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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y: oL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :}v&TQ  
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, jX!,xS%(  
,D3?N2mB  
mHUQtGAVQ  
Pp6(7j  
  class filler %<DXM`Y  
  { vu;pILN  
public : -S OP8G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P|_>M SO1'  
} ; ! &Vp5]c  
,[%KSyH  
|#Bz&T  
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: G@ XKE17  
_K3?0<=4  
NSUw7hnWvz  
xg k~y,F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lphQZ{8  
a1_7plg  
OW\r }  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gh|TlvnA  
m@R!o  
)Y+n4UL3NK  
X<m#:0iD  
二. 战前分析 [*Nuw_l  
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。 VChNDHiH  
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 +;tXk  
U@!e&QPn  
+LCpE$H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nc!P !M  
  /* --------------------------------------------- */ Wqy|Y*$qT  
vector < int *> vp( 10 ); L]3 V)`}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >f JY  
/* --------------------------------------------- */ Lqb9gUJ:U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #!l\.:h%  
/* --------------------------------------------- */ d:.S]OI0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x}$SB%9/  
  /* --------------------------------------------- */ Ly0^ L-~|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ) RS*MEgA  
/* --------------------------------------------- */ qI"Xh" c?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bf|s=,D  
Stq&^S\x69  
qR/~a  
J wL}|o6  
看了之后,我们可以思考一些问题: GSIRZJl  
1._1, _2是什么? oW3j|V  
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。 I{U7BZy  
2._1 = 1是在做什么? gE]6]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。 kHygif !I4  
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。 FCnOvF65  
$8vZiB!"  
ZgK[,<2  
三. 动工 xr}3vJ7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?zGx]?1P1<  
dE~]%fUFy-  
VPoA,;Y"-  
#$2 {l,>  
template < typename T > v% 6uU  
class assignment 3DRJl, v  
  { AI0YK"c?  
T value; m r"b/oM{  
public : hkB/ OJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} $5N%!  
template < typename T2 > ],#Xa.r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y S/x;  
} ; jD1/`g%  
;c p*]  
'c7C*6;a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f 1s3pr??  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U{/d dCf7  
Z0HfrK#oU  
p5`iq~e9  
LK\L}<;1V  
  class holder yuIy?K  
  { Cw6\'p%l-\  
public : 0M=A,`qk  
template < typename T > (iQ< [3C=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0z&]imU  
  { @+Ch2Lod  
  return assignment < T > (t); {\zTE1X9  
} 3/_rbPr  
} ; pGz 5!d  
Rp.42v#ck  
czNi)4x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =r z7x  
:%G_<VAo!  
  static holder _1; o;#:%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lTb4quf8I  
ymH>] cUm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m1bkY#\ U|  
而不用手动写一个函数对象。 [g )HoR=&  
y7pwYRY  
h</,p49gM  
]R%[cr  
四. 问题分析 s0r::yO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c8z6-6`i0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Wh).%K(t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s&v7<)*q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Uh[MB wK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ` 1Ui  
|wbXu:  
五. 问题1:一致性 Kk.a9uKI}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Wo)$*?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Qa`+-W u8  
U{1%ldOJ%  
struct holder xB5qX7*.  
  { co^bS;r  
  // `qoRnG  
  template < typename T > F8xz^UQO  
T &   operator ()( const T & r) const ^mH:8_=(.  
  { HSwC4y}  
  return (T & )r; 2 |`7_*\  
} l4Au{%j\  
} ; 6roq 1=   
O>R@Xj)M  
这样的话assignment也必须相应改动: K HyVI6N[  
P^(uS'j)+  
template < typename Left, typename Right > \_io:{M  
class assignment ^VI\:<\{  
  { g'X{  
Left l; 88x2Hf5I  
Right r; ":v^Y 9  
public : GJs{t1 E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]S0=&x@,  
template < typename T2 > z}BuR*WSY{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K<wg-JgA  
} ; Z.}Z2K  
"+XF'ZO  
同时,holder的operator=也需要改动: kz0pX- @b  
#~}4< 18  
template < typename T > -%fc)y&$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +MR]h [  
  { hy&WG&qf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6;C2^J@  
} N)X 3pWC8  
o[I s$j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i/{dD"HwM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h 8<s(WR  
P*|qbY  
return l(rhs) = r; y3XR:d1cg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xiv8q/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vp$<@Y  
/np05XhEa  
template < typename Tp > 0g8ykGyx  
class constant_t *epK17i=  
  { LbkQuq/d  
  const Tp t; U| T}0  
public : 8q]_> X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bblEZ%  
template < typename T > 'QSj-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =Q,D3F -+f  
  { _U|rTil  
  return t; Ddh  
} xLdkeuL[%  
} ; %MCJ%Ph  
lLur.f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f4O}WU}l{s  
下面就可以修改holder的operator=了 g-pEt#  
|F4)&xN\  
template < typename T > !_q=r[D\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <<DPer2  
  { r}:D g fn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %0 p9\I  
} B.A;1VE5  
I p<~Y  
同时也要修改assignment的operator() sF Ph?  
nP&6i5s%  
template < typename T2 > xsIfR3Ze9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e%km}mA  
现在代码看起来就很一致了。 5KNa-\  
Bx/)Sl@  
六. 问题2:链式操作 j/8q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CZ!gu Y=  
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。 naiQ$uq0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w7E#mdW  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 U#x`u|L&6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c8N pk<  
|H(i)yu"5'  
template < typename T > # uy^AC$  
struct result_1 _b`/QSL  
  { "r=p/"4D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a51}~V1  
} ; Z,-J tl  
UGxF}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: x*!*2{  
ai<K6)  
template < typename T > e6>[ZC  
struct   ref y1h3Ch>Y  
  { D W>O]\I  
typedef T & reference; hWiHKR]  
} ; e<{waJ1  
template < typename T > aA -j  
struct   ref < T &> ?e%u[Q0  
  { 8M0<:p/  
typedef T & reference; 29nMm>P.e  
} ; Mr*CJgy  
[s[!PlazX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nf-6[dg  
Y>{%,d#s_  
template < typename T > hltUf5m'b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BI<(]`FP;s  
  { J vl-=~  
  return l(t) = r(t); BM9:|}\J65  
} (tF/2cZk  
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。 RWB]uHzE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P_P~c~o  
2J Wp5  
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 R|k!w]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &k`/jl;u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )h]tKYx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f[*g8p  
最后的布局是: vl!o^_70(  
                Add &gP1=P,!  
              /   \ ;Za^).=  
            Divide   5 9 ge'Mo  
            /   \ lmIphOUoIw  
          _1     3 u`XZtF<vf  
似乎一切都解决了?不。 uG+eF  
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。 1wE`kbC<  
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。 [B^V{nUBc  
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: &Z}}9dd  
pf#R]  
template < typename Right > @7t*X-P.;-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4<- E0  
Right & rt) const [fJxbr"  
  { s]HJcgI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gx|/ Jq  
} #4AqWyp#f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UZL-mF:)&  
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。 .G}$jO}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 vos-[$  
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。 ,D.@6 bJW  
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。 2h) *  
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? .B! L+M< [  
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: MnQ 6 !1Z  
KhPDXY]!  
template < class Action > U4lAo  
class picker : public Action "Z"`X3,-z  
  {  "2 }n(8  
public : Kww+lgzS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zR%)@wh  
  // all the operator overloaded 9S?b &]  
} ; ^fU,9  
}]pOR&o  
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。 0Rn`63#  
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: "VeNc,-nfQ  
m xy=3cUi  
template < typename Right > r3YfY \  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QaOF l` i  
  { kqCUr|M.P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m.U&O=]5  
} 5(DnE?}vo  
rD>q/,X=\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _z3^.QP  
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。 [5]* Be  
K&&YxX~ 3  
template < typename T >   struct picker_maker ]2z Gb5s"  
  { Iy2AJ|d.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I^QB`%v5  
} ; %"3tGi:/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ++}#pl8e  
  { LfsOGC  
typedef picker < T > result; fM<g++X  
} ; 2!a~YT  
yiczRex%rq  
下面总的结构就有了: Zk # C!]=  
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。 ]r1Lr{7^S  
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。 Y2>*' nU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k")3R}mX  
至此链式操作完美实现。 )1&,khd/u  
FFc?Av?_  
z\<gm$1CB  
七. 问题3 $t>ow~Xi  
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。 k= 9a/M u  
,oj)`?Vh  
template < typename T1, typename T2 > c+u) C%g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e pAC%a  
  { y|%lw%cSe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5dLb`G f  
} lW@i,1  
HTP~5J  
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: vFGVz  
{"^#CSi  
template < typename T1, typename T2 > =!2(7Nr  
struct result_2 q%FXox~b  
  { 7=4V1FS6i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ld'Aaxl&  
} ; c6HH%|  
-\~x^5K  
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? YfH+kDT  
这个差事就留给了holder自己。 LMYO>]dg  
    -GL-&^3IjH  
Il#9t?/  
template < int Order > n 4EZy<~m  
class holder; h!1CsLd[  
template <> K/LoHWy+n*  
class holder < 1 > D^2yP~(  
  { +|Qe/8Q  
public : G6j9,#2@  
template < typename T > $!"*h  
  struct result_1 v:Z.8m8D  
  { ^ `Y1   
  typedef T & result; 9Dx9alJR  
} ; q*{Dy1Tj  
template < typename T1, typename T2 > aEqDxr6  
  struct result_2 -cWxS{vO  
  { J OH=)+xj  
  typedef T1 & result; LwIX&\Ub  
} ; e@L7p,  
template < typename T > +DP{_x)t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,9ZN k@q  
  { w77"?kJ9X  
  return (T & )r; w24@KaKFo  
} xr 4kBC t  
template < typename T1, typename T2 > qXQ7Jg9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2o-Ie/"d\  
  { )V*V  
  return (T1 & )r1; jiAN8t*P  
} Yc1ve  
} ; m_1BB$lyP2  
v"smmQZik  
template <> #k<j`0kiq  
class holder < 2 > ,(CIcDJ2U_  
  { 0~j0x#  
public : 6}e"$Ee}9  
template < typename T > c*x5t"{  
  struct result_1 `}f wR  
  { "# BI"  
  typedef T & result; 421ol  
} ; tsu Mt  
template < typename T1, typename T2 > DU-&bm  
  struct result_2 G2}e@L0  
  { +eD+Z.{  
  typedef T2 & result; =`6_{<&  
} ; #Y9~ Xp^.  
template < typename T > u@-x3%W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :*/`"M)'  
  { Ta3qEVs  
  return (T & )r; S-k:+4  
} 2Fsv_t&*>  
template < typename T1, typename T2 > weky 5(:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "i;c)ZP  
  { Do5)ilt  
  return (T2 & )r2; *R6Ed  
} V0x;*)\PYm  
} ; rSvQarT  
&?#G)suP  
vmZyvJSE  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d% :   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /^<Uy3F[p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [q{[Avqf  
S( r Fa  
return l(i, j) = r(i, j); L) ]|\|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mxJ& IV  
qE&R.I!o  
  return ( int & )i; 4R/cN' -  
  return ( int & )j; yk| < P\  
最后执行i = j; gK8{=A0c  
可见,参数被正确的选择了。 zn'F9rWx>  
F"<TV&xf  
5J4'\M  
A7qKY-4B  
.v{ok,&  
八. 中期总结 o1 kY|cnGH  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: mew,S)dq!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9c@."O`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +bw>9VmG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LJ Aqk2k  
hc;8Vsa  
RrGFGn{  
3b2[i,m<L  
58@YWv Ak  
EBX+fzjQo  
九. 简化 >qBQfz:U>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hY@rt,! 8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |aovZ/b4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :Ej#qYi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W5^m[,GU'  
  +-*/&|^等 rVE!mi]%  
2. 返回引用。 u2G{I?  
  =,各种复合赋值等 :mwJJIjUW  
3. 返回固定类型。 i0y^b5@MOb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V9 dRn2- [  
4. 原样返回。 M;\iL?,  
  operator, 0Y81B;/F  
5. 返回解引用的类型。 }9GD'N?4  
  operator*(单目) .W#-Cl&n8  
6. 返回地址。 Oist>A$Z  
  operator&(单目) (HW!!xM  
7. 下表访问返回类型。 J7`fve  
  operator[] }j/($,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #MyR:V*a  
  operator<<和operator>> dp3>G2Yq  
?W*{% my  
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。 Nj<}t/e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +M"Fv9  
G' 5p/:  
template < typename Left > gxIGL-1M  
struct value_return :4f>S) m  
  { GEdWpYKS-`  
template < typename T > y\Z$8'E5W  
  struct result_1 5*ip}wA  
  { G>/Gw90E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -.>b7ui  
} ; n\v;4ly^  
E*!  
template < typename T1, typename T2 > p=7{  
  struct result_2 QU]& q`GE  
  { D+Ke)-/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6fozc2h@x%  
} ; \{HbL,s  
} ; G^`IfF-j  
ETw7/S${  
hGPo{>xR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mIK-a{?G  
TzC'x WO  
下面我们来剥离functor中的operator() Ua>lf8w<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &Hb;; Ic(  
Nq`@ >Ml  
return l(t) op r(t) eD4qh4|u.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (h} 5*u%h  
return op l(t) G234UjN%  
return op l(t1, t2) M7O5uW`  
return l(t) op ^usZ&9"@P  
return l(t1, t2) op J4yL"iMt  
return l(t)[r(t)] Ry@QJn I<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UE-<  
o7/S'Haxc]  
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: dr|>P*  
单目: return f(l(t), r(t)); B}PT-S1l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "$->nC.  
双目: return f(l(t)); \(ygdZ{R  
return f(l(t1, t2)); ,cgFdOM.  
下面就是f的实现,以operator/为例 cBZK t  
:!SVpCt3  
struct meta_divide Wchu-]  
  { toq/G,N Q  
template < typename T1, typename T2 > @H{QHi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NUlp4i~Q  
  { [Eeanl&x>  
  return t1 / t2; ewo]-BQS  
} i++a^f  
} ; $pV:)N4  
L}E~CiL0n  
这个工作可以让宏来做: 2 L>;M  
n(i Uc1Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'jw?XtG  
template < typename T1, typename T2 > \ rBOxI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #GDnV/0)  
以后可以直接用 g[oa'.*OB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~AVn$];{  
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 MI: rH  
(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。。。) -/x= `S*  
m* Zq3j  
n~1F[ *  
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 03ol6y )C  
4LEWOWF}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r8.`W\SKX  
class unary_op : public Rettype ($Cy-p  
  { (Dy6I;S  
    Left l; >@b]t,rrK  
public : ''bh{ .x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DFgQ1:6[  
?Uq;>  
template < typename T > z\d{A7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8 #m,TOp  
      { InO;DA\  
      return FuncType::execute(l(t)); !"v[\||1  
    } s+tPHftp  
Wq5 }SM  
    template < typename T1, typename T2 > k? <.yr1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !lVOZ %  
      { jW,b"[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9HsiAi*  
    } 3V(]*\L  
} ; oZD+AF$R  
 hTEwp.  
pZ_zyI#wx_  
同样还可以申明一个binary_op >>cb0fH5  
; _ziRy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tvd}5~ 5?  
class binary_op : public Rettype [P'"|TM[ ~  
  { yt'P,m  
    Left l; IP LKOT~  
Right r; syJLcK+e  
public : ?*)Q[P5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $ Jz(Lb{  
]C;X/8'Jf5  
template < typename T > x%v[(*F#y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5NR@<FE  
      { H[S}&l\D4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,QeJ;U  
    } -> ^Ex`  
 uc<JF=  
    template < typename T1, typename T2 > kxanzsSr9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HUA{ P%  
      { bu?4$O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W\c1QY$E  
    } >1}@Q(n/}{  
} ; o2 ;  
%`_Rl>@K=  
,qT^e8E+  
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 &G|^{!p/G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x5(6U>-Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y&XO:jB  
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。 0h=}BCb+i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WYUel4Z  
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。。。 (GW"iL#.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `<Q[$z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~n"?*I`  
下面是修改过的unary_op O"GuVC}B  
Mp?Gi7o=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :MP*Xy\7&J  
class unary_op w+wg)$i  
  { 8nu@6)#  
Left l; +a'LdEp  
  Ol sX  
public : O#do\:(b  
[  *~2Ts  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 45,):U5  
sTxgU !_  
template < typename T > qs%UJ0tR  
  struct result_1 Yyr qO^9m  
  { k-N}tk/5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y;if+  
} ; IAHQT < ]  
Hl#?#A5  
template < typename T1, typename T2 > T,oZaJ<  
  struct result_2 *mJ\Tzc)  
  { 64L;np>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f<{f/lU@  
} ; 2oF1do;  
U2Tw_  
template < typename T1, typename T2 > ^OOoo2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3&!v"ms  
  { Eq?U$eE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I/*^s  
} SHYbQF2  
LVNA`|>  
template < typename T > nWes,K6T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iYf)FPET  
  { 8og8;#mnyr  
  return OpClass::execute(lt(t)); SajG67  
} *iN5/w{VG  
&qzy?/i8  
} ; Y?qUO2  
@#p6C  
#tIeI6 Qw  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rEMe=>^   
好啦,现在才真正完美了。 OQIr"  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zq~Rkx  
;Nw)zS  
template < typename Right > p'0X>>$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KO\-|#3y>  
  { ~: fSD0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4wN5x[vp  
} AtUtE#K  
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。 m5o$Dus+?'  
/9A6"Z  
5\EnD, y  
R,s}<N$  
r1Hh @sxn  
十. bind 4TTrHs  
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。 +c8t~2tuN  
先来分析一下一段例子 P }^Y"zF2  
XtQwLH+F  
 "D'rsEh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~.4y* &  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 EOZ 6F-':  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~Zn|(  
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。 AmZW=n2^  
我们来写个简单的。 {;|pcx\L6~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3B='f"G  
对于函数对象类的版本: ))dw[Xa  
Fi'ZId  
template < typename Func > ilXKJJda  
struct functor_trait D~bx'Wr+  
  { 2rW9ja  
typedef typename Func::result_type result_type; w59q* 2  
} ; P+Gz'  
对于无参数函数的版本: 764eXh  
)4h|7^6ji  
template < typename Ret > %{7*o5`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BNF*1JO  
  { !RPE-S  
typedef Ret result_type; m[%':^vSr  
} ; ?6\N&MTF  
对于单参数函数的版本: ]imVIu   
d'&OEGb<  
template < typename Ret, typename V1 > jhPbh5E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3d]~e  
  { %wXj P`#  
typedef Ret result_type; lU%oU&P/"S  
} ; TFm[sO0RZ  
对于双参数函数的版本: k& uh  
gKcBx6G Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j{'_sI{{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JS/ChoU  
  { KxD/{0F  
typedef Ret result_type; EP"Z58&$R  
} ; op/_ :#&'  
等等。。。 ^eyVEN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )o~/yB7  
$f _C~O  
template < typename Func > 9XYm8g'X  
struct func_return ce#Iu#qT  
  { xAl8e  
template < typename T > 4x&Dz0[[S  
  struct result_1 F:d2;  
  { QVJpX;u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q"D5D rj  
} ; '&hd^9]Lo  
d"IZt;s/,  
template < typename T1, typename T2 > A'rd1"K  
  struct result_2 O$;#GpR  
  { `d^Q!QxE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |5%T)  
} ; by0K:*C  
} ; =+UtA f<n  
`"}).{N]C  
uY(8KW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @87Y/_l  
W!R0:-  
template < typename Func, typename aPicker > :<bhQY  
class binder_1 |O6/p7+.  
  { M)!"R [V  
Func fn; $./aK J1B  
aPicker pk; z?Ok'LX  
public : |pv$],&&:  
gKl9Nkd!R  
template < typename T > Sgv_YoD?-  
  struct result_1 l*OR{!3H$  
  { -b{<VrZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cD6^7QF  
} ; W7'<Jom|?  
[*5]NNB  
template < typename T1, typename T2 > 8B &EH+  
  struct result_2 pDYJLh-C  
  { [U",yN]d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 343d`FRa}  
} ; W6}>iB  
q^<HG]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j'U1lEZm2  
K:jn^JN$  
template < typename T > I<CrEL<5}~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vpf.0!zh  
  { f,E7eL@  
  return fn(pk(t)); De^:9<{jc  
} [520!JhZY  
template < typename T1, typename T2 > \eNB L[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M;Pry 3J  
  { lq"X_M$  
  return fn(pk(t1, t2)); - z+,j(@  
} 8U(o@1PT  
} ; [tof+0Y6  
H7.l)'  
P{UV3ZA%  
一目了然不是么? ]vB\yQE  
最后实现bind D-LOjMe  
I=#`8deH(  
z`t~N  
template < typename Func, typename aPicker > NJ.oME@=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,8Po _[  
  { Lo_+W1+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fn,hP_  
} RC[Sa wA  
'nGUm[vh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,lA @C2 c  
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。 OqIXFX"  
X*@ tp,t  
十一. phoenix m N}szW,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {eI'0==  
18sc|t  
for_each(v.begin(), v.end(), 5]LWWjT  
( QK+,63@D\=  
do_ KzO"$+M  
[ ap )B%9  
  cout << _1 <<   " , " Uzzm2OS`  
] s$>n U  
.while_( -- _1), <^Vj1s  
cout << var( " \n " ) :=;{w~D  
) }R#W<4:  
); Ve|:k5z  
GnW MI1$  
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: ;j/$%lC  
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 $Y6\m`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g ass Od  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7$lnCvm  
s+lBai*#  
B8T$<  
template < typename Cond, typename Actor > |mQ Fi\  
class do_while $U]T8;5Q  
  { O1\Hx8^  
Cond cd; [z2UfHpt~  
Actor act; _ C?Wk:Y@  
public : i cTpx#|=  
template < typename T > ]5S`y{j1  
  struct result_1 lJ-PW\P  
  { XP?jsBE  
  typedef int result_type; QcQ%A%VIV  
} ; |A 'I!Jm  
kJ FWk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /9G72AD!  
E|f[ #+:+  
template < typename T > Ha-]U:Vcx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U[f00m5{HV  
  { ?$109wZ:9  
  do N5=BjXS Ag  
    { rnj$u-8  
  act(t); u3+B/ 5x  
  } tj@(0}pi4  
  while (cd(t)); 1B2#uhT]r  
  return   0 ; }l7+W4~  
} rl%,9JD!  
} ; PmE)FthdP(  
@!f4>iUy  
NgGMsE\C}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q%d G>!  
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。   < v]  
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。 p 4> ThpX  
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。 "g ^i%  
下面就是产生这个functor的类: zk8 )!Af  
{s0%XG1$  
Y\-xX:n.\  
template < typename Actor > qXW\/NT"p<  
class do_while_actor pVy=rS-  
  { 0wv#AT  
Actor act; 1}DA| !~  
public : 0Xh_.PF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Xh;.T=/E|  
>%U+G0Fq  
template < typename Cond > \s5Uvws  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h.>SVQzU  
} ; E:pk'G0bZ  
aP  
t Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V[nPTYO4  
最后,是那个do_ g;63$_<  
T(7`$<TQ  
29RP$$gR  
class do_while_invoker DQXUh#t\(]  
  { ;3cbXc@]  
public : #_ |B6!D!  
template < typename Actor > }R['Zoh4I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {\l  
  { \tI%[g1M  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~U]g;u  
} ;AEfU^[  
} do_; }UW7py!TN  
luf5-XT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g^]Iw~T6$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XX~vg>3_  
最后来说说怎么处理break和continue ':wf%_Iw  
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。  l!|c_  
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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