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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6Hb a@Q1`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #m UQ@X@K  
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, [/*;}NUv  
R!/JZ@au<  
f^QC4hf0  
]D5Maid+  
  class filler am3JzH  
  { nG5\vj,zB  
public : i Pr(X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'l\PL1  
} ; n2-+.9cY  
%=2sz>M+  
2+)h!y]  
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: :, v(l q  
b@4UR<  
(t&`m[>K  
^|vk^`S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6W3oIt  
<4;, y*"n  
xWa[qCr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Yz[Rl ^  
QaEiPn~  
N lm}'Xt  
^Lfwoy7R  
二. 战前分析 IMdp"  
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。 C^'r>0  
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 &,PA+#  
Uv.Xw}q  
Mi(6HMA.SF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O \o@]  
  /* --------------------------------------------- */ WwnBe"7M  
vector < int *> vp( 10 ); 3j$, L(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N#-. [9!  
/* --------------------------------------------- */ ,Iz9!i J"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n{<@-6  
/* --------------------------------------------- */ q3/4l%"X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \pK&gdw  
  /* --------------------------------------------- */ O\;Lb[`lb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;}S_PnwC@  
/* --------------------------------------------- */ rDwd!Jet  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {P?DkUO}  
xA:;wV  
B[8 RBTsA  
(d NF)(wn  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]P7gEBi  
1._1, _2是什么? `hG`}G|^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :$yOic}y  
2._1 = 1是在做什么? !U(S?:hvW  
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。 N@k' s   
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。 >zJkG9a  
:&z!o"K  
9dszn^]T  
三. 动工 n@bkZ/G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JF}i=}  
5M)B  
.uX(-8n ~  
suhnA(T{  
template < typename T > j&A9 &+w  
class assignment RmKbnS $*q  
  { oliVaavj  
T value; >yVrIko  
public : 3#udz C  
assignment( const T & v) : value(v) {} G5 )"%G.  
template < typename T2 > 5gx;Bp^_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p'@z}T?F  
} ; .|L9}<  
 L=!h`k  
&2@Rc?!6_P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v/]xdP^Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >c:nr&yP  
|4aU&OX  
h= YTgJ  
FRPdfo37  
  class holder }L{GwiDMDl  
  { g;o5m}  
public : Z$Qwn  
template < typename T > 7I(QTc)*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v,rKuvc'  
  { (]fbCH:  
  return assignment < T > (t); 98zJ?NaD&  
} Gh{9nM_\"  
} ; Vn/FW?d7  
#f=41d%  
4 l+z  
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: 2ss*&BR.  
+]H!q W:  
  static holder _1; Jl6biJx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cZ.p  
KUq(&H7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )T(1oK(g  
而不用手动写一个函数对象。 '2<N_)43$  
daQJ{Cd,w  
PP_ar{|7  
mG *Yv  
四. 问题分析 Fb{HiU9<!  
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。 G)3r[C^[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。 FPE6H:'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \)g}   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vhU $GG8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;Q5o38(  
a63Ud<_a7  
五. 问题1:一致性 ZU 7u>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3?&P^{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `,c~M  
[RDY(}P%  
struct holder =$kSn\L,  
  { ~Bt >Y  
  // 4 `}6W>*R  
  template < typename T > fzjtaH?  
T &   operator ()( const T & r) const =AuxME g  
  { N;cSR\Ng  
  return (T & )r; |Yi_|']#  
} 9.Sv"=5gz  
} ; r,GgMk  
Qz<i{r-z  
这样的话assignment也必须相应改动: |[/XG2S  
Gx%f&H~Z^  
template < typename Left, typename Right > mP +H C)2  
class assignment [hiV #  
  { # *7ImEN  
Left l; EuD$^#  
Right r; ]vCs9* |B  
public : v@:m8Y(t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .7Itbp6=R  
template < typename T2 > xwijCFI*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q:,ck@-4  
} ; 7C@m(oK  
OV7SLf  
同时,holder的operator=也需要改动: qD}O_<_1ym  
xHn "D@  
template < typename T > R+=Xr<`%U|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `S]DHxS  
  { H<3a yp$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B}d)e_uLj  
} <'P+2(Oi  
[ldx_+xa:E  
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。 ,Mu"r!MK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4m_CPe  
arn7<w0  
return l(rhs) = r; %wmbFj}  
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。 G>+iisb%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =#?=Lh  
n!?u/[@  
template < typename Tp > TmgSV#G  
class constant_t 9P-I)ZqL  
  { 6p~8(-nG  
  const Tp t; SrvC34<7  
public : ju/#V}N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b5UIX Kim  
template < typename T > ]nx5E_j2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I oC}0C7  
  { wB%;O`Oh  
  return t; 2NWQiSz  
} {~~'  
} ; ](sT,'  
\PgMMc4'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eih~ SBSH  
下面就可以修改holder的operator=了 d<afO?"  
ynG@/S6)K  
template < typename T > Mp`i@pm+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [[vbw)u  
  { fk?(mxx"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !1Z rS  
} B-EDVMu  
s %S; 9 T  
同时也要修改assignment的operator() 'jd fUB  
C;oT0(  
template < typename T2 > 2/#%^,Kb2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g.eMGwonTJ  
现在代码看起来就很一致了。 qZDP-  
dp#'~[j  
六. 问题2:链式操作 Lsz)\yIPj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J nf@u  
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。 8z'_dfP=5  
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。 Ox}a\B8  
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。 J={IGA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p& +w  
j+Q E~L  
template < typename T > "2 J2za  
struct result_1 _t;Mi/\P  
  { !d3:`l<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p+O,C{^f  
} ; #tQ__ V   
`{W>Dy  
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}p* oz~  
Q a8;MxK`  
template < typename T > Dro2R_j{  
struct   ref b;Uqyc  
  { +C ){&/=#  
typedef T & reference; u(Y?2R  
} ; Y SD|#0  
template < typename T > 4WZ"8  
struct   ref < T &> -@yu 9=DT  
  { )0p7d:%mV  
typedef T & reference; },(Ln%M  
} ; v* /}s :a  
f%5 s8)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "qvJ-Y  
\S`|7JYW  
template < typename T > /$?7L(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UfAN)SE"  
  { Mg76v<mv<  
  return l(t) = r(t); ?wYvBFRn7"  
} K1*]6x,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3lD1G~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fPu,@ L  
,CA3Q.y>|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]\Q9j7}37+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %+e% RZ3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Or*e$uMIY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P{_Xg,Z  
最后的布局是: |>L|7>J{<d  
                Add QvjOOc@k~n  
              /   \ y( uE  
            Divide   5 ej&ZE n  
            /   \ La#otuw+?  
          _1     3 STY\c5  
似乎一切都解决了?不。 :r,o-D  
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。 `' "125T  
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。 'k(aZ"  
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: XDcA&cM}p  
EAi!"NJ  
template < typename Right > tWN hFQ'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $wx)/t<  
Right & rt) const /WWD;keP5  
  { :Mq-4U.e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q=(.N>%  
} d0MF\yxh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kz+OUA@~  
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。 ;&v~tD7  
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。 ri?>@i-9=  
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。 uy^vQ/  
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。 "ZU CYYre  
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? _yJAn\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: R#0Z  
b9gezXAcd  
template < class Action > g(D r/D  
class picker : public Action a2tRmil  
  { :`w'}h7m  
public : lyYi2& %  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }E%#g#  
  // all the operator overloaded "U DV4<|^k  
} ; Hp!c\z;  
N akSIGm  
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。 fXJbC+  
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: ollk {N  
D3BT>zTGK  
template < typename Right > |0e7<[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :xz,PeXo7  
  { gZLzE*NZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5o&noRIIr  
} gN("{j1Q  
@ZUrr_|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |q:p^;x  
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。 4I97<zmrT  
$xl>YYEBMH  
template < typename T >   struct picker_maker +>uiI4g  
  { -lNq.pp3-$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tB i16=  
} ; R&`; C<6}D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7eyVm;LQD  
  { ^OWA   
typedef picker < T > result; Z:2a_A tm  
} ; HpX ;:/I  
>.)m|,  
下面总的结构就有了: :g`j gn 0  
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。 ][IEzeI_LN  
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。 )* \N[zm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X?8EPCk  
至此链式操作完美实现。 S);SfNh%CL  
th?w&;L  
{ #,eD  
七. 问题3 RrG5`2  
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。 7i$)iNW  
sOY+ X  
template < typename T1, typename T2 > f0lpwwe  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | pA  
  { g$N/pg2>cT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [10y13  
} 6|Qg=4_FHt  
s G6ts,={  
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: t(R Jc  
\69h>h  
template < typename T1, typename T2 > oXxY$x*R1  
struct result_2 d}Y\; '2,  
  { ,R~{$QUl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "nzQ$E>?$  
} ; 9 Y-y?Y  
J:!m49fF  
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? p!OCF]r  
这个差事就留给了holder自己。 abW[hp  
    Fzc8)*w  
8`{)1.d5[  
template < int Order > 'kC,pN{->  
class holder; N-9Vx#i  
template <> !)1gGXRY  
class holder < 1 > M:9 6QM~  
  { R|&Rq(ow"  
public : '[z529HN  
template < typename T > Q/[g|"  
  struct result_1 R'udC}  
  { ?m(]@6qa  
  typedef T & result; s6k@WT?"^  
} ; fK %${   
template < typename T1, typename T2 > uSl&d  
  struct result_2 u3B[1Ae:K  
  { YXi'^GU@  
  typedef T1 & result; UBm L:Qv  
} ; +'ZJ]  
template < typename T > C;UqLMrOI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WP5QA8`3  
  { 0eP ]  
  return (T & )r; 3hi0  
} j+9;Cp]NV  
template < typename T1, typename T2 > `Nnaw+<]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XB.xIApmy  
  { Nf!g1D"U  
  return (T1 & )r1; <Pm!#)-g9  
} b:M1P&R  
} ; 5p}ri,Y<  
C+m%_6<  
template <> (\8~W*ej"  
class holder < 2 > 2I|`j^  
  { XY h)59oM%  
public : %tvP\(]h  
template < typename T > H:k?#7D(  
  struct result_1 %6%~`((4  
  { yd|roG/  
  typedef T & result; $0mR_pA\fW  
} ; $1E'0M`  
template < typename T1, typename T2 > 0aRHXc2<  
  struct result_2 ..K@'*u  
  { zJ $&`=  
  typedef T2 & result; x_+-TC4IXn  
} ; B@ xjwBUk  
template < typename T > !S3^{l-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [pRRBMho  
  { )z^NJ'v4(  
  return (T & )r; j%`% DQ  
} wU5.t -|`  
template < typename T1, typename T2 > #>ob1b|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :u9OD` D  
  { +e87/\5  
  return (T2 & )r2; .}c&" L;W  
} ;xl0J*r  
} ; Q;xJ/4 Z"  
ZamOYkRX  
)4e8LO  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Bc*FH>E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )vsX (/WU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F+SqJSa  
SYd6D@^2j  
return l(i, j) = r(i, j); 0 L$[w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FPE%h =sw  
FTQNS8  
  return ( int & )i; `x]`<kS;  
  return ( int & )j; ~Jh1$O,9o  
最后执行i = j; |kGQ~:k+P  
可见,参数被正确的选择了。 5~[m]   
nCS" l5  
9Wv}g"KY0  
H:F'5Zt  
6E-AfY'<  
八. 中期总结 vB%os Qm  
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: ictV7)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >/4N:=.h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TjE'X2/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {SkE`u4Sz  
P?ms^   
ri%j*Kn  
EeR}34  
 :Y Ki  
Y$5uoq%p3A  
九. 简化 q-s(2C  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 wJZuJ(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I.[Lv7U-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: L|L;<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mxE<  
  +-*/&|^等 Xp.$FJ1)  
2. 返回引用。 `W:z#uNG]  
  =,各种复合赋值等 v5\5:b {/  
3. 返回固定类型。 tZG l^mA"g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y_' 6bpb  
4. 原样返回。 I^Dm 3yz  
  operator, n?778Wo}  
5. 返回解引用的类型。 7`f%?xVn0  
  operator*(单目) M1icj~Jr  
6. 返回地址。 \n`/?\r.z  
  operator&(单目) iB|htH'T  
7. 下表访问返回类型。 f`)*bx  
  operator[] oY+p;&H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 15S&,$ 1&  
  operator<<和operator>> W7. +  
f92z/5%V  
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。 Eq%f`Qg+1E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R nwFxFIQ  
d%UzQ*s  
template < typename Left > U\u07^h[  
struct value_return h*R w^5,c  
  { %fnG v\uI  
template < typename T > Sn0kJIb }  
  struct result_1 :..WL;gC  
  { i),bAU!+m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <DP8a<{{  
} ; ;: &|DN3;  
zE<Iv\Q  
template < typename T1, typename T2 > Q:|W/RD~  
  struct result_2 7{]dh+)  
  { 1BEs> Sm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Xo:Mar  
} ; g60k R7;\  
} ; 'zbvg0T  
m8;w7S7,j~  
="5D}%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [}M!ez  
op\$(7<d-  
下面我们来剥离functor中的operator() 0-[naGz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d!UxFY@  
i!RfUod  
return l(t) op r(t) B;?)X&n|X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YVwpqOE.=  
return op l(t) $~iZaX8&  
return op l(t1, t2) Av?R6  
return l(t) op */l;e<E  
return l(t1, t2) op w|6/i/X  
return l(t)[r(t)] &y}7AV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /OWwC%tM/  
{x?qz~W  
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: ^~.AV]t|  
单目: return f(l(t), r(t)); ) $_1U!z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :-5[0Mx=  
双目: return f(l(t)); W2#<]]-  
return f(l(t1, t2)); FGx)?  
下面就是f的实现,以operator/为例 4"k&9+>  
&hO-6(^I  
struct meta_divide 4U\}"Mk  
  { g{Al:}u>  
template < typename T1, typename T2 > D>[Sib/@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [B# XA}w  
  { !9WGZfK+0Y  
  return t1 / t2; @t~y9UfF  
} |67Jw2  
} ; F5qA!jZ1]  
?W{+[OXs  
这个工作可以让宏来做: 953qz]Q8  
3fhY+$tq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h/t;ZLUAZP  
template < typename T1, typename T2 > \ rP3tFvOH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >jsY'Bm  
以后可以直接用 hqvhnqQk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2+rT .GFc  
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 oj - `G  
(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。。。) hHN[K  
iRnjN  
&liON1GLM  
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 ]JjS$VMauX  
Q?i_Nl/|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SjB"#E)  
class unary_op : public Rettype ID2->J  
  { x.*^dM@V  
    Left l; 7b[s W|{  
public : ZKXE7p i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Uv(R^50>  
a#=d{/ ab  
template < typename T > Wp>t\S~N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -/pz3n  
      { rJpr;QKf%  
      return FuncType::execute(l(t)); j~k,d.17M  
    } Xe %J{  
ks0Q+YW  
    template < typename T1, typename T2 > ,Q-,#C"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m"n74 cxS  
      { (N9-YP?qm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k sv]  
    } S&` 6pN  
} ; |reA`&<q  
^YLC{V  
u2oS Ci  
同样还可以申明一个binary_op _u[tv,  
lgaSIXDK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /aI@2]|~  
class binary_op : public Rettype Mp`$1Ksn  
  { .t_t)'L  
    Left l; qS vV |G  
Right r; tn5%zJ#+  
public : mH$tG $  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?:\/-y)Sp  
YCbvCw$Ob  
template < typename T > ,W}:vdC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 61S;M8tNv  
      { #hxYB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Zk=,`sBC  
    } |Mb{0mKb  
k_7m[o  
    template < typename T1, typename T2 > 1p}H,\o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #dZs[R7h  
      { = wD#H@h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9lb?%UFe  
    } PR@6=[|d  
} ; >5CK&6  
o]<Z3)  
M`cxxDj&j  
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 2`4m"DtA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J#(AX6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i1B!oZ3q  
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。 O-(V`BZe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !/}3/iU  
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。。。 p3M!H2W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 " @D  
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) 4C*ywP  
下面是修改过的unary_op 8FuxN2  
)=5 &Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \l59/ZFan  
class unary_op O52 /fGt  
  { UMGiJO\yH  
Left l; Wlc&QOfF  
  ~7 i{~<?  
public : wEjinP$2  
4,)9@-|0R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I){4MoH.  
]}v]j`9m%  
template < typename T > 9nG^_.}|  
  struct result_1 HA,o2jZ?In  
  { ` g]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Af _4Z]F  
} ; sT)>Vdwf_  
/JR+WmO  
template < typename T1, typename T2 > b > D  
  struct result_2 t /+;#-  
  { \|,| )  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; al2lC#Sy  
} ; uBlPwb,V  
]X6<yzu&+l  
template < typename T1, typename T2 > Jq/itsg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %,T*[d&i  
  {  L8`v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x%EGxs;>^  
} MfL7|b)  
(ghI$oH  
template < typename T > \W*L9azr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dj\nsc@e3  
  { yNI0Do 2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'n'>+W:  
} c""&He4zp  
AT&K>NG  
} ; `DYhGk  
G Aj%o]}u  
gzs \C{4D  
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 wMVUTm  
好啦,现在才真正完美了。 NH/A`Wm  
现在在picker里面就可以这么添加了: cfIC(d  
l e/j!  
template < typename Right > p~w] ~\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  vD#U+  
  { kSz+UMC-7:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,`HweIq(  
} |]< 3cW+  
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。 E;a,].  
Gn2{C%  
j}uL  
=Kkqk  
?\Z pVL<>  
十. bind j.&dHtp  
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。 Q5ASN"_  
先来分析一下一段例子 e4z~   
DzpWU8j  
ia5%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NTu |cX\R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $}&a*c>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vFk@  
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。 )k(K/m  
我们来写个简单的。 Y+"1'W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o ]*yI[\  
对于函数对象类的版本: Jinh#iar  
SMZ*30i  
template < typename Func > TDo)8+.2 z  
struct functor_trait 2_w pj;E  
  { C98F?uo%Q  
typedef typename Func::result_type result_type; E>_Rsw *  
} ; M+&~sX*a  
对于无参数函数的版本: |XB<vj07G  
8w:ay,=  
template < typename Ret > J,W $\V]p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5ngs1ZF@  
  { &4OJJ9S  
typedef Ret result_type; !}6'vq  
} ; gfggL&t(  
对于单参数函数的版本: "e-Y?_S7R8  
@{@b^tk  
template < typename Ret, typename V1 > h{)m}"n<R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e`0C0GaP  
  { j/TnKO  
typedef Ret result_type; 51ViJdZ  
} ; vGi<" Sn7  
对于双参数函数的版本: oZ2:%  
~3s ?.[}d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y^]n>X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o`CM15d*7o  
  { RFbf2s\t  
typedef Ret result_type; ;}Jv4Z  
} ; {gzQ/|}#z-  
等等。。。 I;@q`Tm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tpS gbGzp  
9Buss+K?/h  
template < typename Func > ]2-Qj)mZ]  
struct func_return jsAx;Z:QT  
  { QDxs+<#  
template < typename T > N #v[YO`.  
  struct result_1 I q|'#hs  
  { ,9y6:W%5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b,Eq-Z;  
} ; T}!9T!(HdF  
H {=]94  
template < typename T1, typename T2 > q&:7R .Ci  
  struct result_2 fExFpR,`  
  { 76T7<.S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~;oXLCL0})  
} ; SXsszb:_  
} ; B}04E^  
ILCh1=?{9r  
V n_&q6Pa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f8-`bb  
x6K_!L*Fx]  
template < typename Func, typename aPicker > 2Ug_3ZuU  
class binder_1 fOMaTnm'  
  { h_ t`)]-  
Func fn; 3fLdceT  
aPicker pk; % (h6m${j  
public : ;^:8F  
k:n{AoUc  
template < typename T > L/fXP@u  
  struct result_1 ;*rGZ?%*  
  { 5%D`y|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J-+mdA  
} ; Dh^l :q+c  
7y^)n<'co  
template < typename T1, typename T2 > npeL1zO-$  
  struct result_2 O$z"`'&j#  
  { -)%\$z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >yc),]1~  
} ; (w-"1(  
K cex%.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *ssw`}yE'  
C1A  X  
template < typename T > #TUm&2 +V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yPfx!9B  
  { yuC"V'  
  return fn(pk(t)); `/1rZ#  
} Q:) 4  
template < typename T1, typename T2 > nGGw(6c%>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mqeW,89  
  { ();Z,A  
  return fn(pk(t1, t2)); J4]"@0?6  
} Hd4 ~v0eS  
} ; iM!V4Wih6  
V@+sNM  
7Vf XE/  
一目了然不是么? XSx!11  
最后实现bind 4+qo=i  
&5jc &CS  
I!F&8B+|  
template < typename Func, typename aPicker > s]yZ<uA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3B[tbU(  
  { dDiy_Q6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &pl)E$Y  
} <.g)?nj1  
<Y /3U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xe OfofC(l  
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。 @/aJi6d"^E  
bHq.3;  
十一. phoenix ,h5 FX^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *} *HXE5  
,PpVZq~  
for_each(v.begin(), v.end(), Y<^Or  
( a%y*e+oM  
do_ NjS<DzKhK  
[ {<IHiB35q  
  cout << _1 <<   " , " gT[]"ZT7  
] 6jMc|he  
.while_( -- _1), gRs @T<k2  
cout << var( " \n " ) %>nAPO+e  
) F6{ O  
); _0[s]  
QBmARQ  
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: kK/>,Eg  
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 Lniz>gSc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;U0w<>4L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J}Z\I Y,  
uYFy4E3  
%b pQ=  
template < typename Cond, typename Actor > Hv"qRuQ?[  
class do_while O&CY9 2)Lk  
  { ER`;0#3[9u  
Cond cd; B*`[8kb,  
Actor act; !K.)Qr9V  
public : @B)5Ho  
template < typename T > <YG 42,N  
  struct result_1 /L`qOr2E  
  { i @M^l`w  
  typedef int result_type; 0kp{`3ce  
} ; L$Xkx03lz>  
}lkU3Pf1U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A;xH{vo{  
W)2k>cS  
template < typename T > KVC18"|f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aB&a#^5CI  
  { )WkN 34Q  
  do .$&vSOgd(  
    { nFwg pT  
  act(t); 6[Mu3.T  
  } Kr<a6BEv5  
  while (cd(t)); ;Uypv|xX  
  return   0 ;  fsKZ  
}  ^AwDZX  
} ; 'cN3Vv k  
9$sx+=(  
[2!?pVI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *[3tGiUJ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 fn//j7 j  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 sEb*GF*.V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 lR ZuXo9<  
下面就是产生这个functor的类: /jc; 2  
){J,Z*&  
uq!d8{IMu  
template < typename Actor > 27JZwlzZ  
class do_while_actor /u"K`y/*j\  
  { /KgP<2p  
Actor act; '8^>Z.~V  
public : fQfd1=4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5'rP-z~ u  
7?Twhs.O  
template < typename Cond > GKXd"8z]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wx/*un%2  
} ; aH$DEs  
Xj6?,J  
|dqAT.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K}dvXO@=|c  
最后,是那个do_ D<4cpH  
t] G hONN  
bmRp)CYd  
class do_while_invoker XJ1<!tl  
  { Vg`32nRN  
public : yD^Q&1  
template < typename Actor > c_6~zb?k+m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;3O=lo:$~  
  { ^hwTnW9Z1:  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;`Wh^Qgi  
} }@A{'q5y  
} do_; V*+Z=Y'  
IDt7KJ@hc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @ ojV8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &~N@M!`Dn  
最后来说说怎么处理break和continue Q$S|LC  
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。 fXx !_Z  
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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