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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda st4z+$L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1'Sr0 oEd3  
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, ?|,dHqh{nM  
(dvsGYT|.  
w8veh[%3n  
D/U=zDpiB  
  class filler q~:H>;:G-  
  { Yx#?lA2gx  
public : im,H|u_f4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n $Nb,/o  
} ; @}K|/  
:)JIKP%$\)  
C?dQ QB$  
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: Odn`q=  
[7Fx#o=da  
r{LrQ  
U)v){g3w)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?`T0zpC  
+|0f7RB+R  
IkWV|E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oyw*Z_9~  
X%X`o%AqC  
=:fN  
0+3_CS++r  
二. 战前分析  >;qAj!'  
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。 = 1ltX+   
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 }^Ymg7wA  
G.{)#cR  
qe/dWJBa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1Jm'9iy3  
  /* --------------------------------------------- */ E^s<5BC;  
vector < int *> vp( 10 ); o,NTI h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ccR#<Pb6q  
/* --------------------------------------------- */ kz!CxI (  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9Gh:s6  
/* --------------------------------------------- */ L/Tsq=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3bsuE^,.@  
  /* --------------------------------------------- */ \:mZ)f3K=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qX9x#92  
/* --------------------------------------------- */ L.ML0H-   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^WF/gup\hS  
4 * n4P  
I@/s&$H`l  
Sgp1p}  
看了之后,我们可以思考一些问题: hnYL<<AA  
1._1, _2是什么? r'F)8%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /`kM0=MMa  
2._1 = 1是在做什么? <Jc :a?ICe  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %VH{bpS|i:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9B)<7JJX!J  
0 k (su  
8el\M/u{  
三. 动工 q 3nF\Me0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l/i7<q  
D[H #W[  
0PP5qeqN2n  
~fF_]UVq3  
template < typename T > -prc+G,qyp  
class assignment j+eto'  
  { GbB :K2  
T value; ;z1\n3,  
public : Mn<#rBE B  
assignment( const T & v) : value(v) {} mVsghDESJ)  
template < typename T2 > hU|TP3*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Pd8zdzf{  
} ; K@<%Vc>L(  
5>x?2rp  
wZnv*t_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aj`_* T"A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (3VV(18  
A. 5`+  
<=Z`]8  
dX;Q\  ]"  
  class holder \- f^C}m  
  { Hx?OCGj=S*  
public : WV&grG|  
template < typename T > pNNvg,hS8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PRi1 `% d  
  { wa%;'M&  
  return assignment < T > (t); MhL>6rn  
} )`,Y ^`F2  
} ; =\FV_4)  
^Q9!DF m  
Sg+0w7:2  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: b[Qe} `W  
WNO!6*+  
  static holder _1; zDoh p 5,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &UxI62[k  
mmvo >F"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,!>1A;~wT  
而不用手动写一个函数对象。 cCB YM  
G$oi>zt3  
kn9e7OO##  
Yc3Rq4I'G  
四. 问题分析 ~YQH]  
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。  ZcE:r+  
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。 &cf(}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `G_k~ %  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;_6 CV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u` L9Pj&v  
_j sJS<21  
五. 问题1:一致性 `Kb"`}`_vm  
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?| ] ^ s,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :cA%lKg  
Q:^.Qs"IK  
struct holder oD.[T)G?  
  { ~\khwNA  
  // rE?Fp  
  template < typename T > ]L/AW  
T &   operator ()( const T & r) const krMO<(x+  
  { Ka/*Z4"  
  return (T & )r; d1BE;9*/7  
} ~5]%+G  
} ; <,+nS%a  
&xLCq&j 1  
这样的话assignment也必须相应改动: hF^y4v|5  
13aj fH  
template < typename Left, typename Right > yFY:D2  
class assignment )8&;Q9'o  
  { PHR:BiMZ  
Left l; % 3Tz%>n  
Right r; RAU"  
public : jxqKPMf>@%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x%RG>),U  
template < typename T2 > uW0Dm#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d}^G790  
} ; W|CZA  
bw8[L;~%_  
同时,holder的operator=也需要改动: 8;v/b3  
Wy.^1M/n>~  
template < typename T > #p7K2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]$&N"&q  
  { n^iq?u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y Q-{ CJ,  
} u:w   
Ohn?>qQ  
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。 d;hv_h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~-f"&@){,  
-*[:3%  
return l(rhs) = r; &>A<{J@VL  
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。 i_f\dkol  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !hjA   
0sfb$3y  
template < typename Tp > zVvL!  
class constant_t KdXqW0nm  
  { wV^c@.ga  
  const Tp t; ?np3*;lw  
public : GyF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m[DCA\M o@  
template < typename T > 9>k_z&<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CK9FAuU  
  { G\(cnqHk  
  return t; g\]~H%2 ,  
} Vrn+"2pdJ  
} ; :5[1Iepdn  
@! {Y9k2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v3b+Ddp  
下面就可以修改holder的operator=了 DHQs_8Df  
<j}A=SDZ)  
template < typename T > He*c=^8k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3|(<]@ $  
  { xG WA5[YV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2D2} *);eW  
} YkSHJ{ >  
`8/D$  
同时也要修改assignment的operator() p(!d,YSE  
*f o>  
template < typename T2 >  7 T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 722:2 {  
现在代码看起来就很一致了。 n7/>+V+  
Hu$y8_Udw  
六. 问题2:链式操作 bm poptfL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +Z e;BKZ3  
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。 mtmTlGp6Lc  
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。 k}] M`ad  
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。 CUnBi?Mi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b\S~uFq6  
~L4L|q 7  
template < typename T > TPVB{ 107  
struct result_1 ]j0/.pG  
  { $38)_{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N/78Ub  
} ; PiN^/#D  
u N4e n,  
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: ]d~2WX Y  
Rga *68s|&  
template < typename T > .: k6Kg  
struct   ref G8&/I c  
  { g'AxJ  
typedef T & reference; ly#jl5wmT  
} ; I-^C6~  
template < typename T > $!$,cK Pl5  
struct   ref < T &> MML=J~1  
  { %-woaj   
typedef T & reference; Wv||9[Rd  
} ;  &2bqL!k  
r+k g$+%b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [\qclW;L  
mKsJ[)#.  
template < typename T > ^yX>^1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S,x';"  
  { HR ;I}J 9  
  return l(t) = r(t); L'w]O -86  
} jyB Ys& v  
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。 &z#`Qa3NI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E=Vp%08(  
)|/%]@` N  
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 g`C\pdX"B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V8#NXU g<!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oFGWI#]ts>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U!(es0rX  
最后的布局是: _2Mpzv  
                Add U C_$5~8p  
              /   \ GvZ[3GT  
            Divide   5 pxn@rN#*  
            /   \ !;;7:!)P  
          _1     3 < 0YoZSNGj  
似乎一切都解决了?不。 f] _'icP  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0xY</S  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 pzZ+!d  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9Dbbk/j|  
}3_ >  
template < typename Right > L5'?.9]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gD2P)7:  
Right & rt) const  VeSQq  
  { m VFo2^%v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,q;?zcC7  
} u 7:Iv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A"z9t#dv@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *E]:VZl  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 +D2I~hC0'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 W>5[_d  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _M+7)[xj=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? s94 *uZ(C/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [r!f&R  
,OERDWW|6  
template < class Action > |Sm/s;&c6  
class picker : public Action ]6F\a= J  
  { B$n1 k 45  
public : SgYMPBh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }'*6 A  
  // all the operator overloaded +~~2OUL  
} ; :yRv:`r3Lt  
oKCv$>Y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 : _tt9J  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: uXk]  
fY6~Z BvK  
template < typename Right > jwUX?`6jX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +H28F_ #  
  { T2 S fBs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5 5m\, UG7  
} p!5'#\^f  
)XHn.>]nc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U E$Ix  
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。 XMiu}w!  
lB0`|UEb (  
template < typename T >   struct picker_maker y/5GY,z%aL  
  { VZq~ -$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8NiR3*1  
} ; NSBcYObX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Nk<^ Qv  
  { {0 j_.XZ  
typedef picker < T > result; [F'|KcE3  
} ; 3%hq<  
IrMB=pWo  
下面总的结构就有了: i")0 3b  
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。 8XG';K_  
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。 s*s~yH6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q@7d:v  
至此链式操作完美实现。 Bp3E)l  
zh|9\lf  
JXM]tV  
七. 问题3 yIrJaS-  
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。 &w#!   
I/%v`[  
template < typename T1, typename T2 >  ?C#E_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GB35ouE  
  { #c5jCy}n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fx(h fz  
} Pc_aEBq  
jj1\oyQ8  
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: '3Lu_]I-  
OQ7 `n<I<)  
template < typename T1, typename T2 > .w;kB}$YC  
struct result_2 -^546 7  
  { u8]FJQ*\6+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h693TS_N  
} ; h%krA<G9  
 m1U:&{:^  
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? An$2='=/  
这个差事就留给了holder自己。 s4~[GO6>  
    Vv45w#w;  
+.Ij%S[Px5  
template < int Order > PO`p.("h  
class holder; ;Mup@)!j  
template <> D%abBE1  
class holder < 1 > USEb} M`  
  { 0z8?6~M;<  
public : Jsysk $R  
template < typename T > Y.\x.Hg  
  struct result_1 2S{P(B   
  { tqZ+2c<W3  
  typedef T & result; NS~;{d \  
} ; DK\XC%~m  
template < typename T1, typename T2 > \xj;{xc  
  struct result_2 ,-4NSli  
  { F5Z,Jmi^M  
  typedef T1 & result; H*'1bLzq  
} ; iCE!TmDT  
template < typename T > u3C_Xz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RqtBz3v  
  { l!F$V;R  
  return (T & )r; U}RBgPX!  
} &ASR2J  
template < typename T1, typename T2 > y %Q. (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #cu{AdK  
  { _cX}!d!j  
  return (T1 & )r1; z* EV>Y[  
} y:W6;R  
} ; kFv*>>X`  
t$18h2yOL  
template <> d )O^(y1r  
class holder < 2 > e@Lxduq  
  { =~GP;=6  
public : ( Jk& U8y  
template < typename T > q(6.VU@  
  struct result_1 n^Ca?|} ,  
  { Y%.o TB&  
  typedef T & result; nt#9j',6Rn  
} ; dRX~eIw  
template < typename T1, typename T2 > 94rSB}b.O  
  struct result_2 j#1G?MF  
  { lh8Q tPe  
  typedef T2 & result; P.'.KZJ:WD  
} ; u^~7[OkE  
template < typename T > 3m1(l?fp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q(?+01  
  { +;?mg(:  
  return (T & )r; @-'a{hBR  
} Nmj)TOEPW  
template < typename T1, typename T2 > mGjB{Q+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *M1GVhW(+  
  { :V(LBH0  
  return (T2 & )r2; v Y0bK-  
} ~5f&<,p!  
} ; ^#Ha H  
>fH0>W+!  
Vr1}Zv3K'  
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> >。 6ZqU:^3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |9#q7kM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {A/r)  
EtKq.<SJ  
return l(i, j) = r(i, j); j_~KD}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2R[v*i^S  
/jG?PZ=m  
  return ( int & )i; }a7d(7  
  return ( int & )j; (/e&m=~  
最后执行i = j; f#0HiE!  
可见,参数被正确的选择了。 m+<&NDj.  
#\0m(v  
T/_u;My;  
BJj'91B[d  
H9mNnZ_k  
八. 中期总结  E^1yU  
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:  }QFL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YThVG0I =  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W,xdj!^t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sbW+vc  
2dD" ^z{  
o,*m,Qc  
/Y #8.sr  
;@wa\H[3v2  
)A8#cY!<  
九. 简化  b`jR("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。 :_8K8Sa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;m]V12  
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: ZcN0:xU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #a e@VedM  
  +-*/&|^等 J,=K1>8s  
2. 返回引用。 /Q1 b%C  
  =,各种复合赋值等 _3`G ZeGV  
3. 返回固定类型。 %;[DMc/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *k{Llq  
4. 原样返回。 b)diYsTH  
  operator, ^?cu9S3  
5. 返回解引用的类型。 yu;EL>G_AY  
  operator*(单目) [V'c  
6. 返回地址。 )Te\6qM  
  operator&(单目) JtFq/&{i  
7. 下表访问返回类型。 Y&6jFT_  
  operator[] {7:1F)Pj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y25`vE(  
  operator<<和operator>> w <r*&  
|]&3*%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。 >z<L60S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q,P.)\0A  
G_F_TNO  
template < typename Left > *~PB  
struct value_return mdc?~??8  
  { A;co1,]gR  
template < typename T > -H6 0T,o  
  struct result_1 G*=HjLmZg  
  { Y=XDN:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sp\6-*F  
} ; 6tH}&#K  
~VsN\!G  
template < typename T1, typename T2 > w7 MRuAJ4  
  struct result_2 x1@,k=qrd  
  { >WZ.Dj0n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MXA?rjd0  
} ; -M{s zH  
} ; (Y~/9a4X  
59.$;Ip;g  
]3v)3Wp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u>'0Xo9R  
LQF;T7VKS)  
下面我们来剥离functor中的operator() 02]HwsvZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <aPZE6z  
a j?ZVa6  
return l(t) op r(t) %DttkrhL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !zK"y[V  
return op l(t) E2zL-ft.  
return op l(t1, t2) 4rhHvp  
return l(t) op @WazSL;N  
return l(t1, t2) op (Aw@}!  
return l(t)[r(t)] \;XJ$~>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k)+{Y v*  
}hn?4ny  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /[/L%;a'p  
单目: return f(l(t), r(t)); #'/rFT4{v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =ls+vH40&  
双目: return f(l(t)); }0&Fu?sP  
return f(l(t1, t2)); gbdzS6XW~  
下面就是f的实现,以operator/为例 |E6Thvl$  
Ox)<"8M  
struct meta_divide %s}{5Qcl/  
  { :a8Sy("  
template < typename T1, typename T2 > *$cx7yJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %R5- 6  
  { e/4C` J-  
  return t1 / t2; ]+G .S-a  
} 1#Vd)vSP  
} ; Yv1yRoDv  
2z;nPup,  
这个工作可以让宏来做: zW`Hqt;  
?<J~SF Tt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |K. I%B  
template < typename T1, typename T2 > \ xjp0w7L)J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IfH/~EtX  
以后可以直接用 W2<'b05  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'z9 1aNG]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 oyiG04H&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) n{W(8K6d@[  
,L%]}8EL"  
=o~mZ/ 7=M  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 c6jVx_tt.  
`"~GqFwy~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |ghyH  
class unary_op : public Rettype KEy8EB  
  { 5Y;&L!T  
    Left l; hvI#D>Z!Yp  
public : 7oC8I D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SEnr"}  
PC5$TJnj3  
template < typename T > fx>QP?Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dOaOWMrfdf  
      { $mT)<N ;w  
      return FuncType::execute(l(t)); _o w7E\70  
    } otaRA  
?yG[VW  
    template < typename T1, typename T2 > bRggt6$z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  `\##M=  
      { `)$G}7cRUH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8i^ ./P  
    } E;H9]*x/  
} ; pa^_D~  
BJ_"FG  
jcC"vr'u|  
同样还可以申明一个binary_op )M8,Tv*~  
 zv"NbN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SWtqp(h]'  
class binary_op : public Rettype Xtz29  
  { OGW3Pe0Z'  
    Left l; 8@doKOA~T  
Right r; k v_t6(qd  
public : jp "Q[gR##  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M:.+^.h  
]*MVC/R,  
template < typename T > %O!x rA{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F7<u1R x]  
      { 3;jx Io$,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 83]m/Iz  
    } 9 7HI9R  
;wJe%Nw?  
    template < typename T1, typename T2 > -~RGjx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e2fv%  
      { X!{K`~DRX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nWc@ufY  
    } e KuF7Oo  
} ; Sz|kXk6&9  
p5"pQe S  
%Cj_z  
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 :W>PKW`^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =i}lh}(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8,F|*YA  
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。 "3++S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GwA\>qXw  
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。。。 CL`+\ .  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v2r|) c,h  
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) Xhyn! &H5  
下面是修改过的unary_op VcsM Da  
Qe!3ae`Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?v:FGO  
class unary_op Z{t `f[  
  { PZ#up{[o  
Left l; "\vQVZd-E  
  ;,uATd|  
public : p,f$9t4  
}%c>Hh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s1sn,?  
-awG1 4%  
template < typename T > Z0v?3v}9^  
  struct result_1 _Wk*h}x  
  { SXe1Q8;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; __+8wC  
} ; <_k A+&T  
_u;pD-  
template < typename T1, typename T2 > G$KQgUN~[  
  struct result_2 hi(e%da  
  { [+l6x1Am  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j(k%w  
} ; Jqgm>\y  
0;)Q  
template < typename T1, typename T2 > - q(a~Ge  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k;JDVRL  
  { m6^#pqSL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _O Jfd  
} gm-9 oA X  
X!ldL|Ua%  
template < typename T > \M|:EG%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G; exH$y  
  { *"Iz)Xzc`  
  return OpClass::execute(lt(t)); D vU1+ y  
} hbr3.<o1lY  
 y<m[9FC}  
} ; ]t&^o**  
\Wg_ gA  
@PLJ)RL  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug H2Z e\c  
好啦,现在才真正完美了。 &tf(vU;,'  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0s{7=Ef  
u>vvW|OB[  
template < typename Right > n'q:L(`M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5`:d$rv  
  { 0y/31hp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g)ZMU^1  
} sV5") /~  
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。 yZm=#.f  
5}w   
-I6t ^$HA  
f9},d1k  
^A=tk!C  
十. bind UU[z\^w| E  
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。 zG/? wP"  
先来分析一下一段例子 k?L2LIB<  
Ndb7>"W  
Jd v;+HN[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '3sySsD&O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $%'3w~h`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vGPsjxk&  
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。  h 7l>(3  
我们来写个简单的。 7hu7rWY`E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b5Q>e%i#  
对于函数对象类的版本: /NiD#s0t  
%QGw`E   
template < typename Func > Fsx<Sa  
struct functor_trait Z^'\()3t  
  { F&7|`o3  
typedef typename Func::result_type result_type; -r3 s{HO  
} ; P,3w b  
对于无参数函数的版本: b5 NlL`g  
HOCj* O4  
template < typename Ret > v@M^ukk'}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /K1cP>oE  
  { h7T),UL  
typedef Ret result_type; `F&~SU,  
} ; *TI?tD  
对于单参数函数的版本: `]@=Hx(  
6@8z3JW.A  
template < typename Ret, typename V1 > 79d(UG'O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XpE847!soL  
  { Suo$wZ7J  
typedef Ret result_type; }P{Wk7#Jq  
} ; <Q- m &  
对于双参数函数的版本: s0D4K  
H=f| X<8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )i[Vq|n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -TG ="U  
  { to,\n"$~!  
typedef Ret result_type; Fzt?M  
} ; )$df6sq  
等等。。。 |KS,k|).  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `JPkho  
-<5{wQE;|  
template < typename Func > Z(Y:  
struct func_return #RU8 yT  
  { [ >\|QS|  
template < typename T > j4 #uj[A  
  struct result_1 0{8L^ jB/  
  { 6j6;lNUc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DU]KD%kl  
} ; 4G&dBH  
zUv#%Q8vw  
template < typename T1, typename T2 > :|niFK4  
  struct result_2 ~ ) w4Tq  
  { x(eX.>o\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HDZl;=  
} ; 1TGRIe)  
} ; ;`:YZ+2 Z  
+FqE fY4j  
FN=WU< 5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $GGaR x  
y*-_  
template < typename Func, typename aPicker > lG94^|U  
class binder_1 A( vdlj  
  { S**eI<QFSk  
Func fn; 7>F{.\Z  
aPicker pk; +>vKI8g*RH  
public : * zyik[o  
9CeR^/i  
template < typename T > 6:Z8d%Z  
  struct result_1 tLfhW1"  
  { Cgh84 2%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NE8W--Cg|  
} ; tB,(12@W  
GjHR.p?-  
template < typename T1, typename T2 > q=BljSX  
  struct result_2 !@8i(!xb  
  { VK1B}5/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z^Ikb(KC  
} ; ozRTY9S _;  
R( FQ+h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fTvm2+.nX  
X V;j6g  
template < typename T > TxP +?1t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B<m0YD?>~>  
  { 0zq'Nf?#3  
  return fn(pk(t)); #m{*]mY@  
} <TRhnz  
template < typename T1, typename T2 > %g.cE}^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o1$u;}^|  
  { {.{Wl,|7  
  return fn(pk(t1, t2)); Rxd4{L )n  
} PKSfu++Z  
} ; TI< x;p  
`/P/2{,~  
Wa<<"x$  
一目了然不是么? &R_7]f+%)  
最后实现bind Q]xkDr?   
\BXzmok  
+C{-s  
template < typename Func, typename aPicker > eNAxVF0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?s^3 o{!<W  
  { TD}<U8I8_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +)jll#}?  
} _q27 3QG/"  
!EB<N<P"t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ob{'Z]-V  
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。 D'#Q`H  
5h#h>0F  
十一. phoenix .w.:o2L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LJ(WU)CPc  
= (F   
for_each(v.begin(), v.end(), -o6rY9\_!  
( :BF? r  
do_ [fa4  
[ A>yU0\A  
  cout << _1 <<   " , " l:!L+t*}6  
] w!7\wI[  
.while_( -- _1), Y7VO:o  
cout << var( " \n " ) YzI;)  
) D%YgS$p[M$  
); MCT1ZZpPr  
Fr8GGN~/  
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: }#O!GG{  
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 @%R<3!3v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '+cI W(F?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y~ =H`PAE  
`um,S  
^hC'\09=c  
template < typename Cond, typename Actor > 2nd n8_l  
class do_while )S)L9('IxT  
  { 37/n"\4  
Cond cd; B;1qy[  
Actor act; +tqErh?Al  
public : 85GIEUvH/  
template < typename T > &[.`xZ(|  
  struct result_1 !LI<%P)  
  { ~9dpB>+  
  typedef int result_type; L8QWEFB|  
} ; .gRj^pu   
_8VP'S=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} senK (kbc  
@LKQ-<dZG  
template < typename T > (CmK> "C+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )\fY1WD  
  { @^W`Yg)C  
  do 6Dq4Q|C  
    { #.bW9j/  
  act(t); $"^K~5Q  
  } 86r5!@WN  
  while (cd(t)); KQdIG9O+6  
  return   0 ; <$(B[T  
} IY`p7 )#i  
} ; =?fz-HB  
$<^t][{  
W7i|uTM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5AYOM=O]t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 SiratkP9n7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 SA x9cjj+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]k0 jmE  
下面就是产生这个functor的类: NK_|h %  
{m.$EoS  
<>cS@V5j  
template < typename Actor > :gh[BeqQ)  
class do_while_actor ?{{w[U6NE  
  { |cPHl+$nh.  
Actor act; o\IMYT  
public : IHl q27O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^OR0Vp>L  
N@q}eGe  
template < typename Cond > _kj]vbG^;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "s*-dZO  
} ; J!6FlcsZm  
RLB3 -=9t  
3$$E0`7.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -4a9BE".  
最后,是那个do_ #WpkL]g2+%  
{meX2Z4  
K}V CFV  
class do_while_invoker j2Zp#E!  
  { $B+| &]a  
public : &NE e-cb[  
template < typename Actor > E$e7(D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~4S$+*'8  
  { rz?Cn X.t  
  return do_while_actor < Actor > (act); b'H'QY   
} RpHlq  
} do_; }'X=&3m  
hvd}l8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 24mdhT|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H"C'<(4*\  
最后来说说怎么处理break和continue ]n22+]D  
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。 _"DS?`z6  
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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