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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uX}M0W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b@,=;Y)O  
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,  ]g?G 0m  
<\zb*e&vr  
e4CG=K3s  
=Z-.4\3  
  class filler 103^\Av8  
  { s?%1/&.~  
public : TqbKH08i/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PVEEKKJP]J  
} ; 9MM4C  
8a?V h^  
v/yk T9@;  
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: i@B5B2  
PrN?;Z.  
5@ ZD'  
:syR4A WM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =~aJ]T}(  
O4$: xjs  
m5d;lrk@&/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TvdmgVNP  
_TX.}167;-  
3*arW|Xm  
Mu:*(P/  
二. 战前分析 +%gh?  
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。 VJr?` eY4  
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 $k!@e M/R  
HmX (= Y  
j@9nX4Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (4c<0<"$  
  /* --------------------------------------------- */ {n1o)MZ]R  
vector < int *> vp( 10 ); PiH#9X B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m&ZdtB|  
/* --------------------------------------------- */ BwBv 'p+n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $rjv4e}7  
/* --------------------------------------------- */ hR{Fn L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |`O7> (h  
  /* --------------------------------------------- */ <w,aS;v6jp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sk],_l<  
/* --------------------------------------------- */ +p43d:[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z3#3xG5pl  
'-v~HwC+/T  
!Sw7!h.ut  
]q?<fEG2<  
看了之后,我们可以思考一些问题: C(gH}N4  
1._1, _2是什么? m$O@+;>l  
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。 0q62{p7  
2._1 = 1是在做什么? MOOL=Um3  
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。 v=X\@27= ?  
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。 ~^3B(feQ]  
K, 35*  
!J6k\$r  
三. 动工 8"S0E(,mu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: khEHMvVH  
8`*`4m  
xwz2N5  
&i!.6M2  
template < typename T > *.~M#M 9c  
class assignment 02=eE|Y@  
  { s=KA(4p  
T value; gWJLWL2  
public : {cG&l:-r  
assignment( const T & v) : value(v) {} +i K.+B  
template < typename T2 > $aVcWz %  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K@?S0KMK  
} ; r?[Zf2&  
2P]rJ  
`VS/ Xyp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WMYvE\"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b ~F8 5U2  
_\u'~wWl  
'jfI1 ]q  
RJSNniYr7  
  class holder gI T"nG=a4  
  { ON !1lS  
public : M(5lSu  
template < typename T > U${dWxC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const   5)mn  
  { Plt~l3_  
  return assignment < T > (t); 1vQ*Br  
} ,.DU)Wi?}  
} ; M<Eg<*  
[x9eamJ,H  
iao_w'tJ  
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: C'hZNFsF;  
W${0#qq  
  static holder _1; {:!*1L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ve'hz{W  
7TlOF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [_CIN  
而不用手动写一个函数对象。 o2&mhT  
k`xPf\^tf  
!.kj-==s{7  
%~G)xK?W*  
四. 问题分析 NouT~K`'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 I+ydVj(Op  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `Y8 F}%i[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dd_n|x1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M/>^_zG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %n T!u!#  
;5dJ5_}  
五. 问题1:一致性 ,D;d#fJ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >'7Icx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 REc69Y.k  
!-p5j3A4L  
struct holder -I '#G D>  
  { 8)/d8@  
  // }cEcoi<v!  
  template < typename T > <U$x')W  
T &   operator ()( const T & r) const Qne@Vf kA  
  { t#=W'HyW8  
  return (T & )r; &r do Mc;  
} B[epI3 R  
} ; >-0Rq[)  
Ja"?Pb  
这样的话assignment也必须相应改动: \0). ODA(  
$mgW|TBXCQ  
template < typename Left, typename Right > e?,n>  
class assignment @j=:V!g2O  
  { P XKEqcQR  
Left l; +Hgil  
Right r; oIrO%v:'!  
public : )%dxfwd6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ) [+82~F  
template < typename T2 > _(l?gj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nm Y_)s  
} ; lE'3UqK  
XXPn)kmWR  
同时,holder的operator=也需要改动: X|y(B%:  
-M5vh~Tp  
template < typename T > !K*(# [  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #9zpJ\E  
  { :y'EIf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oq${}n<  
} @ <(4J   
0xVw{k}1U  
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。 sPX&XqWx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }@x!r=O)I  
@GUlw[vi  
return l(rhs) = r; YLJ^R$pi  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <yl%q*gls  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Co>e<be%S  
76H>ST@G|  
template < typename Tp > 1r$*8 |p  
class constant_t V56WgOBxz  
  { I+=+ ,iXhB  
  const Tp t; V6Mt;e)C  
public : A]Bf&+V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -M/j&<;LW  
template < typename T > {ETM >  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const is }>+&_  
  { ] # VHx  
  return t; ?4A/?Z]ub  
} mG"xo^1_H  
} ; jc!m; U t  
_Jy7` 4B.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4-~Z{#-  
下面就可以修改holder的operator=了 eU\xOTl~<{  
Kci. ,I  
template < typename T > 84vd~Cf 9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (+c1.h  
  { {j=`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  0:f]&Ng  
} ;$W HTO(  
s$).Z(6  
同时也要修改assignment的operator() Q F)\\ D[  
1W\E`)Z}]  
template < typename T2 > k,[*h-{8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DmpT<SI+!  
现在代码看起来就很一致了。 zcKQD)]  
y{S8?$dU$:  
六. 问题2:链式操作 l%T4:p4e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GlnO8cAB  
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。 3V<@ Vkf5  
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。 3w</B- |nQ  
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。 GL=}Vu`(*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '`3#FCg  
_]-4d_&3(  
template < typename T > ^cm ] [9  
struct result_1 TG%B:^Yz!  
  { x2rAB5r6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6Q^~O*cw  
} ; =eDIvNps  
p&h?p\IF  
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: DsejZ&  
|M7cB$y  
template < typename T > >#w;67he2  
struct   ref Nob(D'vSr  
  { q.c)>=!.  
typedef T & reference; xWxc1tT`  
} ; TxX=(7V  
template < typename T > j,.\QwpU  
struct   ref < T &> 5&ku]l+  
  { $-iEcxsi  
typedef T & reference; $KK~KEZ2  
} ; 5o#JHD  
FQ]/c#J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8R,<S-+v  
6qWUo3  
template < typename T > ~SnUnNDm`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  Y{p$%  
  { ieFl4hh[G  
  return l(t) = r(t); s6!6Oqh  
} xu2 KEwgb  
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。 ;mkkaW,D*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^[M{s(b  
558P"w0"X  
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 ={qcDgn~C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |A8@r&   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -U d^\Yy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]~({;;3o-  
最后的布局是: jJy:/!i  
                Add :D D<0  
              /   \ KdkA@>L!;  
            Divide   5 l~c[}wv  
            /   \ mj~:MCC  
          _1     3 6b2UPI7m~  
似乎一切都解决了?不。 2KlQ[z4Ir  
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。 Zf'*pp T&q  
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。  {>]\<  
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: +y GQt3U  
TNX9Z)=>g  
template < typename Right > b;k+N`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D(!^$9e9b  
Right & rt) const =!q% 1mP  
  { qt/K$'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Lc3&\q e  
} KZm&sk=QM-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6Sr]<I +:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #Y'eS'lv4  
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。 "6B7EH  
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。 .tngN<f  
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。 ]<;,HGO  
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? 8y;Rw#Dz  
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: }A#IBqf5  
Z_d"<k}I  
template < class Action > IGlR,tw_/  
class picker : public Action nM,:f)z  
  { *ByHTd  
public : g3R(,IH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]%Q!%uTh  
  // all the operator overloaded LP<A q  
} ; :^;c(>u{  
9d(\/ 7  
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。 +#O+%!  
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: i?00!t  
O%b byR2  
template < typename Right > jc^QWK*q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hHs/Qtq  
  { H;H=8'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !Ok(mgV$/  
} aSL`yuXu  
7Cgi&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;b~ S/   
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。 qd`e:s*%  
n3^(y"q  
template < typename T >   struct picker_maker $=aO*i  
  { v2T2/y%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4aW@c<-r?  
} ; 20:F$d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lu8G $EQI  
  { Q7%4`_$!  
typedef picker < T > result; .[|UNg  
} ; *S$v SDJCW  
@AyteHK  
下面总的结构就有了: | ,8z" g  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7Ai?}%b-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 h`[$ Bp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m]p{]6h  
至此链式操作完美实现。 Z!p\=M,%  
TlG>)Z@/  
qJ ey&_  
七. 问题3 rb*|0ST  
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。 U82a]i0  
c`6c)11K  
template < typename T1, typename T2 > QX,$JM3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BK$y>= `  
  { i FI74COam  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b3(* /KgK  
} FD=% 4#|  
uF ?[H -y  
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: :]3X Ez  
pR0[qsQM  
template < typename T1, typename T2 > Pt]>AW;i  
struct result_2 uvys>]+  
  { ycA<l"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \#sD`O  
} ; |IxHtg3>6{  
dFg>uo  
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? Vk5Z[w a  
这个差事就留给了holder自己。 sXLW';Fz  
    5LeZ ?'"c  
9QZaa(vN  
template < int Order > -V$|t<  
class holder; ,H7X_KbFD4  
template <> C{)1#<`  
class holder < 1 > K#"=*p,  
  { u@a){ A(P  
public : lg%fjBY  
template < typename T > 1" '3/MFQ8  
  struct result_1 `sjY#Ua<  
  { ?Y=aO(}=h  
  typedef T & result; z/?* h  
} ; X9>fE{)!  
template < typename T1, typename T2 > L!f~Am:#  
  struct result_2 U~G7~L &m  
  { jkeerU6  
  typedef T1 & result; ,05PYBc3  
} ; j cd<'\;  
template < typename T > Y,L`WeQY.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {X,%GI  
  { #*A'<Zm  
  return (T & )r; r[9m-#)>  
} >t+ ENYb  
template < typename T1, typename T2 > H4M=&"ll}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _kKG%U.gbK  
  { FvT&nb{  
  return (T1 & )r1; U1\EwBK8*T  
} =4TQ*;V:  
} ; vG|!d+  
_|~Dj)z  
template <> aIgexi,  
class holder < 2 > xU'z>y4V$  
  { hB [bth  
public : T!/o^0w  
template < typename T > -"-.Z&#  
  struct result_1 ?XKX&ws  
  { n%Oi~7>  
  typedef T & result; Iv6 lE:)  
} ; =DwLNyjU4  
template < typename T1, typename T2 > zAB = >v  
  struct result_2 \g0vzo"u  
  { '}agi.z  
  typedef T2 & result; ]*dYX=6  
} ; z+Xr2B  
template < typename T > aEf3hB*~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8Qi)E 1n  
  { %/dOV[/  
  return (T & )r; $(}rTm  
} r8"2C#  
template < typename T1, typename T2 > ]m_x;5s $  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zJXK:/  
  { k26C=tlkv"  
  return (T2 & )r2; hpf0fU  
} y&(#C:N  
} ; j$ T12  
&mX_\w /%  
NX\AQVy9  
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> >。 i]n2\v AG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (iKJ~bJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EIw] 9;'_  
P!-RZEt$  
return l(i, j) = r(i, j); G=y~)B}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *VsGa<V  
-1Tr!I:1  
  return ( int & )i; ti61&)(  
  return ( int & )j; ge`GQ>  
最后执行i = j; /<_!Gz.@uG  
可见,参数被正确的选择了。 F'MX9P  
8SpG/gl"  
!h1:AW_iz  
D%+yp  
s[GHDQ;!  
八. 中期总结 RB4n>&Y  
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: |ufL s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t]I9[5Pq\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xJZaV!N|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <ll?rPio"  
Uha.8  
% PzkVs  
Q z(n41@`  
e-*@R#x8+  
NzAh3k  
九. 简化 e?XFtIj$  
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。 } E ]l4N2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U 2-{p  
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: ?98!2:'{9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a X1b(h2  
  +-*/&|^等 /4O))}TX  
2. 返回引用。 `U|7sLR  
  =,各种复合赋值等 -i?gY F!G  
3. 返回固定类型。 (s&:D`e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S'5)K  
4. 原样返回。 {C&U q#V  
  operator, p-I J':W  
5. 返回解引用的类型。 I;Mm+5A  
  operator*(单目) (o*YGYC  
6. 返回地址。 p _[,P7  
  operator&(单目) keC'/\e  
7. 下表访问返回类型。 0Xb\w^  
  operator[] ?o[h$7` o6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T#Q7L~?zY  
  operator<<和operator>> _{c_z*rM8  
s .p> ?U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 PwW$=M{\.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hlL$3.]  
;[;WEA  
template < typename Left > EF!J#N2  
struct value_return ;4!H- qZ  
  { K@*+;6y@  
template < typename T > p/ xlR[  
  struct result_1 kf>3T@  
  { P!Fy kg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [3bPoAr\  
} ; @*|VWHR  
Awa| (]  
template < typename T1, typename T2 > n4!RGq.}  
  struct result_2 ~<!j]@.  
  { Ik^^8@z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5@+?{Cl  
} ; ViiJDYT>E<  
} ; AE>W$x8P  
7(]F+\A3  
p#jAEY p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )XN%pn  
R`@T<ob)  
下面我们来剥离functor中的operator() %4m Nk}tyH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "W"^0To  
GGEM&0*  
return l(t) op r(t) xx!8cvD4?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =( |%%,3  
return op l(t) |Jn|GnM  
return op l(t1, t2) |\Jnr3)  
return l(t) op KV$&qM.  
return l(t1, t2) op h,R Isq;`  
return l(t)[r(t)] 8^}/T#l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #4mRMsW5"  
xH\\#4/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |gI>Sp%Fu  
单目: return f(l(t), r(t)); :ZY%-]u7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _aevaWtEx  
双目: return f(l(t)); f;^ +q-Q  
return f(l(t1, t2)); u!|_bI3  
下面就是f的实现,以operator/为例 iSO xQ  
={%'tv`  
struct meta_divide /al56n  
  { A#cFO)"  
template < typename T1, typename T2 > L" ejA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R 9` [C  
  { |p[Mp:^^  
  return t1 / t2; SX"|~Pi(  
} T;(,9>Qsu  
} ; pYQSn.`V~  
IrL7%?  
这个工作可以让宏来做: I>FL&E@K  
dP_Q kO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :4V5p =v-  
template < typename T1, typename T2 > \ 1rZ E2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <@(\z   
以后可以直接用 Dst;sLr[,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _MC',p&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 T+Re1sPr?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) HjA~3l7  
qY8; k #  
E>QS^)ih  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #6\m TL4vg  
HD KF>S_S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .t\J @?Z  
class unary_op : public Rettype J.XkdGQ  
  { k_}$d{X  
    Left l; :;Z/$M16B  
public : >I@&"&d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?<t?G  
[!%5(Ro_  
template < typename T > DL V ny]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,]0BmlD  
      { 3y.+03 W  
      return FuncType::execute(l(t)); uxxk&+M  
    } [xM&Jdf8  
_qPKdGoM  
    template < typename T1, typename T2 > \uHC9}0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9<rs3 84  
      { q0%QMut%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !QVhP+l'H  
    } OiA uL:D  
} ; ef*Z;HI0  
spP[S"gI  
t"Du  
同样还可以申明一个binary_op 3L==p`   
.^A4w;jPU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y$fMMAN7  
class binary_op : public Rettype Sm {Sq  
  { JG^GEJ  
    Left l; mQVlE__ub  
Right r; L=;T$4+p  
public : 0B 1nk!F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1^]IuPxq  
}f;TG:6  
template < typename T > {w3<dfJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =),ZZD#J  
      { , SUx!o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z L0Vx6Ph  
    } =g6~2p=H  
3-{WFnA  
    template < typename T1, typename T2 > 9+*{3 t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OD[=fR|cp  
      { N68]r 3/K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <z60E vHg  
    } IIMf\JdM  
} ; "PTEt{qn  
vt"bB  
rg[#(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v" #8^q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !ckluj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )/!HI0TU  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p);[;S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g'km*EV  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =_E$* }  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gZ>&cju  
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) ShtV2}s|  
下面是修改过的unary_op |2TH[J_a  
{pXX%>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mK7SEH;  
class unary_op pIrL7Pb0  
  { ' "%hX&]5  
Left l; R'F\9eyA  
  J7WNgl% u  
public : <aF B&Fm  
7ko}X,aC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3&[d.,/  
X pK eN2=p  
template < typename T > xzx~H>M  
  struct result_1 Mf5*Wjz.Mc  
  { g]MgT-C|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (G{:O   
} ; 2GigeN|1N  
m/g[9Y  
template < typename T1, typename T2 > l9%ckC*q  
  struct result_2 B;iJ$gt]  
  { u&`rK7 J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +sZY0(|K8  
} ; Y^#>3T  
]~3a~  
template < typename T1, typename T2 > NeEV=+<-G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &F0>V o  
  { ^=-W8aVi>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {vd +cE  
} rV%;d[LB  
P|fh4b4  
template < typename T > K.?S,qg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ! _ >/ r  
  {  GVu-<R  
  return OpClass::execute(lt(t)); @&E7Pg5  
} S[/D._5QD%  
N4yQ,tG>aa  
} ; }vF=XA  
?ZKIs9E[m  
ZQ\O| n8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug l@<Jp *|  
好啦,现在才真正完美了。 sU^K5oo  
现在在picker里面就可以这么添加了: nl-tJ.MU"  
>O1u![9K|w  
template < typename Right > aHle s5   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %yVP@M  
  { J<iiA:&J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); do< N+iK  
} SV1;[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6se[>'5  
90Z4saSUw  
}"^d<dvuz  
8;,(D# p  
?+{qmqN  
十. bind eGrxS;NY  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 p!LaR.8]  
先来分析一下一段例子 4Z{ r  
0ARj3   
LgSVEQb6\|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5[+E?4,&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =:^f6"p&Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2s`~<EF N  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _7-P8"m  
我们来写个简单的。 VSc)0eyn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3q(]Dg;v  
对于函数对象类的版本: \v.YP19  
+&)&Ny$W  
template < typename Func > ;u?H#\J,  
struct functor_trait URxy*)  
  { 6Y= MW{=F  
typedef typename Func::result_type result_type; +JBYGYN&K  
} ; X;p4/ *U  
对于无参数函数的版本: nc>Ae`"(  
l`<u\],  
template < typename Ret > ~VO?PfxZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ' cx&:s  
  { f}1R,N_fC  
typedef Ret result_type; /"M7YPX;  
} ; u.s-/ g  
对于单参数函数的版本: $zvqjT:>  
<U ?_-0  
template < typename Ret, typename V1 > _jW}p-j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H,!3s<1  
  { g :me:M  
typedef Ret result_type; 5-ju5z?=  
} ; c_xo6+:l  
对于双参数函数的版本: ?u9JRXj%  
>=_Z\ wA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KF[P /cFI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {)QSxO  
  { xN +j]L C  
typedef Ret result_type; .D`""up|{  
} ; 5`B ! 1  
等等。。。 n^Qt !~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Nuw_,-h  
Gn*vVZ@`x  
template < typename Func > xCOC5f5*@  
struct func_return :Sx!jx>W  
  { fr1/9E;  
template < typename T > _O-ZII~  
  struct result_1 VHJ-v!  
  { 'ju{j`b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i$Q$y hT{  
} ; ;c'9Xyl-  
g $\Z-!(  
template < typename T1, typename T2 > (P-Bmu!s  
  struct result_2 V(%L}0[]  
  { (bIg6_U7\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '= _}&  
} ; S?bG U8R5  
} ; ab1qcQ<  
f*VBSg[`  
U`D.cEMfH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 38wt=0br  
L,&R0gxi  
template < typename Func, typename aPicker > LV'@JFT-  
class binder_1 HCh;Xi  
  { 'Jb6CR n  
Func fn; +`_I !  
aPicker pk; qYHAXc}$  
public : =|lKB;  
l^s\^b=W  
template < typename T > >9o(84AxIH  
  struct result_1 Hnv{sND[  
  { *^XfEO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %rpJZ t  
} ; Jl^Rz;bQ-  
!$"DD[~\  
template < typename T1, typename T2 > (o/HLmr@Y  
  struct result_2 ~RV>V*l  
  { D}SYv})Ti  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mJ=3faM  
} ; =qY!<DB[L  
qc}r.'p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h&3*O[`  
289@O-  
template < typename T > -e"~UDq`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~c>*3*  
  { 5cbtMNP  
  return fn(pk(t)); }QszOi\fV1  
} uqy b  
template < typename T1, typename T2 > 3s iWq9 .  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D];%Ey  
  { P@ewr}  
  return fn(pk(t1, t2)); ?dJ-g~  
} KdT1Nb=  
} ; [|ghq  
6#S}EaWf  
L&wJ-}'l  
一目了然不是么? cd36f26`"w  
最后实现bind j tdhdA  
xtef18i>  
U$[C>~r  
template < typename Func, typename aPicker > 3[kY:5-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jd9GueV*(  
  { ! 6kLL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >#}MDwKZD  
} Nf0'>`/  
W+ tI(JZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 / ,3,l^kZ  
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。 C:qb-10|A  
3.q%?S}*  
十一. phoenix #%CbZw@hJ9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }`g:) g J  
?{s!.U[T@  
for_each(v.begin(), v.end(), S Rs~p  
( X {,OP/  
do_ PI>PEge!&  
[ ?CB*MWjd  
  cout << _1 <<   " , " mzuf l:-=  
] *')g}2iB  
.while_( -- _1), Sa!r ,l  
cout << var( " \n " ) D}|PBR  
) K31G>k@  
); P-9[,3Zd  
"(y",!U@  
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: ~b+TkPU   
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 <rUH\z5cP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M17oAVN7D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +g_+JLQ  
k9j_#\E[  
P(I`^x  
template < typename Cond, typename Actor > )X{x\ /N  
class do_while S pxkB!  
  { SVsLu2tVY  
Cond cd; :34#z.O  
Actor act; -lHSojq~H  
public : >jEn>H?  
template < typename T > 2Y_ `&  
  struct result_1 " , c1z\  
  { *<k8H5z8]  
  typedef int result_type; 8<(qN> R  
} ; "dfq  
=[%ge{,t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8Xpf|? .  
su]CaHU  
template < typename T > ]H8CVue  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Le3H!9lbc  
  { SH>L3@Za  
  do O+I\Q?   
    { =}N&c4I[j  
  act(t); [+0rlmB  
  } 68ce+|  
  while (cd(t)); f8`K8Y]4  
  return   0 ; XMb]&VvH  
} :uhU<H<,f  
} ; [.\uHt  
Df;EemCh  
>|%dN jf@Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RUcpdeo  
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。 4\'1j|nS[  
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。 pG?AwB~@n  
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。 "Y(stRa  
下面就是产生这个functor的类: yl|?+  
 W7I.S5  
zfvMH"1  
template < typename Actor > R<$_ <z  
class do_while_actor q$)$?"  
  { +We_[Re`<  
Actor act; 0TA{E-A   
public : D BDHe-1[+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &YQ  
.?7u'%6x?{  
template < typename Cond > tfzIem  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xWk:7,/  
} ; %:I\M)t}k  
, ~^0AtLv  
_'9("m V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [fF0Qa-  
最后,是那个do_ r':wq   
g ycjIy@t  
W}&[p=PAS  
class do_while_invoker r0ml|PX  
  { FEqs4<}E  
public : (XtN3FTY  
template < typename Actor > S~BBBD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +X[+SF)!  
  { o&]b\dV  
  return do_while_actor < Actor > (act); t']d_Vcza  
} L ]HtmI  
} do_; 1Rlg%G'  
}SL&Y`Y]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rQ~7BlE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9>gxJ7pY  
最后来说说怎么处理break和continue r{y&}gA  
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。 s Xyc _3N  
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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