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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e4DMO*6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8f|98T"  
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, zEj#arSE4  
?E6^!4=,  
+1QK}H ~  
;r.EC}>m  
  class filler Lkn4<'un  
  { -jB3L:  
public : z8E1m"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ];1R&:t  
} ; &kzj?xK=(j  
A (okv  
c+g@Z"es  
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: `PgdJrE  
k[ %aCGo  
lNz]H iD  
6Z?Su(s(5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RbEKP(uw  
\9/RAY_G  
YHB9mZi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1'JD=  
0OnV0SIL  
vQ1 v# Z  
QTH7grB2v  
二. 战前分析 |0g{"}%  
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。 2}vNSQvG  
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 d$G}iJ8$mp  
1y(UgEg   
\F{:5,Du)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :5b0np!  
  /* --------------------------------------------- */ ~E)fpGJ  
vector < int *> vp( 10 ); 9%tobo@J~n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?s2^zT  
/* --------------------------------------------- */ Su7bm1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LHkQ'O0  
/* --------------------------------------------- */ =^tA_AxVw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~e-z,:Af  
  /* --------------------------------------------- */ UG](go't  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u-3:k  
/* --------------------------------------------- */ 5Sva}9H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 36vgX=}  
cj$d=k~  
F9a^ED0l\  
r^1+cwy/7P  
看了之后,我们可以思考一些问题: 02=lsV!U  
1._1, _2是什么? r@kP*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |ZiC`Nt  
2._1 = 1是在做什么? %S \8.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 j.%K_h?V5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 H C0w;MG)  
?6"{!s{v  
%\Wf^6Y^  
三. 动工 -oP'4QVb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \+ 0k+B4a  
=5x&8i  
Lja7   
%JyXbv3m,  
template < typename T > {<=#*qx[Y!  
class assignment />44]A<  
  { ,|h)bg7.  
T value; 2VGg 6%  
public : U*)m' ,  
assignment( const T & v) : value(v) {} \r {W  
template < typename T2 > _S`o1^Ad  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CU)|-*uiK  
} ; 3\:y8|  
'hqBo|  
&JP-O60  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5Qh?>n>*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }`\/f  
bB}5U@G|  
`5~3G2T  
rsXq- Pq*  
  class holder p B;3bc  
  { OI}cs2m  
public : &(N+.T5cp  
template < typename T > 8|%^3O 0X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8}s.Fg@tE  
  { Qf$|_&|  
  return assignment < T > (t); x@Hd^xH`  
} .2) =vf'd  
} ; 04U")-\O  
N<(.%<!  
tjT>VwqH  
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: /Q{P3:k  
;j8 )KC  
  static holder _1; 3?n>yS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w= P 9FxB  
L+}n@B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Iw<i@=V  
而不用手动写一个函数对象。 tptN6Isuh  
OTDg5:>  
H1n1-!%d  
NMOut@  
四. 问题分析 QPt Gdd  
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。 }g7]?Ee  
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。 n\z,/'d"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z|" p*5O,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j _L@U2i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wV\gj~U;P  
d;mx<i=/  
五. 问题1:一致性 kn"(mJe$  
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?| xg_D f,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6 GP p>X  
 Q6'x\  
struct holder rgmF:C  
  { c(;a=n(E#  
  // DwHF[]v'  
  template < typename T >  ,Uhb  
T &   operator ()( const T & r) const >9e(.6&2XZ  
  { 29CINC  
  return (T & )r; a ] =  
} jO*l3:!~\  
} ; UhA"nt0  
@c9^q> Uv  
这样的话assignment也必须相应改动: R218(8S  
B/~%h|  
template < typename Left, typename Right > &`0/CV  
class assignment \.YS%"Vz  
  { )WT>@  
Left l; %1}K""/  
Right r; D(-yjY8aG  
public : 4SPy28<f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h.O$]:N  
template < typename T2 > =0uAE7q(9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !$N<ds.  
} ; EnOU?D  
W @|6nPm  
同时,holder的operator=也需要改动: +)o}c"P!  
`\Hf]b  
template < typename T > A+hT3;lp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (jU6GJRP  
  { 0c K{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E|'h]NY  
} M@0;B30L  
)jrV#/m9  
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。 /|6;Z}2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g~(E>6Y  
2^8%>,  
return l(rhs) = r; jReXyRmo({  
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。 zg-2C>(6a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jck}" N  
}!IL]0 q  
template < typename Tp > ]Oq[gBL"A  
class constant_t .9Y)AtJTS  
  { ~3uP6\F  
  const Tp t; 5j~$Mj`  
public : C8z{XSo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} da)NK!  
template < typename T > lz1 wO5%h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "*G.EiLq  
  { mZd , 9  
  return t; 4Y[1aQ(%  
} (}}S9 K  
} ; W`c'=c  
M Y|w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yX~v-N!X  
下面就可以修改holder的operator=了 s%<eD  
[l,Ei?  
template < typename T > 3}e%[AKh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^o7;c[E`  
  { M)SEn/T-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8#vc(04(  
} :9k Ty:  
fW?o@vlO  
同时也要修改assignment的operator() ..rOsg{  
"~'b  
template < typename T2 > g)-bW+]q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _3ZYtmn.  
现在代码看起来就很一致了。 >$4d7.^hb/  
!"Oh3 6  
六. 问题2:链式操作 :0h_K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G37U6PuZi  
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。 '3uVkp 6tF  
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。 =ZqT3_  
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。 ~?(N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rS;Dmm  
7Hs%Cc"  
template < typename T > EAM5{Nc  
struct result_1 f k&8]tK4  
  { 1')%`~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '3g[]M@M  
} ; "s{5O>  
<u2}i<#  
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: NU0g07"  
F]<Xv"  
template < typename T > kBffF@{  
struct   ref ?nL.w  
  { d@qsdYu-*  
typedef T & reference; *6VF $/rP  
} ; 8SGo9[U2  
template < typename T > &G-!qxe  
struct   ref < T &> .X;3,D[w  
  { _fKou2$yz  
typedef T & reference; MjU6/pO}L  
} ; _ jsK}- \  
.hifsB~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6ZP"p<xX  
w 47tgPPk  
template < typename T > `G}TG(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (=om,g}  
  { _WRFsDZ'  
  return l(t) = r(t); B\XKw'   
} xU4 +|d  
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。 P(f0R8BE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NGbG4-w-  
H5Io{B%=  
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 y2^Y/)   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2%_vXo=I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WHj'dodS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tIuCct-  
最后的布局是: .?loO3 m  
                Add :s7m4!EF  
              /   \ \hx1o\  
            Divide   5 &__es{;P  
            /   \ r/u A.Aou^  
          _1     3 y#3j`. $3p  
似乎一切都解决了?不。 ?k(7 LX0j  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;;#qmGoE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )% ~OH  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: a m|F?|1  
T[g[&K1Y  
template < typename Right > ~=uWD&5B4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,Vt/(x-  
Right & rt) const 1ng!G 7g  
  { ?j"KV_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?B2] -+Y  
} E2Q[ZoVS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {?:X8&Sf  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 e4>_v('  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .K1FKC$C  
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。 8@MV%MVy$  
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。 vH :LQ!2  
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? zem8G2#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: "eB$k40-  
uM_wjP  
template < class Action > @`q:IIgW  
class picker : public Action h4 T5+~rw  
  { lPw%ErG  
public : u>2 l7PA|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nU7>uU  
  // all the operator overloaded .y!<t}  
} ; 9_Be0xgJ3^  
2AT5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 H|3:6x  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Uq^#riq  
zh8nc%X{  
template < typename Right > Vex{.Vh,"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Cv6'`",Yzm  
  { ;DFSzbF`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 21K>`d\  
} )48QBz?  
TJK[ev};S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O$_)G\\\m  
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。 ]>=}*=  
u{['<r;I  
template < typename T >   struct picker_maker RI(DXWM|h  
  { *U&0<{|T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :~Wrf8 UQ  
} ; L^@'q6*}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oX30VfT  
  { ,!#*GZ.ix  
typedef picker < T > result; vq(0OPj8r[  
} ; aX)I3^ar  
,JAx ?Xb  
下面总的结构就有了: 6-$jkto  
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。 _>(^tCo  
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。 =;Rtdy/Yn%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QbkLdM,S*  
至此链式操作完美实现。 {.C!i{|  
JTSlWq4  
RP[{4 Q8  
七. 问题3 e2s]{obf  
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。 HK,cJah q  
}wr{W:j  
template < typename T1, typename T2 > g{OwuAC_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z> Rsi  
  { j*so9M6|c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  HN=V"a  
} Dfg2`l  
oHd FMD@  
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: 7}f}$1   
2Rw&C6("w  
template < typename T1, typename T2 > sFT.Oxg<  
struct result_2 \<JSkr[h!"  
  { >s>1[W@*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 52:HNA\E/  
} ; :61Tun  
EMwS1~3dD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ! h"Kq>9 T  
这个差事就留给了holder自己。 ,J,/."Y  
    1+szG1U=  
= RA /  
template < int Order > DS+}UO  
class holder; :ubV};  
template <> 4>F'oqFF  
class holder < 1 > 0m%|U'm|j  
  { gd%NkxmW  
public : q)X$^oE!6  
template < typename T > OK[T3/v,  
  struct result_1 ^t` k0<  
  { -lbm* -(  
  typedef T & result; XG{{ 2f  
} ; ALrw\qV  
template < typename T1, typename T2 > D!{Y$;  
  struct result_2 "& ])lz[u  
  { CR8/Ke  
  typedef T1 & result; 1"zDin!A  
} ; _4"mAPt  
template < typename T > }Lc-7[/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nzd2zY>V  
  { Zn&, t &z  
  return (T & )r; Sg&UagBj  
} ^o^H3m  
template < typename T1, typename T2 > 6t>.[Y"v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D>/0v8  
  { LLk(l#K*  
  return (T1 & )r1; <sWprR  
} h1B? 8pD  
} ; qaiNz S@q  
&+Z,hs9%  
template <> !\zWF  
class holder < 2 > kpJ@M%46  
  { UtPLI al  
public : !}YAdZJ  
template < typename T > %`>nS@1zp  
  struct result_1 ?I6fye7  
  { ?k]2*}bz  
  typedef T & result; >zw.GwN|  
} ; h].<t&  
template < typename T1, typename T2 > "$#xK|t  
  struct result_2 ;YA(|h<  
  { Bp_$.!Qy  
  typedef T2 & result; tjIl-IQ  
} ; a|%J=k>>  
template < typename T > 9>l*lCA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ov 5"  
  { l1T m`7}  
  return (T & )r; Huy5-[)15  
} k.5u  
template < typename T1, typename T2 > xQ}pu2@d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SX<` {x&L  
  { p`b"-[93  
  return (T2 & )r2; U &C!}  
} VPO N-{=`  
} ; C"6?bg5N  
kE:nsXI )  
<Wfx+F  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @G8lr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;XF:\<+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cJ{ Nh;"  
I;e=0!9U  
return l(i, j) = r(i, j); \n$u)Xj~6^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h]Wr [v  
f$+,HB  
  return ( int & )i; 9{RB{<Se!  
  return ( int & )j; }p}[j t  
最后执行i = j; }=%oX}[  
可见,参数被正确的选择了。 `P@T$bC  
#bUXgn>  
YM1'L\^  
TT2d81I3m  
F20E_2;@@  
八. 中期总结 [<2<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: P^ A!.}d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kf>A\l^X7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C>-aIz!y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cv?06x{  
Yk)."r&?  
k_sg ?(-!o  
ZvNJ^Xz  
xDG2ws=@D  
+ fC=UAZ  
九. 简化 @LS@cCC,a  
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。 rX4j*u2u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mkYqpD7  
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: Sm)Ha:[4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hWM< 0=  
  +-*/&|^等 ?%O(mC]u&  
2. 返回引用。 syWG'( >  
  =,各种复合赋值等 O #F   
3. 返回固定类型。 Q9~*<I> h;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xnz3p"  
4. 原样返回。 6hlc1?  
  operator, oI=fx Sjd  
5. 返回解引用的类型。 9{(.Il J>  
  operator*(单目) d9B]fi}  
6. 返回地址。 I/a/)No  
  operator&(单目) 8D>n1b(H  
7. 下表访问返回类型。 j"}*T  
  operator[] aNScF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZG>PQA  
  operator<<和operator>> d@ i}-;  
?\vh9  
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。 'm4W}F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )Hpa}FGT  
Z)! qW?  
template < typename Left > G!"YpYml  
struct value_return d*jMZ%@uS  
  { wj,:"ESb4  
template < typename T > @CTgT-0!  
  struct result_1 Yn@lr6s  
  { MXw hxk#E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hM;lp1l  
} ; 7uKNd *%  
{ &"CH]r  
template < typename T1, typename T2 > spdvZU=}  
  struct result_2 qT%FmX  
  { I$<<(VWH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CS@FYO  
} ; {_`^R>"\&w  
} ; 23c 8  
M[mF8Zf  
%e-7ubW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zb k q   
Jz7!4mu  
下面我们来剥离functor中的operator() e8pG"`wM8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F ~^Jmp7Y  
`V`lo,"\  
return l(t) op r(t) ht2\y&si  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AfX}y+Ah  
return op l(t) ,u+PyG7 cb  
return op l(t1, t2) Bk*F_>X"  
return l(t) op 3on7~*  
return l(t1, t2) op {zn!vJX  
return l(t)[r(t)] eM$sv9?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [Jogt#Fj ]  
0 vtt"f)Y[  
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: pm_`>3  
单目: return f(l(t), r(t)); ;5zz<;Zy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *1v[kWa?  
双目: return f(l(t));  swK-/$#  
return f(l(t1, t2)); F({HP)9b  
下面就是f的实现,以operator/为例 Fh`~`eog  
1DE1.1  
struct meta_divide ;A]@4*q  
  { {@+Ty]e  
template < typename T1, typename T2 > 0s/w,?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Hkwl>R$  
  { #73F} tZ^  
  return t1 / t2; i.3= !6z  
} P{wF"vf  
} ; F<qz[,]|-j  
%k;|\%B`  
这个工作可以让宏来做: (Tn- >).AO  
do*EKo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \#Pfj &*  
template < typename T1, typename T2 > \ )Xv ilCk1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )L#i%)+  
以后可以直接用 !a7[ 8&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l038%U~U!  
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 h|,:e;>}  
(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。。。) 6LalW5I  
Xs~[&  
bYEy<7)x  
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 iV&6nh(  
x4E7X_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ldiD2 Q  
class unary_op : public Rettype Fs9I7~L3  
  { syaPpM Q-  
    Left l; nm6h%}xND<  
public : ~]nSSD)\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;1%-8f:lW  
W3MU1gl6k{  
template < typename T > kQEy#JQmB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tasUZ#\6  
      { BW 4%l  
      return FuncType::execute(l(t)); 9{ >Ui  
    } .^h#_[dp  
~GL] wF2#  
    template < typename T1, typename T2 > n ~shK<!C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -'t)=YJ  
      { "Y~:|?(@-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IIn"=g=9  
    } G/7cK\^u  
} ; IOqwCD[  
uI1 q>[  
XCU7x i$d  
同样还可以申明一个binary_op w8U&ls1b  
9s6U}a'c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G#d{,3Gq1  
class binary_op : public Rettype CF?1R  
  { (O.d>  
    Left l; v7iuL6jl  
Right r; a1_GIM0  
public : AlAYiUw{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9 }PhN<Gd  
i*/Yz*<  
template < typename T > D/vOs[X o,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]x(e&fyHB  
      {  |8My42yf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u~WVGjoQ  
    } EfCx`3~EX  
Hn5|B 3vN  
    template < typename T1, typename T2 > @d mV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #a'Ex=%rM  
      { v(ZYS']d2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d$ x"/A]<  
    } gm igsXQ  
} ; Z -W(l<  
>[*8I\*@n  
{L/tst#C  
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 ;C3US)j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VGpWg rmHk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O(D ~_O.  
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。 W-?()dX{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E5I"%9X0H  
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。。。 7 "20hAd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x{n`^;Y1  
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) l5Gq|!2yxD  
下面是修改过的unary_op P<X\%_Iat  
n1ly y0%u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G9xmmc  
class unary_op nxWY7hU  
  { ]:Ns f|C0  
Left l; 2jR r,Nl  
  3%E }JU?MM  
public : 4dO~C  
[lWQ'DZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yku5SEJ\  
q7_ m&-0)  
template < typename T > =&ks)MH-  
  struct result_1 "Zl5<  
  { !F A]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `$,GzS(  
} ; j bVECi-  
o0ifp=V y  
template < typename T1, typename T2 > lQ" p !  
  struct result_2 gkES5Q  
  { ="Ho%*@6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; * w?N{.  
} ; kYG/@7f/  
QPx_-  
template < typename T1, typename T2 > Pv_Jm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D^l%{IG   
  { $8 UUzk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3Z5D)zuc  
} j27?w<  
jcuB  
template < typename T > /{+y2.{j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mRL"nC  
  { "D63I|O)  
  return OpClass::execute(lt(t)); M+U9R@  
} [@J/eWB  
X-6de>=   
} ; $c 0h. t  
e+~\+:[?  
,]46I.]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug wQ^EYKD  
好啦,现在才真正完美了。 -:|?h{q?u  
现在在picker里面就可以这么添加了: `o=q%$f#k~  
}4 )H   
template < typename Right > _FpTFfB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ad*m%9Y1Q  
  { W-mQjJ`,B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B:'J `M"N  
} yE:+Lo`>  
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。 ;j[>9g  
h"X;3b^ m  
&,zq%;-f  
kD=WO4}  
,{M^-3C  
十. bind )'l:K.F  
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。 AL9chYP}/  
先来分析一下一段例子 ~;l@|7wGz  
ED=V8';D  
XGYbnZ~   
int foo( int x, int y) { return x - y;} RL!Oi|8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 11o.c;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vdAr|4^qB  
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。 #|L8tuWW  
我们来写个简单的。 +R3k-' >  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 39:bzUIF  
对于函数对象类的版本: > V-A;S:  
[@VP?74  
template < typename Func > */sS`/Lx  
struct functor_trait ojcA<60 '  
  { 5rw 7;'  
typedef typename Func::result_type result_type; dP3CG8w5  
} ; i3tg6o4C  
对于无参数函数的版本: X <f8,n  
]{3)^axW;  
template < typename Ret > .~~nUu+M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8&GBV_`I  
  { 4 {y)TZ  
typedef Ret result_type; \UPjf]&  
} ; _Gn2o2T  
对于单参数函数的版本: Y~c|hfL  
J\+0[~~  
template < typename Ret, typename V1 > 7%5z p|3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @$ne{2J3  
  { $ `ov4W  
typedef Ret result_type; zd2)M@  
} ; I(i}c~ R  
对于双参数函数的版本: aOlT;h  
n&$j0k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6HT ;#Znn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o} J&E{Tk  
  { s^Y"'`+  
typedef Ret result_type; $Q&lSVQ  
} ; K'L^;z6  
等等。。。 vx>b^tJKC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `7c~m ypx  
% Qmn-uZ  
template < typename Func > ;D3C >7y  
struct func_return e|)hG8FlF  
  { ,)0H3t  
template < typename T > Bo)3!wO8  
  struct result_1 Rw"sJ)/  
  { CS2 Bo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v[ . cd*b  
} ; ]OM"ZG/^  
c/D+|X*  
template < typename T1, typename T2 > {j9{n  
  struct result_2 9+j0q%  
  { YN/|$sMD|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ] ] !VK  
} ; ). <-X^@  
} ; qraSRK5  
gH$ Mr  
_GV:HOBi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6V$Avg\6\  
H=<S 9M  
template < typename Func, typename aPicker > $Ipg&`S"  
class binder_1 \HqNAE2T  
  { t)~"4]{*}D  
Func fn; @@R7p  
aPicker pk; ,BH@j%Jmy  
public : z6U\axO6  
IbT=8l,Li  
template < typename T > o)h_H;  
  struct result_1 QX!-B  
  { m,VOx7%n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; = i$Fl{vH  
} ; ?qP7Y nl  
C_( *>!Z%  
template < typename T1, typename T2 > caU0\VS  
  struct result_2 '9laa=H%8  
  { )B T   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T/b6f;t-s  
} ; 6"wlg!k8  
/z4$gb7Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VU#`oJ:{  
3-[q4R  
template < typename T > 3_ r*y9l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 34`'M+3  
  { vleS2-]|  
  return fn(pk(t)); XeW<B0~  
} !<j'Ea  
template < typename T1, typename T2 > )Lk639r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QiQ_bB!\  
  { B\=L3eL<D  
  return fn(pk(t1, t2)); UxbjA- U[  
} .7Dtm<K#  
} ; lsJSYJG&  
LzG%Z1`  
Z~AO0zUKY  
一目了然不是么? AS!?q  
最后实现bind n4s+>|\M  
./- 5R|fN  
P9GN}GN%v  
template < typename Func, typename aPicker > jfP*"uUK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rxe >}ZO  
  { ,-$LmECg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,g%0`SO  
} R] vV*  
KxI&G%z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DH[p\Wy'  
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。 mi=Q{>rb  
iNWw;_|1  
十一. phoenix :WjpzgPuN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -c_74c50  
$3W;=Id=+  
for_each(v.begin(), v.end(), _64A( U  
( Za/-i"U  
do_ /@wg>&L]  
[ DjCqh-&L  
  cout << _1 <<   " , " `EEL1[:BR  
] q2/pNV#  
.while_( -- _1), rxVanDb=W  
cout << var( " \n " ) "LHcB]^<  
) s28`OKC}  
); XR8,Vt)=  
Gk. ruQW"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |!1Y*|Q%s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (jnzT=y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rDD:7*z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HeK/7IAqp  
[/,)  
8{|8G-Mi  
template < typename Cond, typename Actor > AhCW'.  
class do_while g9m-TkNk  
  { T]R|qlZ  
Cond cd; xj<Rp|7&  
Actor act; Um }  
public : _mzW'~9wN  
template < typename T > gcii9vz `  
  struct result_1 9"@\s$ OBk  
  { q YC;cKv  
  typedef int result_type; {i1| R"ta  
} ; !xzeMVI  
O6Vtu Ws%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $CxKuB(  
BIb4h   
template < typename T > 4ae`pAu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?# Mr  
  { 8/DS:uM  
  do QsGiclU  
    { =4vy@7/  
  act(t); 8&;UO{  
  } b IH;  
  while (cd(t)); a:+{f&  
  return   0 ; &qLf@1AD  
} 3T31kQv{  
} ; xqXo0  
\K_ET> !  
z(o,m3@v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O ~(pg  
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。 -B>++r2A^  
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。 214Ml0/%  
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。 ,ZKr .`B  
下面就是产生这个functor的类: LZ\q3 7UV  
}xKP~h'F  
,368d9,rDz  
template < typename Actor > fr,7rS/w{l  
class do_while_actor x"eRJii?  
  { Jx_cf9{  
Actor act; 9lTv   
public : ,K>I%_!1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y6@0O%TDN  
Q0$8j-1I  
template < typename Cond > T`/AY?#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sI43@[  
} ; Bm.afsM;  
F^l[GdUosK  
5 VRYO"D:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /xG*,YL/q  
最后,是那个do_ 'z );  
Dw|}9;5:A  
uzXCIv@  
class do_while_invoker iz5CAxm  
  { '#! gh?  
public : "B8Q:  
template < typename Actor > s|@6S8E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kM!kD4&  
  { d; [C6d  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?8HHA: GP  
} "-y-iJ  
} do_; Ulhk$CPA  
}L &^xe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X#d~zk[r2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =Xm@YVf&ZD  
最后来说说怎么处理break和continue =6xrfDbN8  
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。 O[# 27_dH  
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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