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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^[{`q9A#d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g$*/ XSr(  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, B ~fSMB6h  
csH2_+uG  
?muDTD%c  
di6B!YQP  
  class filler Awu$g.  
  { S  ~@r  
public : {]wIM^$6+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '|vD/Qf=&  
} ; ~Cjz29|gp  
"w}-?:# j  
X+=-f^)&  
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: Nls83 W  
E,{GU  
-PNi^ K_  
)y9;OA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wP[xmO-%  
j$3rJA%rN  
%KGq*|GUu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 si_W:mLF{a  
c |>=S)|  
Vy-28icZ`  
'3A+"k-}mh  
二. 战前分析 R/^@cA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e]lJqC  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ' |&>/dyq  
,i?)  
#SKfE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "(s6aqO$  
  /* --------------------------------------------- */ K&=D-50%  
vector < int *> vp( 10 ); KAd_zkUA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +7,8w  
/* --------------------------------------------- */ Zy^=fM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y n SBVb!)  
/* --------------------------------------------- */ 0,HqE='w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  %BUEX  
  /* --------------------------------------------- */ _ Yfmxn8V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6+.>5e  
/* --------------------------------------------- */ a:85L!~:l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n.*3,4.]  
PU W[e%  
U^MuZ  
,V,f2W 4  
看了之后,我们可以思考一些问题: $@_{p*q  
1._1, _2是什么? 4SgF,ac3r  
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。 ?w-1:NW jt  
2._1 = 1是在做什么? RctU'T  
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。 |,b2b2v ?  
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。 zj<ahg%z  
\V,c]I   
l^\(ss0~  
三. 动工 U4BqO :sd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bmu6@jT  
[F+(^- (  
Y9F)`1 7  
e}c&LDgU  
template < typename T > `ncNEHh7K  
class assignment _a](V6  
  { @Mm/C?#*O  
T value; ._?V%/  
public : %SAw;ZtQ:  
assignment( const T & v) : value(v) {} IV'p~t  
template < typename T2 > H$!+A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z7fg 25  
} ; U@'F%nHw  
fAGctRGH  
`H\)e%]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v5_7r%Hiw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "+)K |9T#  
O sQkA2=  
#uSK#>H_!  
Us,)]W.S  
  class holder ,MQVE  
  { Oe51PEqn  
public : %%%S"$t  
template < typename T > gY(1,+0-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fiVHRSX60  
  { jfD1  
  return assignment < T > (t); WK0C  
}  4*TmlY  
} ; qTT,U9]:  
` J]xP$)  
WF2NG;f=  
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: zvY+R\,in  
MuwQZ]u  
  static holder _1; b7HffO O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d H? ScXM=  
c pk^!@c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i^)WPP>4Aw  
而不用手动写一个函数对象。 )0k']g5  
n2 {SV  
:P$#MC  
6.5wZN9<|  
四. 问题分析 =>|C~@C?  
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。 $d/&k`  
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。 (&[[46  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +H_MV=A^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "7,FXTaer  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d--'Rn5  
nPN?kO=]  
五. 问题1:一致性 JN4fPGbV  
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?| Tde0~j}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !lTda<;]  
('C7=u&F  
struct holder #]E(N~  
  { fKHE;A*>%  
  // ,lt8O.h-l  
  template < typename T > t 9^A(Vh"-  
T &   operator ()( const T & r) const FY'ty@|_s  
  { 2 rN ,D(  
  return (T & )r; #aar9  
} AVl~{k|  
} ; M6rc!K  
Qd &" BEs  
这样的话assignment也必须相应改动: sbj";h=E  
L?5f+@0.  
template < typename Left, typename Right > 2&Jd f  
class assignment }7s>B24J  
  { hePPxKQ-  
Left l; $s\UL}Gc  
Right r; ]]0,|My7  
public : ~Rpm-^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g&Vcg`  
template < typename T2 > `.%JjsD<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !ABiy6d  
} ; rJJ[X4$  
amWD-0V  
同时,holder的operator=也需要改动: =IU*}>#  
\.uc06  
template < typename T > e`K)_>^n#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zg~nlO2  
  { lFSe?X^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4)6xU4eBaL  
} | ?yo 3  
3;[DJ5  
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。 A"v{~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  Q=uRKh  
FLZWZ;  
return l(rhs) = r; S4CbyXW  
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。 $((6=39s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tK(g-u0N`(  
S4^N^lQ]  
template < typename Tp > j*v40mXl`2  
class constant_t ? "/ fPV-  
  { Iu@y(wyg  
  const Tp t; w Y   
public : SqA J-_~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A{eLl  
template < typename T > S8d8%R~1=h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5kypMHJm  
  { a:TvWzX,  
  return t; Kl{>jr8B3  
} zSEs?  
} ; `d]IX^;  
cO2& VC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !4"^`ors$  
下面就可以修改holder的operator=了 4+;$7"fJ  
:O<bA& :d  
template < typename T > 4Y> Yi*n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &MZ$j46  
  { Ny- [9S-<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YevyN\,}V!  
} Yap?^&GV  
G!N{NCq  
同时也要修改assignment的operator() I){\0vb@  
A - YBQPE  
template < typename T2 > JA)?p{j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :~Q!SL N  
现在代码看起来就很一致了。 }R[#?ty;]  
$?G"GQ!.  
六. 问题2:链式操作 WEg6Kz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m([(:.X/IX  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 oX@ya3!Pz  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )tHaB,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 57a2^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'ly?P8h  
=]`lN-rYw  
template < typename T > u]-_<YZ'B  
struct result_1 1n5(S<T  
  { @`opDu!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #`TgZKDg2  
} ; TGXa,A{  
=<r8fXWZ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: g]c[O*NTL  
|Xi%   
template < typename T > u 's`*T@.  
struct   ref 3A:q7#m  
  { Wz4&7KYY  
typedef T & reference; zya5Jb:Sg  
} ; \Ng\B.IQ  
template < typename T > 3f " %G\  
struct   ref < T &> vK7\JZ>  
  { UJfT!==U  
typedef T & reference; >d"3<S ; b  
} ; n\Fp[9+Z\  
7!,YNy%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t^]$!H  
hz;|NW{u  
template < typename T > 7cAXd#sI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E:zF/$tG  
  { -K,-h[ o  
  return l(t) = r(t); ]<(]u#g_d  
} Y2B &go  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S##1GOO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \^(0B8|w  
taGU  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Spo?i.#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :j|IP)-f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gqXS~K9t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6S6f\gAM  
最后的布局是: j'[m:/  
                Add ^ -FX  
              /   \ yR{x}DbG  
            Divide   5 b" xmqWa  
            /   \ CT0l!J~5m~  
          _1     3 C%*k.$#r!  
似乎一切都解决了?不。 Mb3}7@/[  
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。 >hBxY]< \  
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。 x!\ONF5$  
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: l4n)#?Q?  
H&r,FmI@  
template < typename Right > y;mj^/SxK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #HS]NA|e@  
Right & rt) const y4h=Lki@  
  { izh<I0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'r(1Nj  
} -a*K$rnB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DD" $1o"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1/p*tZP8i  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 z <mK>$  
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。 `1{N=!U(&  
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。 f.24:Dw,  
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? vR0 ];{  
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: ycFio ,  
GgaTn!mJt  
template < class Action > m<L;  
class picker : public Action rc+C?)S  
  { 98 8]}{w  
public : | mu+9   
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1ygpp0IGJ  
  // all the operator overloaded 1c JF/"v  
} ; P oEqurH0  
r=yK,d/1  
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。 Ai D[SR  
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: jx acg^c  
v]__%_  
template < typename Right > E\gim<]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \{Q?^E  
  { 0$7.g!h?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s2j['g5  
} ngj,x7t  
)%!XSsY.N|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OL_{_K(w  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 8M@BG8  
0%!rx{f#\  
template < typename T >   struct picker_maker RwS@I /  
  { - 0?^#G}3}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GUslPnG  
} ; JG{j)O|L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :4v3\+T  
  { 7d92 Pe  
typedef picker < T > result; [ sd;`xk  
} ; qj cp65^  
=^ T\Xs;GK  
下面总的结构就有了: P{Q=mEQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [r/k% <  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 s;UH]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hHqh{:q{v  
至此链式操作完美实现。 Kx_h1{  
EyY.KxCB  
~b {Gz6u>  
七. 问题3 ;[RZ0Uy=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lO2[JP  
eT2*W$  
template < typename T1, typename T2 > t>8XTqqi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h*u`X>!!  
  { iAa;6mH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fwzb!"!.@  
} +a^F\8H  
5BBD.!  
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: A.UUW  
{BHI1Uw  
template < typename T1, typename T2 > HHqwq.zIy  
struct result_2 AyMd:5;  
  { ko5V9Drc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1:Si,d,wh  
} ; _G1gtu]  
4 Jx"A\5*G  
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? vM_:&j_?``  
这个差事就留给了holder自己。 0a"igq9t  
    !n^OM?.4  
u4Em%:Xj  
template < int Order > {mB0rKVm  
class holder; b,8{ X<  
template <> " vtCTl~t  
class holder < 1 >  @3kKJ  
  { eW|^tH  
public : O{ /q-~_  
template < typename T > JI vo_7{  
  struct result_1 F[ewn/]n  
  { NWxUn.Gy9  
  typedef T & result; FZ8b7nJ)4m  
} ; Y2'cs~~$Ce  
template < typename T1, typename T2 > ]~Y<o  
  struct result_2 q\H[am  
  { iX3HtIBj'  
  typedef T1 & result; k%^lF?_0I  
} ; tDAhyy73  
template < typename T > 3j3N!T9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fv<`AU  
  { r1fGJv1!o  
  return (T & )r; x`6<m!d`  
} ]vuwkn+)  
template < typename T1, typename T2 > r_;9' #&'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /rSH"$  
  { Ks}Xgc\  
  return (T1 & )r1; ,-z9 #t  
} :_QCfH  
} ; ^wS5>lf7p  
Is+O  
template <> N!`e}Z6S  
class holder < 2 > +Jr|z\  
  { .CFa9"<  
public : Ao/ jt<  
template < typename T > "?mJqA  
  struct result_1 2U-3Q]/I}  
  { 4 {9B9={  
  typedef T & result; awz;z?~  
} ; .H,xle  
template < typename T1, typename T2 > bu51$s?B  
  struct result_2 V\6]n2  
  { t]X w{)T  
  typedef T2 & result; m>SErxU(z  
} ; YM DMH"3  
template < typename T > rSrIEP,c'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j!3 Gz  
  { Uo2GK3nT  
  return (T & )r; ;`6^6p\p  
} |2KAo!PI  
template < typename T1, typename T2 > 2YDM9`5xs\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~RWktv  
  { MMj9{ou  
  return (T2 & )r2; NssELMtF!g  
} ;D$)P7k6  
} ; _2N$LLbg  
~/*MY  
g(4xC7xK6  
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> >。 1T[et-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y/7 $1k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MQ"xOcD*F  
+5XpzZ{#Wa  
return l(i, j) = r(i, j); /B}lO0]:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q/n,,!  
Z> r^SWL  
  return ( int & )i; FHV-BuH5  
  return ( int & )j; ^+g$iM[`f  
最后执行i = j; jRL<JZ1N  
可见,参数被正确的选择了。 H#ncM~y*  
h9eMcCU  
5ls6t{Ci  
-{ZWo:,r~q  
0tU.(  
八. 中期总结 4^URX >nx8  
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: QVtQx>K`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a1@Y3M Q;i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %HJK;   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %plo=RF  
<n#DT  
db6mfx i  
1/"WD?a  
rdJR 2  
h*v8#\b$J_  
九. 简化 H *)NLp  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]9 @F~)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N ,z6y5Lu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >vA2A1WhW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Jkek-m  
  +-*/&|^等 pxa(  
2. 返回引用。 ghRVso(  
  =,各种复合赋值等 ,{mCf ^  
3. 返回固定类型。 ?Ec7" hK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f`Fi#EKT  
4. 原样返回。 zE_i*c"`  
  operator, (P$H<FtH  
5. 返回解引用的类型。 hodgDrmO/  
  operator*(单目) |vw"[7_aS  
6. 返回地址。 /gG"v5]  
  operator&(单目) )-. _FOZ6  
7. 下表访问返回类型。 O<V4HUW  
  operator[] ^ (FdXGs[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v;ZA 4c  
  operator<<和operator>> wH@Ns~[MA  
:eCU/BC4  
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。 *IM;tD+7Q~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )>Yu!8i  
xKho1Z  
template < typename Left > is-7 j7;  
struct value_return *I0T{~  
  { y_?Me]  
template < typename T > j?+X\PtQ  
  struct result_1 -jiG7OL  
  { OtNd,U.dE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1 9CK+;b  
} ; H/37)&$E(  
X)% A6M  
template < typename T1, typename T2 > [D4Es  
  struct result_2 >j QWn@  
  { Dg?:/=,=9r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v'3J.?N  
} ; .yEBOMNZ  
} ; 7yh /BZ1  
@qYp>|AF  
[;J>bi;3N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @ rc{SB  
MpR2]k#n<  
下面我们来剥离functor中的operator() HKUn`ng  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b"{'T]"*j  
(P:<t6;+  
return l(t) op r(t) #n8IZ3+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &*aIEa^  
return op l(t) #%h-[/  
return op l(t1, t2) h3xAJ!  
return l(t) op h[@tZ( jrY  
return l(t1, t2) op 9'X7w G  
return l(t)[r(t)] &eX!#nQ_.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |Ur"& Z{  
{fjdr  
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: XY3v_5~/1F  
单目: return f(l(t), r(t)); V6,H}k   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fd.^h*'mU  
双目: return f(l(t)); ]%u@TK7  
return f(l(t1, t2)); ,]d /Q<  
下面就是f的实现,以operator/为例 @W"KVPd  
z+n,uHs  
struct meta_divide ybKWOp:O  
  { lE(a%'36  
template < typename T1, typename T2 > W~7A+=&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LF& z  
  { }*S `qW;B  
  return t1 / t2; yvO{:B8%  
} |M, iM]  
} ; QvKh,rBFVG  
7V!*NBsl  
这个工作可以让宏来做: VL` z[|e @  
y1+*6|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z?*w8kU&>  
template < typename T1, typename T2 > \ >]vlkA(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2OVRf0.R~  
以后可以直接用 )x=1]T>v"'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E vg_q>  
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 2KYw}j|5  
(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。。。) S(*sw 0O@+  
%_%Q 8,W  
hRD=Y<>A  
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:[ %[+6  
I7n"&{s"*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > naR0@Q"\h  
class unary_op : public Rettype +{f:cea (1  
  { @a0DT=>dT  
    Left l; Ni-xx9)=  
public : U`NjPZe5^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '9 [vDG~  
%1xb,g KO  
template < typename T > a C\MJ9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OX?\<),  
      { ij(B,Y  
      return FuncType::execute(l(t)); TU,s*D&e  
    } m!tbkZHQn0  
:2rZcoNb.  
    template < typename T1, typename T2 > 8"8t-E#?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oldA#sA$  
      { Ki$MpA3j   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DpvI[r//'*  
    } pS'FI@.'{  
} ; Y4`}y-'d  
Tz8PSk1[  
2q=AEv/  
同样还可以申明一个binary_op PGhY>$q>b  
bB1UZ O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vr`R>S,-  
class binary_op : public Rettype NflD/q/ L  
  { ;S^'V  
    Left l; q$Zh@  
Right r; WrxP  
public : xSsa(b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} - -HZX  
H Y&DmE  
template < typename T > '$ =>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mh:L$f0A%O  
      { l3Q(TH~I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #*K}IBz  
    } t4zkt!`B  
9=8iy w  
    template < typename T1, typename T2 > lhAX;s&9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mGJKvJF   
      { 6;\I))"[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (a.z9nqGA  
    } i@)i$i4  
} ; 75f"'nJ)  
Q  Nh|Wz  
-pf}  
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 59Xi3KY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s E2D#D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N`5,\TR2f  
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。 )NXmn95  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K/j3a[.  
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。。。 A@1W}8qY:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bLij7K 2H  
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) 7Bzq,2s  
下面是修改过的unary_op "U>JM@0DNm  
4:$4u@   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QwJV S(Gs4  
class unary_op Ce9|=Jx!  
  { hV8[@&Sx3  
Left l; B%)%  
  q<[P6}.  
public : Wu c S:8#|  
e6R}0w~G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _~IR6dKE  
X0bN3N  
template < typename T > R_W+Ylob  
  struct result_1 n'wU;!W9  
  { GK )?YM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8_BV:o9kL  
} ; J>wt (] y  
NO "xL,  
template < typename T1, typename T2 > F\JM\{&F  
  struct result_2 :~e>Ob[,"  
  { R]c+?4J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I5 o)_nc  
} ; TJ_$vI  
&=Ar  
template < typename T1, typename T2 > Z &Pg"a?\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bH7X'%r  
  { jVv0ST*z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ieDk;  
} m[? E  
|oH,   
template < typename T > #%a;"w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jaTh^L  
  { &zl|87M  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5{|7$VqPF  
} gf#{k2r  
-Br Mp%C  
} ; d A@]!  
`18qbot  
[;4 g  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug GY6`JWk  
好啦,现在才真正完美了。 nt 81Bk=  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?*[N_'2W+  
NPhhD&W_  
template < typename Right > eJF5n#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8p^bD}lN7  
  { cv-PRH#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?]|\4]zV  
} / ;$#d}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。 {C 6=[  
E ]A#Uy  
/f:dv?!km  
=)M/@T  
Hu\B"fdS  
十. bind nW PF6V>  
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。 _GXk0Ia3`  
先来分析一下一段例子 -V-RP;">  
[.O?Z=5a[V  
V, Z|tB^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s1M Erd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,~aQL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nF54tR[  
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。 <;9 I@VYK  
我们来写个简单的。 0IwA#[m1`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :#LLo}LKp  
对于函数对象类的版本: T%.8 '9  
!*s?B L  
template < typename Func > iqC|G/  
struct functor_trait _7Rr=_1}  
  { `> 7; !  
typedef typename Func::result_type result_type; chcbd y>C  
} ; 14Xqn8uOW  
对于无参数函数的版本: dT`D:)*:  
^Ew]uN>,  
template < typename Ret > 8UXjm_B^'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @)UZ@ ~R  
  { 8ZM?)# `@{  
typedef Ret result_type; lW+\j3?Z$  
} ; :}Xll#.,m  
对于单参数函数的版本: j| v%)A  
v0 nj M  
template < typename Ret, typename V1 > Upc+Ukw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fL_4uC i\  
  { wg7V-+@i  
typedef Ret result_type; zcel|oz)  
} ; @G BxL*e  
对于双参数函数的版本: Sc>,lIM  
KK1 gNC4R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bV(Y`g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ujDd1Bxf?  
  { C\S3Gs  
typedef Ret result_type; T_i:}ul  
} ; $*SW8'],`  
等等。。。 LIS)(X<]?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9%8"e>~  
*EOdEFsR/  
template < typename Func > ?^H `M|S  
struct func_return _g+JA3sIJ  
  { -l`f)0{  
template < typename T > "oTHq]Ku  
  struct result_1 WB?jRYp  
  { OP~HdocB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )T/0S$@  
} ; DNOueU  
x^HGVWw_  
template < typename T1, typename T2 > SFB~ ->db  
  struct result_2 hU(umL<  
  { :V1W/c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "8c@sHk(w  
} ; "w^!/  
} ; #D<C )Q  
bP8Sj16q  
O;z,qo X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s:OFVlC%\  
1/RsptN"v  
template < typename Func, typename aPicker > 5A%w 8Qv  
class binder_1 jK!Au  
  { FemC Lvu  
Func fn; PpGL/,]X  
aPicker pk; w Qgo N%  
public : ||T2~Q*:y  
z{[xze-f  
template < typename T > W 0(_ ~  
  struct result_1 O*eby*%h  
  { | h`0u'#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {HL3<2=o  
} ; ZRv*!n(Ug<  
_p# CwExuy  
template < typename T1, typename T2 > CKtB-a  
  struct result_2 &+a9+y  
  { ~Fe${2   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~res V  
} ; iocI:b <  
nA?`BOe(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;KOLNi-B&  
G %N $C  
template < typename T > l/BLUl~z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^g*pGrl#  
  { -mC0+}h  
  return fn(pk(t)); ?f#y1m  
} V\6=ySx  
template < typename T1, typename T2 > 0n@rLF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rW0kA1=E  
  { x N=i]~  
  return fn(pk(t1, t2)); zw+B9PYqX  
} P.6nA^hXB  
} ; H]Cy=Zi"  
L>MLi3{  
CJ(NgYC h  
一目了然不是么? vK 7^*qr;j  
最后实现bind \x)n>{3C  
">~.$Jp_4  
g$( V^  
template < typename Func, typename aPicker > [OHxonU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UH]l9Aq$P  
  { umD!2 w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y(Y!?X I  
} N U|d  
PH`9MXh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^m?KRm2  
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。 /3A^I{e74  
HkQ*y$$  
十一. phoenix W`K7 QWV4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;epV<{e$q4  
FQT~pfY  
for_each(v.begin(), v.end(), dA@'b5N{"  
( _Xnqb+  
do_ Is]aj-#r  
[ ]GN7+ 8l  
  cout << _1 <<   " , " sW)Zi  
] ld3-C55  
.while_( -- _1), -M%_\;"de  
cout << var( " \n " ) [`p=(/I&L  
) q2. XoCf  
); gT$Ju88  
<.pU,T/  
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: eAX )^q  
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 [P Q?#:r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7s"< 'cx_F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9UKp?SIF  
hc~s"Atck  
w:s]$:MA8  
template < typename Cond, typename Actor > G:<`moKgL  
class do_while io,M{Ib  
  { i-bJS6  
Cond cd; wB.Nn/p  
Actor act; K) qF+Vb^j  
public : :/:.Kb  
template < typename T >  $rz=6h  
  struct result_1 8#(Q_  
  { V+Cwzc^j  
  typedef int result_type; /DQc&.jK  
} ; )jkXS TZ  
dYSr4p b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \cC%!4  
I?"q/Ub~h  
template < typename T > Vl%^H[]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ._8KsuJG  
  { A]YV s  
  do \]P!.}nX#  
    { _Dym{!t  
  act(t); A$#p%y b  
  } 6fd+Q  /  
  while (cd(t)); xZ|Y ?R5m  
  return   0 ; GytXFL3`:  
} s:p[DEj-  
} ; /rq VB|M  
S|apw7C  
+x_Rfk$fb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {.Z}5K  
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。 'rMN=1:iu"  
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。 M&N B/  
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。 <@}I0  
下面就是产生这个functor的类: f8M$45A'  
p!sWYui  
`!D s6  
template < typename Actor > CamE'  
class do_while_actor 1QmH{jM  
  { T.Ryy"%F  
Actor act; U>V&-kxtV  
public : >=UF-xk;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w=LP"bqlI  
_^el\  
template < typename Cond > 0$7s^?G0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; COTp  
} ; 8<.C3m 6h  
K$M^gh0  
A81ls#is  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U+)xu>I  
最后,是那个do_ 3 dht!7/  
_<a7CCg  
9uRF nzJVx  
class do_while_invoker BT)X8>ct  
  { D[_|*9BC  
public : -8r  
template < typename Actor > ~><^'j[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T:/,2.l  
  { 3 n'V\H vz  
  return do_while_actor < Actor > (act); L]d-hs  
} ]Ar\c["  
} do_; r*$Ner  
n) k1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ({JHZ6uZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TjQvAkT  
最后来说说怎么处理break和continue ,WJH}(h"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。 io#&o;M<  
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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