcBx6G Q  
  const Tp t; j{'_sI{{  
public : JS/ChoU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g\?v 5  
template < typename T > Lyf5Yf([-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t%G.i@{pkp  
  { f_$hK9I  
  return t; x[$KZGK+GL  
} /E2P  
} ; Sa%%3_&  
v%c/eAF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7M _ mR Vh  
下面就可以修改holder的operator=了 G'u[0>  
mr/?w0(C  
template < typename T > _VRxI4q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *N4/M%1P  
  { 5|~nX8>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6K )K%a,9  
} AE+BrN +"2  
ul~6zBKO   
同时也要修改assignment的operator() =|``d-  
V ?'p E  
template < typename T2 > \<(EV,m2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n$XEazUb0N  
现在代码看起来就很一致了。 V9SL96'[I  
S-}c_zbl;  
六. 问题2:链式操作 M 87CP=yc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?hGE[.(eh]  
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。 N Uv Vhy]{  
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。 #rF`Hk:  
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。 _WvVF*Q"k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M)!"R [V  
$./aK J1B  
template < typename T > 7G^Q2w  
struct result_1 *r[V[9+y-D  
  { y2#"\5dC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0;@>jo6,!  
} ; k7Qs#L  
(_!I2"Q*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9) ,|h  
{aq)Y>o5:T  
template < typename T > #R:&Irh  
struct   ref m< )`@6a/  
  { +p63J  
typedef T & reference; (&Jo. <  
} ; (CRx'R  
template < typename T > j5Da53c#^  
struct   ref < T &> 4_iA<}>|  
  { B @QWr;  
typedef T & reference; AX$r,KmE  
} ; LEeA ,Y  
= c Z24I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Axns  
S<NK!89  
template < typename T > SepwMB4@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bEj}J_#  
  { #+p-  
  return l(t) = r(t); P`{$7ST'Hh  
} W90!*1  
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。 J9!/C#Fm  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $/C1s"C@O  
yU&;\'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~v;+-*t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +B1&bOb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J,)ytw]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O^=+"O]  
最后的布局是: x55W"q7  
                Add jk&xzJH.  
              /   \ gN />y1{a  
            Divide   5 wEM=Tr/h  
            /   \ d1\nMm}v  
          _1     3 " (O3B  
似乎一切都解决了?不。 2/r8% Sq  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,3 /o7'  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Sx QA*}N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: RG'76?z  
(m,H 5  
template < typename Right > *l{epum;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Nj3iZD|  
Right & rt) const n<j+KD#a  
  { Pb>/b\&JS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YLQ0UeDN'  
} 6];3h>c]N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KS93v9|  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .!KsF h,pK  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  {Ba&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 y)&K9 I  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 H}5WglV.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vE'{?C=EM  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M Zz21H  
:=;{w~D  
template < class Action > }R#W<4:  
class picker : public Action jw=PeT|  
  { GnW MI1$  
public : "}qs +  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aH{)|?  
  // all the operator overloaded eIalcBY  
} ; /Yp#`}Ii  
uO LShNo  
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。 <C&|8@A0  
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: O7VEyQqf5  
=n"kgn  
template < typename Right > |EX=Rj*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bg-/ 8,  
  { .7^(~&5N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z``wqK  
} /m"/#; ^l  
iO5g30l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aim\ 3y~  
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。 8]&:'  
c**&,aL  
template < typename T >   struct picker_maker y0mNDze  
  { Ql)hIf$Oo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i m;6$3  
} ; B??07j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4)8VmCW  
  { A)sYde(  
typedef picker < T > result; (^ EuF]  
} ; I* C~w  
1Y'4 g3T  
下面总的结构就有了: nPXP9wmh4x  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 tj@(0}pi4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1B2#uhT]r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }l7+W4~  
至此链式操作完美实现。 rl%,9JD!  
PmE)FthdP(  
@!f4>iUy  
七. 问题3 NgGMsE\C}  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 O[ird`/  
-  /\qGI  
template < typename T1, typename T2 > +,>%Yb =EA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F,p0OL.  
  { @h{|tP%"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W[O]Aal{  
} ^-~JkW'z  
? x #K:a?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zW%Em81Wd  
%DKFF4k  
template < typename T1, typename T2 > JyMk @Y  
struct result_2 M/Yr0"%Q<.  
  { [UzD3VPg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~#*C,4m  
} ; 8O,\8:I#  
Yao}Xo9}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ):! =XhQ  
这个差事就留给了holder自己。 R}Lk$#S#  
    >J:=)1`  
4$&l`yWU+  
template < int Order > /=/Ki%hh  
class holder; nL:&G'd  
template <> `]eJF|"  
class holder < 1 > w I_@  
  { QE(.w dHP  
public : ?8V.iHJk  
template < typename T > eTx9fx w  
  struct result_1 }R['Zoh4I  
  { [v"Z2F<.=  
  typedef T & result; vAUt~ X"  
} ; 13!@L bC  
template < typename T1, typename T2 > }~I!'J#)  
  struct result_2  lln"c  
  { z5fE<=<X_W  
  typedef T1 & result; .r<a Py$  
} ; h4pS~/  
template < typename T > { ] R'U/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9Lb96K?=>  
  { nTqU~'d'  
  return (T & )r; ]5Uuz?:e  
} BkB>eE1)Ea  
template < typename T1, typename T2 > 'V:Q :  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /88s~=  
  { %PYl  
  return (T1 & )r1; w== BSH[  
} 4!Js="  
} ; .*zS2 z  
sxREk99lL  
template <> BY6#dlDi  
class holder < 2 > o{s2T)2  
  { ,5n!a.T  
public : } GB~3 J  
template < typename T > '8X>,un  
  struct result_1 S 5S\zTPIf  
  { 6ZQ |L=Ytp  
  typedef T & result; Q Q3<)i  
} ; >j5\J_( ;D  
template < typename T1, typename T2 > X1| +9  
  struct result_2 7=6:ZSI  
  { q9/v\~m  
  typedef T2 & result; AFz:%m  
} ; K&L!O3#(  
template < typename T > _ >OP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ANhtz1Fl  
  { K|P0nJT  
  return (T & )r; Yr9'2.%Q  
} y *i&p4Y*  
template < typename T1, typename T2 > 2zBk#c+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7=l~fKu  
  { \]tBwa  
  return (T2 & )r2; @k?vbq  
} QHk\Z  
} ; Dl;hOHvKk  
?,vLRq.  
JmI%7bH@  
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> >。 7Q .Su  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \zO.#H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *d 1Bp R%  
kt6x"'"1  
return l(i, j) = r(i, j); rQjk   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Dh I{&$O/  
.G8`Ut Z  
  return ( int & )i; .<hHK|HF  
  return ( int & )j; O*xx63%jR  
最后执行i = j; 7>Z|K  
可见,参数被正确的选择了。 Y=mr=]q  
o PSPb(.  
H%wB8Y ]  
Mg2+H+C~:  
sfM"!{7  
八. 中期总结 FZe/3sY  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  =z.j{%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 boo361L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )pWgt5:7~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oB:7R^a  
1V%tev9a  
l;; 2\mL?  
Y6jyU1>  
6j%%CWU{~  
 U4!bW  
九. 简化 my 'nDi  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "<CM 'R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }. &nEi`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: clE9I<1v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 VeA@HC`?"  
  +-*/&|^等 ^)AECn  
2. 返回引用。 ='7m$,{(Q[  
  =,各种复合赋值等 -$d?e%}#  
3. 返回固定类型。 ~MG6evm &  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4 2Z:J 0  
4. 原样返回。 |9E:S  
  operator, 5GsmBf$RUb  
5. 返回解引用的类型。 TDh)}Ms  
  operator*(单目) +IdM|4$\1  
6. 返回地址。 q)q 3p  
  operator&(单目) t>bzo6cj  
7. 下表访问返回类型。 N1t4o~  
  operator[] )&c2+Y@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c2E /-n4K@  
  operator<<和operator>> a"#t'\  
i fsh(^N  
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。 fv;Q*; oC&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *6s_7{;  
(}A$4?  
template < typename Left > ,1]UOQ>AP  
struct value_return '}OdF*L  
  { X5)D[aE6  
template < typename T > 529; _|  
  struct result_1 K; #FU  
  { JYdb^j2c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FnGKt\  
} ; b_x!m{  
1iT_mtXK$  
template < typename T1, typename T2 > TegdB|y7O  
  struct result_2 Jf^3nBZ  
  { )."ob=m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1$*8F  
} ; MK#   
} ; i~!g9o(  
W~ yb>+u  
Gs: g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [L%Ltmx  
xQ9t1b|{e  
下面我们来剥离functor中的operator() q!z?Tn#!jd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s< tG  
_H| )g*]t  
return l(t) op r(t) 0|GYtnd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Es=G' au  
return op l(t) [@K'}\U^+  
return op l(t1, t2) H1N@E}>|  
return l(t) op (kL"*y/"p  
return l(t1, t2) op @nH3nn  
return l(t)[r(t)] w-).HPe  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jFQy[k-B  
!'$*Z(  
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: frcAXh9  
单目: return f(l(t), r(t)); M"z=114  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >N^<Q4%2  
双目: return f(l(t)); cW3'057  
return f(l(t1, t2)); wSR|uh  
下面就是f的实现,以operator/为例 49 FP&NgK  
XDK Me}  
struct meta_divide { 4+/0\  
  { :!i=g+e]  
template < typename T1, typename T2 > cS.@02~f"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g ~<[;6&{  
  { 1d<?K7%^  
  return t1 / t2; 2a@X-Di  
} iwnGWGcuS  
} ; I Fw7?G,  
C|y^{4 |R  
这个工作可以让宏来做: ~ <1s[Hu  
'iMzp]V;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '6D"QDZB  
template < typename T1, typename T2 > \ c&;" Y{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dv. 77q  
以后可以直接用 l0&Fm:))k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {aE[h[=r  
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 u6C_*i{2  
(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。。。) fw%p_Cm  
C:1(<1K  
BB}WfA  
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 @3n!5XM{EE  
nOC\ =<Nsg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V lZ+x)E  
class unary_op : public Rettype $_JfM^w  
  { U&"L9o`2  
    Left l; EWJB /iED  
public : jdG'sITv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J{/hc} $  
\Fjasz5E'  
template < typename T > 1c,#`\Iikd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gwB,*.z  
      { MJX ny4n  
      return FuncType::execute(l(t)); %)V=)l.j  
    } ]Zb9F[  
yBK$2to~  
    template < typename T1, typename T2 > WrP+n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :h@V,m Z  
      { z ,;XWv?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hw"2'{"II  
    } /5 z+N(RFC  
} ; bfeTf66c  
,u@:(G  
^Zl[#:EFP  
同样还可以申明一个binary_op .*NPoW4Kv  
-3(*4)h7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PE{<' K\g  
class binary_op : public Rettype 1 F:bExQ  
  { 6$#,$aO  
    Left l; Kmx4bp4  
Right r; Jk{SlH3'  
public : Gd!_9S`68  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} km>ZhsqD  
/Ey%aA4v  
template < typename T > QXj#Brp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~{DJ,(N"n  
      { {"jtR<{)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @o[ZJ4>*  
    }  XY)X-K$  
Q'U!  
    template < typename T1, typename T2 > gZHgL7@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $\/i t  
      { AXcmN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pI f6RwH}%  
    } T Tbe{nb  
} ; @Mg&T$  
54{E&QvL8o  
UR'v;V&Cb\  
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 koB'Zp/FaY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9T;>gm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RAa1^Qb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 T T 3 6Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bV:<%l]  
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。。。 Jd `Qa+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RH,x);J|  
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) -[!t=qi  
下面是修改过的unary_op 2KO`+  
wv3*o10_w8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &y0GdzfQd  
class unary_op ^vm6JWwN0B  
  { "E<+idoz  
Left l; v2gk1a &  
  BZLIi O  
public : .{eMN[ n@  
]@y%j'e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uPho|hDp  
Y'1 KH}sH  
template < typename T > L5UZ@R,  
  struct result_1 !Th5x2  
  { XFTqt]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sa)sDf1+`  
} ; ai d1eF  
Ay Uw  
template < typename T1, typename T2 > z}}P+P/  
  struct result_2 w\[l4|g `  
  { ?9?A)?O<j~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7oZPb  
} ; /7#MJH5b6  
:}36;n<['  
template < typename T1, typename T2 > {1=|H$wKg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %4` U' j  
  { AP z"k?D0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tvn o3"  
} 3AENY@*  
P cbhylKd  
template < typename T > +*W lj8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lA4-ZQ2Zp[  
  { .~ uKr^%  
  return OpClass::execute(lt(t)); W.s8!KH:  
} F6J]T6 Y  
.[eC w  
} ; ,^n&Q'p3  
Zs|Ga,T  
]Vj($O:  
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 @=z.^I30  
好啦,现在才真正完美了。 wIAH,3!  
现在在picker里面就可以这么添加了: !m))Yp-"H  
Tei2[siA5  
template < typename Right > q%M~gp1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W'Ew!]Q3  
  { bD/ZKvg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); # B <%  
} -Sh&x  
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。 6n]jx:CZ,  
3O 4,LXdA  
:G98uX t  
ho6hjhS|u  
QSzht$ 8  
十. bind 3st?6?7|  
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。 gP|-A`y  
先来分析一下一段例子 ,gpEXU p\  
;`xCfOY(  
RIUJX{?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NKEmY-f;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wWx{#!W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 iEI#J!~  
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。 G*_]Lz(N  
我们来写个简单的。 FS)# v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sk07|9nU  
对于函数对象类的版本: ]5@n`;&#.  
1D)0\#><  
template < typename Func > &2.DZ),L  
struct functor_trait y4@gw.pt  
  { IP{$lC  
typedef typename Func::result_type result_type; >h:'Z*9  
} ; ^uG^>Om*  
对于无参数函数的版本: ]Ue aXwaU  
IDf\! QGx  
template < typename Ret > }'}n~cA.{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %${$P+a`D  
  { /Q)I5sL@E  
typedef Ret result_type; `<~=6H  
} ; ~}{_/8'5  
对于单参数函数的版本: vP#*if[V5  
B R  
template < typename Ret, typename V1 > 4 7mT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZXo;E  
  { ~s-gnp  
typedef Ret result_type; <-' !I&  
} ; s8's(*]  
对于双参数函数的版本: )2l @%?9  
yFeFI@Hp 3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wC%qSy'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y'b*Dk{  
  { R|$b\3  
typedef Ret result_type; rqp]{?33  
} ; p-\->_9)y`  
等等。。。 D/"velV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5|r*,! CF  
J,?F+Qji&=  
template < typename Func > U8NX%*oW  
struct func_return )HI\T];  
  { m3o -p   
template < typename T > 2<!IYEyT  
  struct result_1 DOGGQ$0  
  { |qj"p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V'>Plb.A  
} ; ig YYkt  
a6;[Z  
template < typename T1, typename T2 > -l_B;Sb:e  
  struct result_2 PW5)") z  
  { Iw.!*0$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e T;@pc  
} ; $mAC8a_Zu  
} ; iFI+W<QR  
~@6l7H6{  
}[lP^Qs  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W 2[]m>;  
- G/qfd|s/  
template < typename Func, typename aPicker > Fx.Ly]L  
class binder_1 t_!p({  
  { `C|];mf(#  
Func fn; <FU?^*~  
aPicker pk; <)!,$]S  
public : <"K*O9 nst  
z7sDaZL?_  
template < typename T > H#V&5|K%  
  struct result_1 >EFWevT{  
  { p[xGL } +\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |kvH`&s  
} ; N>*+Wg$Ne  
U/kQwrM  
template < typename T1, typename T2 > zdU 46|!u  
  struct result_2 AIn/v`JeX  
  { b+:J?MR;}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .QKyB>s  
} ; w< Xwz`O  
JttDRNZAU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [PUu9rz#  
y9d"sqyh  
template < typename T > Mh~}RA"H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BK=w'1U  
  { ToPjB vD  
  return fn(pk(t)); "OwVCym?  
} #z%D d{E  
template < typename T1, typename T2 > :8oJG8WH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~AYleM  
  { (?t}S.>g  
  return fn(pk(t1, t2)); +e2:?d@  
} of_y<dd[G  
} ; ej}S{/<*n  
2yg6hR  
j:'g*IxM_  
一目了然不是么? YK6'/2!  
最后实现bind _9 '_w&  
X|Y(*$?D7  
P$k*!j_W  
template < typename Func, typename aPicker >  `ROHB@-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }]mx Kz  
  { Kd^.>T-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yCN_vrH>  
} [H <TcT8  
/QyKXg6)l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G'G8`1Nj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /<8y>  
X)~wB7_0G  
十一. phoenix xR3$sA2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ws`ndR  
/qIl)+M  
for_each(v.begin(), v.end(), rq8 d}wj  
( 7g"u)L&32  
do_ ^O+(eA7E  
[ >god++,o  
  cout << _1 <<   " , " _7;:*'>a4  
] 8vR_WHsL  
.while_( -- _1), v '+]T=  
cout << var( " \n " ) y{hy7w'd  
) =gQ9>An  
); &LAXNk2  
=8?Kn@nMN  
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: |SjRss:i+  
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 ;mk[!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }H\I[5*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \_8wU' 7  
xxu  
]1<GZ`  
template < typename Cond, typename Actor > 9/(jY$Ar  
class do_while 3)W zX  
  { rjK`t_(=  
Cond cd; u7[}pf$}  
Actor act; 4_=2|2Wz[  
public : w(6n  
template < typename T > <8^x Mjc  
  struct result_1 k[ro[E  
  { ,.W7Z~z  
  typedef int result_type; .M^[/!  
} ; 8\lh'8  
ciS,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =zyA~}M2  
<R /\nYXz  
template < typename T > >UaQ7CRo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /gZyl|kdy  
  { vNv!fkl  
  do '&![h7B  
    { ~pQN#C)CO>  
  act(t); MWh Y&I+  
  } 'V]&X.=zC  
  while (cd(t)); "GK9Y  
  return   0 ; ?F AI@4  
} RTm/-6[N  
} ; Eu`|8# [ W  
r!2U#rz  
kJ_8|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [Vo5$w  
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。 V9<`?[Usv  
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。 RPW46l34  
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。 $mn0I69  
下面就是产生这个functor的类: D=#RQ-  
",$_\l  
f_jhQ..g<g  
template < typename Actor > BHUI1y5t  
class do_while_actor A#=TR_@:  
  { <:}nd:l1  
Actor act; H3D<"4Q>  
public : 8D*nU3O   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jb.H[n,\  
W#p7M[  
template < typename Cond > -[=eVS.2%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ur(R[*2bx  
} ; r0XEB,}  
2jFuF71  
u S1O-Q>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @x}"aJgl  
最后,是那个do_ kyJbV[o<#  
"Wwu Ty|  
DW. w=L|5R  
class do_while_invoker RSp wU;o6z  
  { .$18%jH#  
public : q<dG}aj  
template < typename Actor > *5%vU|9b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nF,F#V8l  
  { &<PIm  
  return do_while_actor < Actor > (act); KC6Cg?y^  
} K($l>PB,y@  
} do_; ITn%  
zw>L0gC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?*fY$93O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vk92j?  
最后来说说怎么处理break和continue b6N[t _,  
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。 p{g4`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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