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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KbVV[ *  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x_{ua0BLDf  
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, z.oDH<1  
-QCo]:cp  
Z'<=06  
^*'|(Cv  
  class filler j#y_#  
  { z^I"{eT8  
public : Qpiv,n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wcP0PfY  
} ; |ap{+ xh  
zTrAk5E  
}Y[Z`w  
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: '(Uyju=  
c`mJrS:  
b_cnVlN[  
Y'Sxehx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?mS798=f  
4JFi|oK0H  
&M=12>ah]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ki}PO`s  
}qT @.  
Hkg^  
xZPSoxu  
二. 战前分析 `rW{zQYM  
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。 :+ @-F>Q  
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 r0l ud&_9  
b|n%l5 1  
}b2U o&][  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -w=rNlj  
  /* --------------------------------------------- */ *_b4j.)ax,  
vector < int *> vp( 10 ); b* qkox;j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %~J90a  
/* --------------------------------------------- */ g$kK)z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~el#pf~  
/* --------------------------------------------- */ wKe^5|Rr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j[m\;3Sp  
  /* --------------------------------------------- */ !tv3.:eT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); << LmO-92  
/* --------------------------------------------- */ n_AW0i .  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y1+4ppZ  
ygS*))7 r  
$$<9tqA  
SG |!wH^  
看了之后,我们可以思考一些问题: t*zve,?}  
1._1, _2是什么?  BqP:]  
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。 Hx2UDHF  
2._1 = 1是在做什么? y.JAtsxD  
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。 `r'q(M  
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。 @5\OM#WT~&  
>k*QkIyq  
u!oHP  
三. 动工 a+)Yk8%KY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "w= p@/C  
DUEA"m h  
U# Y ?'3:  
?*K;+@EH  
template < typename T > f'\I52;FB  
class assignment {}N*e"<O  
  { wJ1qJ!s@  
T value; lg&"=VXx51  
public : %;^[WT`,  
assignment( const T & v) : value(v) {} g$ZgR)q  
template < typename T2 > MA.1t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4otB1{  
} ; p]*$m=t0r  
r.xGvo{iY  
Vm_y,;/(-R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8\!0yM#yK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q/\ <rG4  
IpGq_TU  
fC.-* r  
%Gl,V5z&  
  class holder Y<:%_]]  
  { ktU98Bk]  
public : Sq/M %z5'  
template < typename T > ml.l( 6A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iBwl(,)?m2  
  { l6Ze6X I  
  return assignment < T > (t); ,[,+ _A  
} .Di+G-#aEs  
} ; RR{]^g51  
63UAN0K%  
v+znKpE  
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: ^TVy :5Ag  
 3Fo,F  
  static holder _1; 50rCW)[#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =bded(3Z  
W>K2d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zv  <,  
而不用手动写一个函数对象。 Of7j~kdh83  
7n,nODbJ  
3F5r3T6j}  
vUS$DU F  
四. 问题分析 u Zz^>* b  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Z$X2*k6PK  
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。 37?%xQ!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?T7`E q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Lx8 ^V7 X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xVuGean Cv  
j +@1frp  
五. 问题1:一致性 ?CAP8_  
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?| Jh{(xGA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^TVica  
#E5Sc\,  
struct holder 8'Xpx+v  
  { & oZI. Qeo  
  // 9Wb9g/L  
  template < typename T > , =IbZ  
T &   operator ()( const T & r) const Dgj`_yd  
  { Y gQ_P4B;  
  return (T & )r; f5 wn`a~h  
} /(BQzCP9O;  
} ; V7N8m<Tf  
{{ R/:-6?@  
这样的话assignment也必须相应改动: pTOS}A[dh  
?q7V B  
template < typename Left, typename Right > t2BkQ8vr  
class assignment +NxEx/{  
  { McNj TD  
Left l; `8xmM A_l  
Right r; 3xsC"c>  
public : '-D-H}%;}M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  X4BDl  
template < typename T2 > pJ6bX4QnDX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WU Q2[)<  
} ; kR%CSLOVy  
{}D8Y_=9\  
同时,holder的operator=也需要改动: REW *6:  
{b<p~3%+Hc  
template < typename T > 9TO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2Q|Vg*x\U  
  { 3VCyq7 B^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C;oP"K]4=  
} t.j q]L  
@8DB Ln w  
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。 4Mi*bN,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bo <.7  
l4O}>#  
return l(rhs) = r; I=x   
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。 pHsp]a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %~4R)bsJ'  
7xVI,\qV  
template < typename Tp > -F4CHpua  
class constant_t Z]1~9:7ap  
  { YCeE?S1gk3  
  const Tp t; ZJP.-`U  
public : A_{QY&%m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b?CmKiM%  
template < typename T > W+H 27qsv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yT-m9$^v  
  { v8 y77:  
  return t; {p 9y{$  
} I=D`:u\H  
} ; > 9JzYI^  
_ Eq:Qbw#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \$VtwVQ,b  
下面就可以修改holder的operator=了 yh]#V"W3  
X3!btxa% t  
template < typename T > bRLmJt98P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lR{eO~'~V  
  { #| A @  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y%^&aacZ  
} =5oFutg`  
00%$?Fyk  
同时也要修改assignment的operator() 1#(,Bq4  
2OAh7'8<  
template < typename T2 > "%A/bv\u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VaZS_ qGe:  
现在代码看起来就很一致了。 gpHI)1i'H  
o8KlY?hX  
六. 问题2:链式操作 7w @.)@5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^\e:j7@z  
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。 $* b>c:  
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。 b-M[la}1"  
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。 $Z+N*w~8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )!|K3%9  
w/d9S(  
template < typename T > e|):%6#  
struct result_1 2~2  
  { @gE +T37x2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ok-sm~bp  
} ; n4>  
 +;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: 5EFow-AH  
}}cVPB7   
template < typename T > BtBy.bR  
struct   ref f|Z3VS0x  
  { iWCN2om  
typedef T & reference; ^-~.L: }q  
} ; .Ky<9h.K  
template < typename T > fT[6Cw5w`  
struct   ref < T &> lLmVat(  
  { ? RB~%^c!  
typedef T & reference; +z>*m`}F  
} ; }C2I9Cl  
0w8Id . ,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <rRm bFH#  
15iCJ p  
template < typename T > vFL3eu#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,":"Op61  
  { Lt@4F   
  return l(t) = r(t); 9w11kut-!  
} @]H&(bw  
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。 @r+ErFI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P6i4Dr  
KbMgatI/  
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 $w[@L7'(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NvJu)gI%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z|+L>O-8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o7/_a/  
最后的布局是:  7 g  
                Add m?;)C~[  
              /   \ o%M~Q<wf  
            Divide   5 baR{   
            /   \ %+gze|J  
          _1     3 {'"A hiR/  
似乎一切都解决了?不。 KOhy)h+ h  
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。 fa\<![8LAU  
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。 q{yz]H,  
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: %lv2;-  
6}C4 SZ  
template < typename Right > U+@yx>!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^=OjsN  
Right & rt) const  t Z\  
  { f:Nfw+/q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F m h;d*IT  
} w,eYrxR|N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [ueT]%  
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。 75!IzJG  
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。 &m>`+uVBP  
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。 C.8]~MP  
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。 *r:8=^C7S  
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? 3c@Cb`w@  
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: kL*Q})  
n3isLNvIp  
template < class Action > ETSBd[  
class picker : public Action Vfg144FG'  
  {  ;lW0p8  
public : 0u'2f`p*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TQE3/IL  
  // all the operator overloaded \{{B57/Isq  
} ; o6xl,T%  
E|6X.Ny]   
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。 fU>"d>6!S  
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: b'M g  
nt "VH5  
template < typename Right > % eW>IN]5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N(t1?R/e,  
  { 0x[vB5R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;o%r{:lng  
} 0RtqqNFD  
4K0N$9pd:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P~ffgzP  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^q FFF3<8  
[m3G%PO@Da  
template < typename T >   struct picker_maker ^:{l~~9iKp  
  { jBI VZ!X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w^G<]S {l  
} ; }`f%"Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Pk~P  
  { qZKU=HM  
typedef picker < T > result; t+m$lqm  
} ; aWOApXJ  
JaG<.ki  
下面总的结构就有了: (cNT ud$  
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。 eoTOccb!  
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。 o \b8lwA,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CN\s,. ]  
至此链式操作完美实现。 n U$Lp`  
p8Lb*7W  
JY9Hqf  
七. 问题3 yK"U:X  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 c!{.BgGN  
f`/JY!u j{  
template < typename T1, typename T2 > #^!oP$>1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <MT_zET  
  { -("79v>#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r{>tTJFD(:  
} >/5D/}4  
;`X-.45  
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: kl3#&>e  
dE/Vl/:  
template < typename T1, typename T2 > 5_G7XBvD/w  
struct result_2 kW6}57iV  
  { ^a<=@0|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CM9+h;Zm  
} ; isWB)$q  
'e;*V$+  
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? [A*vl9=  
这个差事就留给了holder自己。 Gxm+5q  
    VaVKWJg$  
L!mQP  
template < int Order > akJ{-   
class holder; mQ VduG  
template <> 1m}'Y@I  
class holder < 1 > rZ:  
  { ?kE2 S6j5  
public : W 86S)+h  
template < typename T > 'qQ DM_+  
  struct result_1 !Aunwq^  
  { }-: d*YtK  
  typedef T & result; () b0Sh=  
} ; =*8"ci $  
template < typename T1, typename T2 > ,dZ 9=]  
  struct result_2 [OH>NpL  
  { T_v  
  typedef T1 & result; ou,W|<%  
} ; x9-K}s]%  
template < typename T > wnt^WW=a[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9dqD(S#C;"  
  { 2=F_<Jh|+  
  return (T & )r; I?bL4u$\  
} %b@>riR(y  
template < typename T1, typename T2 > LO# {   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rLh490@  
  { ,_\h)R_  
  return (T1 & )r1; PCt&66F   
} u+8_et5T  
} ; <pK; D  
gJ vc<]W8!  
template <> eA{,=, v)  
class holder < 2 > t m5>J)C  
  { 9L!Vj J  
public : 4.H!rkMM  
template < typename T > ``aoLQc`  
  struct result_1 >%Y.X38Z[  
  { ,A[HYc|uy  
  typedef T & result; ]vKxgfF  
} ; mc!3FJ  
template < typename T1, typename T2 > YwB 5Zqr  
  struct result_2 yMX4 f  
  { %4n=qK9T 5  
  typedef T2 & result; Z PZ1 7-  
} ; ^Ud`2 OW;2  
template < typename T > zx=A3I%7 A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oY+RG|j@  
  { P5] cEZ n  
  return (T & )r; w:z_EV!&  
} ~@itZ,d\  
template < typename T1, typename T2 > {) Y &Vr5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tH>%`:  
  { V+Cb.$@  
  return (T2 & )r2; My)}oN7\z  
} %\:.rs^  
} ; = 2My-%i  
M&Ycw XV:Z  
q'  _  
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> >。 :V+t|@m5l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e5veq!*C?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /91H! s  
Y`lC4*g  
return l(i, j) = r(i, j); MzJ5_}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e[Q(OV5(R  
^+,mxV'8!  
  return ( int & )i; #i)h0ML/e  
  return ( int & )j; :,GsbNKW  
最后执行i = j; nM R _ ?g  
可见,参数被正确的选择了。 !aLByMA  
\ZCc~muR  
)o9CFhFB  
9;h 1;9sC|  
<`6-J `.  
八. 中期总结 }=XL^a|V  
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: 6 D!,vu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !H?#~{ W}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jZm1.{[>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cC4*4bMm  
DPy"FQYZb  
nNBxT+3*i  
ckhW?T>l  
tk1qgjE(?  
ps<JKHC/c  
九. 简化 -qx Z3   
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。 W-Hw%bwN/q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b%|%Rek8  
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: hQ<"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w9.r`_-  
  +-*/&|^等 Zu~ #d)l3N  
2. 返回引用。 puMpUY  
  =,各种复合赋值等 v,p/r )E  
3. 返回固定类型。 go{'mX)}u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PPE:@!u<  
4. 原样返回。 , JVD ;u  
  operator, }\l5|Ft[!  
5. 返回解引用的类型。 QD"V=}'?  
  operator*(单目) Q@]#fW\Y  
6. 返回地址。 M%9PVePOe  
  operator&(单目) k}jH  
7. 下表访问返回类型。 ~!)_3o  
  operator[] :2?i9F0_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /6L\`\g  
  operator<<和operator>> ;O{AYF?,N  
|q5\1}@:  
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。 ??1V__w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aEX+M57k~  
?CmW{9O  
template < typename Left > _Vp9Y:mX2  
struct value_return LZ\}Kgi(!T  
  { ~>#=$#V   
template < typename T > ,Sz*]X  
  struct result_1  /H!I90  
  { M-|4cd]6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oSy[/Y44a  
} ; +-8uIqZ  
CE*@CkC0z  
template < typename T1, typename T2 > M^g"U`  
  struct result_2 %&z9^}Vd[  
  { ,ci tzh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JrCm >0g  
} ; Fz>J7(Y.j  
} ; dc%+f  
Is?0q@  
6ng . =  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'SOp!h$  
ULQ*cW&;?  
下面我们来剥离functor中的operator() 8$3Tu "+;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s(wbsRVP8  
t ;y>q  
return l(t) op r(t) . 6Bz48*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S ._9  
return op l(t) c9f~^}jNb  
return op l(t1, t2) $&lS7}  
return l(t) op h'kgL~+$  
return l(t1, t2) op #^Sd r-   
return l(t)[r(t)] :ykQ[d`:|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +s_@964  
r 97 VX>  
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: O]lWaiR`  
单目: return f(l(t), r(t)); qZA?M=NT?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &t%ICz&3  
双目: return f(l(t)); hQl3F6-ud  
return f(l(t1, t2)); 46}/C5  
下面就是f的实现,以operator/为例 PtmdUHvD  
}bix+/]  
struct meta_divide fqvA0"tv  
  { ?c=l"\^x  
template < typename T1, typename T2 > ~?[@KK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F(@|p]3*  
  { p,ZubR J"  
  return t1 / t2; l+YpRx/T\  
} 7nIg3s%  
} ;  h}+,]^  
J/RUKhs/  
这个工作可以让宏来做: )t @OHSl  
k)y0V:ZY]O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ("H:T?4Qs  
template < typename T1, typename T2 > \ !;fkc0&!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P1z6 sG G  
以后可以直接用 !|Vjv}UO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u%h]k ,(E  
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 Ep?a1&b  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,'82;oP4  
Zf(ucAhL  
8]2S'm xE  
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 #M{}Grg  
4S03W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1N:eM/a  
class unary_op : public Rettype d![EnkyL;  
  { @@!t$dD  
    Left l; )"j_ NlO  
public : VWbgusxJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ) `;?%N\  
M# S:'WN  
template < typename T > LH<--#K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c#U x{^ZE  
      { <lv:mqV  
      return FuncType::execute(l(t)); ilzR/DJMa  
    } y"2#bq  
9$#2+G!J  
    template < typename T1, typename T2 > V3F2Z_VH2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p[g!LD  
      { _Se>X=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &/a/V  
    } V&\ZqgDF  
} ; c;wt9J.f  
gsT%_2>CL  
6=|Q>[K  
同样还可以申明一个binary_op .F%RW8=Q  
E%/E%9-7\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U .e Urzu  
class binary_op : public Rettype _3kAN .g  
  { iCz,|;w%  
    Left l; =o+t_.)N  
Right r; Lqwc:%Y:_  
public : g($y4~#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N2q'$o  
~-'nEATE  
template < typename T > aD%")eP%&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X0P<ifIv  
      { C]eb=rw$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P#76ehR]K  
    } shP,-Vs #  
#gi&pR'$  
    template < typename T1, typename T2 > =BNmuAY7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #l{qb]n]  
      { *-` /A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m#'u;GP]k  
    } ii{5z;I]X  
} ; ,X9Y/S l  
CX\# |Q8q  
LTFA2X&E=  
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 y{"8VT)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L88oh&M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lD 9'^J  
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。 )UN@|IX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D Q~+\  
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。。。  UIhB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cBc6*%ZD  
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) !k%Vw1 8  
下面是修改过的unary_op wGb{O  
s )_sLt8?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9SMM%(3, r  
class unary_op ?XW+&!ar  
  { 3}Uae#oy  
Left l; HLTz|P0JZ  
  2Ni2Gkf@  
public : *i)GoQoB  
WS2TOAya)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YwHnDVV+  
.B>|>W O  
template < typename T > K;S&91V)=  
  struct result_1 Q:@Y/4=  
  { va#~ \%`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %qN8u Qx  
} ;  EMJio\  
1 5rE|m^  
template < typename T1, typename T2 > .KK"KO5k  
  struct result_2 :t9(T?2  
  { H6e ^" E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q/0;r{@Tq}  
} ; ezHj?@  
N b(se*Y#  
template < typename T1, typename T2 > B/pNM81(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D`,@EW].  
  { C^l) n!fq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); evtn/.kDR  
} O`rrg~6#  
\/{qE hP  
template < typename T > 0^{zq|%Q!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZtDHN L  
  { aJIj%Y$  
  return OpClass::execute(lt(t)); OJ] {FI  
} n |.- :Zy  
AE^&hH0^  
} ; m,]Tl;f  
*)u_m h  
@{XN}tWDOp  
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 (7-K4j`   
好啦,现在才真正完美了。 QAcvv 0Hv  
现在在picker里面就可以这么添加了: #`}g?6VHo  
P,tN;c  
template < typename Right > $?I ^Dk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9$S2:2(G  
  { [yjC@docH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iY.~N#Q  
} `M"b L|[R  
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。 "eGS~-DVK  
x"U/M ?l  
]FQ4v.7  
E2%7v  
9-pd{Z~l  
十. bind QDxLy aL  
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。 dv@6wp:  
先来分析一下一段例子 3/]J i^+  
!A!zG)Ue<  
uA\A4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r|0C G^:C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ; Sh|6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nE::9Yh8z  
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。 (}] 74Lc  
我们来写个简单的。 } vcr71u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZOS{F_2.  
对于函数对象类的版本: 5p"*n kF  
0nhsjN}v  
template < typename Func > -YS n 3=  
struct functor_trait +$8hTi,  
  { 5nf|CQH6?  
typedef typename Func::result_type result_type; 0@3g'TGl  
} ; -c|O!Lc-  
对于无参数函数的版本: @{t^8I#]  
@RT yCr  
template < typename Ret > r]8tl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |(y6O5Y.  
  { aU#8W.~  
typedef Ret result_type; M(oW;^B  
} ; <2|x]b 8  
对于单参数函数的版本: 5Ko "-  
9DPf2`*$  
template < typename Ret, typename V1 > ~V5k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ho^1T3  
  { 0!+ab'3a  
typedef Ret result_type; zse! t  
} ; S,Tm=} wj  
对于双参数函数的版本: I|iI ,l/9  
swlxV@NQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f ( UcJx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Fi*6ud\n!  
  { !.3 MtXr  
typedef Ret result_type; '90B),c{  
} ; /Tv< l  
等等。。。 oHeo]<Fbv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'fK_J}+P  
X3 a:*1N  
template < typename Func > oqE h_[.  
struct func_return 2LD4f[a;  
  { GlD@Ud>o)  
template < typename T > ]T zN*6o  
  struct result_1 }yB@?  
  { !j7b7<wR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zhYE#hv2  
} ; ojyG|Y  
E7*1QR{Q  
template < typename T1, typename T2 > ~49+$.2  
  struct result_2 4.??U!r>KI  
  { >@]E1Qfe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;'p0"\SV  
} ; 73N%_8DH  
} ; a.w,@!7  
#gsAwna3  
PB }$.8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -Ca.:zX  
;5y!,OF6  
template < typename Func, typename aPicker > :q6hT<f;  
class binder_1 y fP&Q<|  
  { QKHmOVh]  
Func fn; rZ0@GA  
aPicker pk; XUMCz7&j  
public : )%#hpP M^  
a#G7pZX/I}  
template < typename T > ts9N$?0:V  
  struct result_1 %>24.i"l  
  { fI"`[cA"]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CGv(dE,G&]  
} ; [nG/>Z]W  
bM;tQ38*  
template < typename T1, typename T2 > Az0Yt31=  
  struct result_2 C5XCy%h  
  { M~ *E!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hoU&'P8  
} ; Rzb663d  
lG jdDqi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $,6=.YuY  
6 t A?<S  
template < typename T > QW~o+N~~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%;uR#4  
  { 9rA3qj%  
  return fn(pk(t)); Zz/w>kAG*{  
} N<:Ra~Ay  
template < typename T1, typename T2 > &;%+Hduc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ZvZ k  
  { ` qt4~rD  
  return fn(pk(t1, t2)); y/kCzDT,  
} kMwt&6wS  
} ; =]7 \--  
L6Ynid.k  
UbMcXH8=F  
一目了然不是么? xFyMg&  
最后实现bind !q7M+j4  
#2cH.`ty  
;>Z#1~8  
template < typename Func, typename aPicker > >n` OLHg;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )03.6 Pvs  
  { O`@$YXuD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EDnmYaa)dZ  
} !)LR41>?  
WpmypkJA#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "rAm6b-`  
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。 .X:{s,@  
[Q^kO;  
十一. phoenix w)!(@}vd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BE3~f6 `  
CTPn'P=\C  
for_each(v.begin(), v.end(), );,#H`'  
( fcV/co_S6  
do_ [5m;L5  
[ ?*4]LuK6  
  cout << _1 <<   " , " LO` (V  
] ef,6>xv  
.while_( -- _1), x/9`2X`~  
cout << var( " \n " ) ~zRW*pd  
) yK}#|b'cM  
); dC.uK^FuJ  
9&2kuLp?P  
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: c 6?5?_ne  
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 tX)]ZuEi$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5d L-v&W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^[ id8  
4|XE f,  
hs/nM"V  
template < typename Cond, typename Actor > +x+H(of.  
class do_while "bw4 {pa+  
  { m6 IZG l7%  
Cond cd; kSI,Q!e\  
Actor act; j l7e6#zu  
public : C?E;sRr0  
template < typename T > KNK0w5  
  struct result_1 ("{AY?{{  
  { $s) ^zm~  
  typedef int result_type; j"YJ1R-5  
} ; Q |l93Rb`  
lGcHfW)Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 67n1s  
s';jk(i3  
template < typename T > kB~ :HQf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R'9TD=qEK  
  { L8ZCGW\Rr  
  do .#+rH}=Z  
    { 1F$a My?  
  act(t); G LE`ba  
  } bAW;2 NB  
  while (cd(t)); ^U`[P@T  
  return   0 ; K IqF"5  
} g8vN^nQf[  
} ; K zM\+yC  
aV>w($tdd  
xDVzHgbf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). - 6  
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。 @A yC0}  
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。 mFo6f\DHr`  
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。 Z NuyGo;  
下面就是产生这个functor的类: 7p~@S4  
X*8U%uF  
^pg5o)M  
template < typename Actor > Mr`u!T&sc  
class do_while_actor 4y P $l  
  { !Ug J^v  
Actor act; b$B5sKQ  
public : }}Q|O]e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jh=:QP/  
}K&K{ 9}  
template < typename Cond > 6*]Kow?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $?'z%a{  
} ; ^ S%4R'  
p?d Ma_ g  
v#nFPB=z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YjsaTdZ!&  
最后,是那个do_  _@d.wfM  
v3hNvcMpf  
*1>XlVx,  
class do_while_invoker a?D\H5TF-  
  { 5g/WQo\  
public : D6v0n6w  
template < typename Actor > 57HMWlg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "b} ^ xy  
  { AWf zMJ;VS  
  return do_while_actor < Actor > (act); SmtH2%yI  
} q Rtgk  
} do_; .[CXW2k  
O?{pln  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ||/noUK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x9@%L{*  
最后来说说怎么处理break和continue (j cLzq  
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。 B8;ZOLAU  
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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