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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bJQ5- *F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H96BqNoO  
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, 8K \'Z  
jWH{;V&ZV  
qQfqlD<  
qwq/Xcv  
  class filler nG"tO'J6  
  { _0'm4?"  
public : {$EH@$./  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =n@F$/h  
} ; \Fj5v$J-  
#TMm#?lC  
yicO!:bM  
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: J\het 2?\  
<eB<^ &nd  
&w+;N5}3  
9[cp7 Rcb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .6>  hD1'  
Ua):y) A  
^"3\iA:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9 YP*f  
*)limqe3"$  
M]}l^ m>L  
kTnOmA w  
二. 战前分析 T}C2e! _O  
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。 ^vJ"-{  
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 `AWy!}8  
6}ce1|mkg/  
<&4nOt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "mP&8y 9F  
  /* --------------------------------------------- */ "r u]?{v  
vector < int *> vp( 10 ); JkZ50L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UQ/qBbn  
/* --------------------------------------------- */ v @:~mwy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Mr-DGLJ  
/* --------------------------------------------- */ =WC-Sj{I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z9[[C^C  
  /* --------------------------------------------- */ {3VZ3i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rj^7#,993  
/* --------------------------------------------- */ wMGk!N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M :V2a<!c  
nSS>\$  
oBr.S_Qe  
#?dUv#  
看了之后,我们可以思考一些问题: $[g_=Z  
1._1, _2是什么? "NDxgJ%J35  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :- ?Ct  
2._1 = 1是在做什么? 'Y.Vn P&H  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 u_PuqRcs  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `-_N@E1'>  
,|+Gls  
Y2C9(Zk U  
三. 动工 h4/X 0@l`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VU|;:  
TI=h_%mO  
b;#\~( a  
cq*=|m0}Z  
template < typename T > scW'AJJq  
class assignment h>alGLN>  
  { ,w{m3;]_%  
T value; X eoJ$PfT  
public : @wp4 |G  
assignment( const T & v) : value(v) {} z% 1{  
template < typename T2 > &-%X:~|:X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a8$kNtA  
} ; n-o3  
,LZX@'5  
M"{uX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *f5l=lDOB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w%dL 8k  
jTb-;4 N'  
p_{("zQ  
[Il~K  
  class holder 2 -Xdoxw  
  { f?56=& pHY  
public : N j4IQ<OV  
template < typename T > C5W>W4EM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 15{Y9!  
  { WKmbNvN^  
  return assignment < T > (t); Xl_Uz8Hp  
} DNkWOY#{  
} ; PXzT6)  
e-5?p~>  
w,1Ii}d9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: C+{l7QT$t  
xd-XWXc  
  static holder _1; i)ASsYG!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N^w'Hw0  
|J0Q,F]T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,xI%A, (,;  
而不用手动写一个函数对象。 AoaN22  
;AJTytE>%  
a l&(-#1  
9\;|x  
四. 问题分析 ?!VIS>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。 =~KsS }`1,  
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。 i/So6jW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <spZ! #o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :-`7Q\c}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 " =] -%B  
a`(a)9i  
五. 问题1:一致性 $2~\eG=u H  
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?| X"fh@.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kcie}Be  
Q,h7Sk*  
struct holder *i{Y9f8  
  { JRMM?y  
  // A@*:<Hs%  
  template < typename T > _c$9eAe  
T &   operator ()( const T & r) const +;}#B~:  
  { 'CZa3ux  
  return (T & )r; YW \0k5[  
} 7Q w|!  
} ; mo{MR:>)  
6 15s5ZA  
这样的话assignment也必须相应改动: CzCQFqXI  
Sn4[3JV$l  
template < typename Left, typename Right > hwN?/5  
class assignment Wo~vhv$E  
  { G` fC/Le  
Left l; >gwz,{  
Right r; vsWHk7 9  
public : *=V7@o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &N~ZI*^  
template < typename T2 > ps .]N   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :j')E`#   
} ; h7*W *Bd  
cKb)VG^  
同时,holder的operator=也需要改动: ##Q/I|  
=0;}K@(J  
template < typename T >  c gzwx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /&F,V+x  
  { n+lOb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \)K^=jM  
} DrnJ;Hi"  
%>-@K|:gS  
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。 OouPj@r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1&;QyTN  
\<}&&SuH  
return l(rhs) = r; #P]#9Ty:  
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。 ?pgG,=?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'XY`(3q  
uZfnzd)c  
template < typename Tp > ZxV"(\$n  
class constant_t MX4]Vpv  
  { / XnhmqWm%  
  const Tp t; k+I}PuG  
public : O+ }qQNe<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OGl$W>w1  
template < typename T > lEHzyh}2k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?4H i-  
  { .h0b~nI>>  
  return t; [mEql,x3  
} O6IB. >T  
} ; /Uo y/}!  
"#(T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EkGQ(fZ1|  
下面就可以修改holder的operator=了 *tm0R>?!  
6JKqn~0Kk  
template < typename T > c@v{`d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u7?$b!hG^C  
  { 6mKjau{r_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J'N!Omz  
} | 9~GM  
}$bF 5&  
同时也要修改assignment的operator() fN'HE#W1Xa  
sKlDu  
template < typename T2 > ^ bEc6`eE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5) -~mW y  
现在代码看起来就很一致了。 E ;<l(.Ar  
i1S>yV^l  
六. 问题2:链式操作 Qt vYv!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z{Mr$%'EY  
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。 wn)JXR  
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。 sZW^ !z  
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。 * S=\l@EW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;j4?>3  
`'V4PUe  
template < typename T > qhT@;W/X  
struct result_1 X^WrccNX  
  { 5Hcf;P7   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +[5.WC7J  
} ; ss5 m/i7  
Yv:55+e!|  
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: v%fu  
;A#`]-i C  
template < typename T > =zyC-;r!  
struct   ref byv[yGa`  
  { 1UKg=A-q  
typedef T & reference; /% N r?V  
} ; H"qOSf{  
template < typename T > / ~^rr f  
struct   ref < T &> Offu9`DiZ  
  { Nj?/J47?,  
typedef T & reference; )HX|S-qRU=  
} ; F$[ U|%*  
L:9F:/G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r3>i+i42  
ZcaX'5} !S  
template < typename T > [o?* "c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6H'HxB4  
  { ;X?mmv'  
  return l(t) = r(t); hcyM6:}  
} B9wPU1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 s M+WkN}{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &B|D;|7H  
mQY_`&Jq  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *W kIq>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V =-WYu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rta:f800z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mb]rY>B4  
最后的布局是: c_V;DcZ  
                Add ^.>jG I%rB  
              /   \ Yh>]-SCw  
            Divide   5 ?yj6CL(,  
            /   \ U{VCZ*0cj  
          _1     3 TYQwy*  
似乎一切都解决了?不。 !&"<oPjr+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 PK"c4>q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #b~JDO(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: bP^Je&nS*  
:duo#w"K  
template < typename Right > B` k\EL'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1n@8Kv  
Right & rt) const 2"B_At  
  { 0D&t!$Ibf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -UD\;D?$  
} ?|39u{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %wSj%>&-R  
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。 3%E74 mOcD  
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。 B:+6~&,-  
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。 GxKqD;;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。 D)d~3`=#  
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? B4mR9HMh  
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: Q^#;WASi  
IqD_GL)Ms  
template < class Action > QI3Nc8t_2  
class picker : public Action W]5USFan  
  { V7Mh-]  
public : 1+U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kJ Mf  
  // all the operator overloaded [!U?}1YQ  
} ; YE9,KVV;$n  
nTz6LVF  
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。 /\W Qx e  
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: U~ck!\0&T  
r9ww.PpNk#  
template < typename Right > $n^gmhp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^)W[l!!<)  
  { T"0,r $3:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KFFSv{m[  
} Y14W?|KOB  
:P(K2q3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p f_mf.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Z>^pCc\lH  
Ix(><#P  
template < typename T >   struct picker_maker HVC >9_:]  
  { ME=/|.}D<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rh>}rGvCUN  
} ; hjQ~uqbg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]hbyELs  
  { }ga@/>Sl&  
typedef picker < T > result; C(K; zo*S(  
} ; wW/7F;54  
($~RoQ=0S  
下面总的结构就有了: xSBc-u#< G  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 iIP8`! O  
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。 >~Qr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ubmrlH\d  
至此链式操作完美实现。 kGN+rHo   
+a*^{l}AST  
NmSo4Dg`U  
七. 问题3 [u._q:A  
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。 uy}%0vLo  
D11F.McM  
template < typename T1, typename T2 > s\P2Bp_{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "5,   
  { "hdvHUz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tu5*Qp\  
} >(snII  
=k oSUVO0  
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: mSo_} je(  
O/!bG~\Y  
template < typename T1, typename T2 > (X?/"lC)  
struct result_2 c-Pw]Ju  
  { ru7RcYRq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :(H>2xS,s  
} ; %/rMg"f:  
>B>CB3U  
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? {iq3|x2[:  
这个差事就留给了holder自己。 YQS5P#  
    =Z+nX0qF  
RAp=s  
template < int Order > 0V!l,pg  
class holder; &< !Ufa&  
template <> T_lsGu/  
class holder < 1 > ^7.h%lSg  
  { .%82P(  
public : >G'SbQ8  
template < typename T > )nd\7|5#  
  struct result_1 wm+})SOX9  
  { Kb^>-[Yx  
  typedef T & result; mB0l "# F  
} ; ~QZ"Z tu  
template < typename T1, typename T2 > NzW`B^p  
  struct result_2 :#lIx%l  
  { /NFz4h =>  
  typedef T1 & result; fkSwD(  
} ; Ia'ZV7'  
template < typename T > U-^[lWn[@4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MJ\eh>v&  
  { o5n^!gi4  
  return (T & )r; Gx 72  
} l)-Mq@V  
template < typename T1, typename T2 > wI5Yn h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #YSF&*  
  { h},oF!,  
  return (T1 & )r1; SI6B#u-i  
} P6Mhbmt9*  
} ; zW8*EE+,  
o-cAG{.WC  
template <> _|''{kj(  
class holder < 2 > i7LJ&g/)  
  { T,_(?YJW  
public : Ap$y%6  
template < typename T > k'X;ruQ:tF  
  struct result_1 wJlX4cT4YV  
  { X o{`]  
  typedef T & result; dC<LDxlv  
} ; "<i SZ  
template < typename T1, typename T2 > vJ`.iRU|  
  struct result_2 ]/cd;u  
  { )J(q49  
  typedef T2 & result; U,Mx@KdV  
} ; -xD*tf*  
template < typename T > 5yVkb*8HS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^JR;epVJ  
  { 90xk$3(  
  return (T & )r; ai*b:Q  
} nmjm<Bu  
template < typename T1, typename T2 > jtm?z c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ueG|*[  
  {  oK 9'  
  return (T2 & )r2; z}Jr^>  
} =xianQ<lK  
} ; jKIc09H|  
e &9F\e  
_KD5T4FZR  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xdy^ ^3"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gX5&d\y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ov82ibp_1  
 8%RI7Mg  
return l(i, j) = r(i, j); W >(vYU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Cz^Q5F`  
Bf4%G,o5  
  return ( int & )i; kJ)gP2E  
  return ( int & )j; [XlB<P=|>  
最后执行i = j; _w ]4~V9  
可见,参数被正确的选择了。 YW; Hk1  
;,O fJ'q^  
C0x "pO7  
"?.~/@  
#Tp]^ n  
八. 中期总结 1MA@JA:T  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: f0Hq8qAF;^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5c -N0@\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,,=apyr#&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @\Js8[wS9@  
=fyyqb 4  
8)0 L2KL'  
sY;lt.b  
t"s5\;IJ  
CV.+P-  
九. 简化 :]eb<J  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?$%%Mp(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (xyS7q]m  
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: I+,SZ]n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^lO76Dz~a  
  +-*/&|^等 M1u{A^d.Z  
2. 返回引用。 b7h+?!H]R  
  =,各种复合赋值等 Ttv9" z  
3. 返回固定类型。 ;6DnId2Zh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S_8r\B[>P  
4. 原样返回。 5 d ;|=K  
  operator, 0\a8}b||  
5. 返回解引用的类型。  U w Eiz  
  operator*(单目) KAb(NZK  
6. 返回地址。 6f] rQ9  
  operator&(单目) .RRlUWu  
7. 下表访问返回类型。 .2X2b<%)  
  operator[] Q_}/ Pn$1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q a!RH]B3  
  operator<<和operator>>  wRVD_?  
wq72% e  
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。 Zg $Tf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FDLd&4Ex  
8B@J Fpg^  
template < typename Left > ]C *10S`  
struct value_return ndOfbu;mf  
  { \p6 }  
template < typename T > c#\-%h  
  struct result_1 GNghB(  
  { 6GKT yN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6ojo##j  
} ;  `$-lL"  
%3,xaVN  
template < typename T1, typename T2 > "=A|K~b  
  struct result_2 3A R%&:-  
  { ahp1!=Z-=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $Sb@zLi)  
} ; 37K U~9-A  
} ; 3'@&c?F ye  
v&2+'7]w r  
ve%l({  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .&(8(C  
{8ECNQ[]  
下面我们来剥离functor中的operator() g8Aj `O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (rMZ  
"%kG RHq  
return l(t) op r(t) IHVMHOq}'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]BfR.,,  
return op l(t) M c@GH  
return op l(t1, t2)  h,hL?imD  
return l(t) op f+^c@0que  
return l(t1, t2) op &(0N.=R  
return l(t)[r(t)] ^;64!BaK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Jy`G]]?  
k.{G&]r{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: LJ l1v  
单目: return f(l(t), r(t)); 1 mHk =J~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @tQ2E}psP,  
双目: return f(l(t)); /Tcb\:`9  
return f(l(t1, t2)); 7*g(@d  
下面就是f的实现,以operator/为例 zf7rF}  
M1gP R  
struct meta_divide Fd}<Uote3  
  { wXcMt>3  
template < typename T1, typename T2 > fOJj(0=y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vo H4  
  { `rq<jtf+  
  return t1 / t2; Fu mn9  
} 3z$HKG  
} ; j aD!  
*XOS.$zGz  
这个工作可以让宏来做: Y 0]Kl^\A  
?d#Lr*m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w. vY(s  
template < typename T1, typename T2 > \ W'd/dKU x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6s&qZ+v-  
以后可以直接用 p/4S$ j#Tn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7Qt2gf  
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}(=?}+  
(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。。。) KKV)DExv?  
SUo^c1)G  
)I?RMR  
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 a2[ 8wv1  
yX3PUO9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O<bDU0s{M  
class unary_op : public Rettype B6(h7~0(<  
  { /AoVl'R  
    Left l; 2[XltjO  
public : sb`&bA;i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /5jKX 5r  
::0aY ;D2  
template < typename T > xa' nJ"f;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ws. ?cCTpt  
      { .Dc28F~t  
      return FuncType::execute(l(t)); Q;=6ag'  
    } |x*{fXdMhr  
P4i3y{$V  
    template < typename T1, typename T2 > F ZM2   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /cM 5  
      { 5DmCxg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ck:#1-t8{  
    } _w\Y{(k  
} ; _r~!O$2  
5XI;<^n2  
xGwTk  
同样还可以申明一个binary_op VjC*(6<Gj  
+SO2M|ru&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > };i&a%I|  
class binary_op : public Rettype Zlr{L]c  
  { j!6elzg  
    Left l; hEVjeC  
Right r; 8e]z6:}'E  
public : :U!'U;uQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >6*(}L9  
_{[k[]  
template < typename T > |= tJ|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y{@P 1{  
      { Y;'VosTD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hN Z4v/  
    } ;Fx')  
e$ThSh\+(  
    template < typename T1, typename T2 > TP{>O%b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C}n[?R  
      { _!CK   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i,mrMi c#  
    } /'R UA  
} ; c-[Q,c  
b24NL'jm  
_8,vk-,'  
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 A2}Z *U(;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fBHkLRFH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CPc"  
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。 IyrZez  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l81&[  
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。。。 Y&oP>n! ei  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [ c ~LY4:  
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) VQ1?Db(_2  
下面是修改过的unary_op ,:0Q1~8  
/Ki0+(4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XR{5]lKt_  
class unary_op dH ^b)G4  
  { se<i5JsSV  
Left l; Y{%4F%Oy  
  8+*g4=ws  
public : :6 Hxxh  
5W?yj>JR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y|hzF:ll  
<7vIh0  
template < typename T > ?F?\uC2)'  
  struct result_1 ZTQ$Ol+{ q  
  { w,M1`RsK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [(D}%+2   
} ; *b$z6.  
a -z23$3  
template < typename T1, typename T2 > 4f@havFIJ  
  struct result_2 bqZ?uvc3  
  { vR6^n~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N}8HK^n*  
} ; 1A|x$j6m  
#U ",,*2  
template < typename T1, typename T2 > oiTMP`Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xWC\954  
  { '_TJ"lOZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _|^&eT-u  
} ;[WSf{k  
?L<UOv7;t  
template < typename T > s8f3i\1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P+*rWJ8gQ  
  { bWX[<rh'  
  return OpClass::execute(lt(t)); bMK#^ZoH  
} ,p[\fT($]  
T!=20!I  
} ; 0I(GB;E  
[B2>*UPl  
r|JiGj^om  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S5*~r@8h  
好啦,现在才真正完美了。 94qHY1rp  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0%A(dJA6  
_Cv[`e.  
template < typename Right > }C`}wS3i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^ RcIE (  
  { 0aTEJX$iZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !SO$k%b}!  
} W[1f]w3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YaY;o^11/  
ig.6[5a\  
:N+#4rtgUY  
!Z+*",]_  
UuOLv;v  
十. bind ?|Q5]rhs  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 XW&8T"q7  
先来分析一下一段例子 HYI1 o/}  
#T$'.M  
7fN&Q~.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z`xz~9a<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 li 3PR$W V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r 0?hX  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {-v\&w  
我们来写个简单的。 08K.\3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +EiUAs~H  
对于函数对象类的版本: G0 nH Z6  
. tH35/r  
template < typename Func > eJ=Y6;d$  
struct functor_trait |S>J<]H p  
  { ,Zcx3C:#  
typedef typename Func::result_type result_type; LO$#DHPt  
} ; ,# jOf{L*  
对于无参数函数的版本: Z:B Y*#B  
Cs1%g  
template < typename Ret > Kz3h]/A.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 21/a3Mlx#  
  { O%++0k;  
typedef Ret result_type; N5w]2xz!  
} ; G5QgnxwP2  
对于单参数函数的版本: C!/8e (!N  
iz  GaV[  
template < typename Ret, typename V1 > wkZ2Y-#='  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k+Ma_H`  
  { vu.S>2Wv  
typedef Ret result_type; MBYD,v&  
} ; 9J;H.:WH  
对于双参数函数的版本: 1(;33),P8  
++{+ #s6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [>Kxm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _qzo):G.s  
  { :J4C'N  
typedef Ret result_type; %wjU^Urya  
} ; LN6JH!  
等等。。。 z`r4edk3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .&yWHdQC:  
wmcp`8w.  
template < typename Func > EPd.atA  
struct func_return O*n%2Mam  
  { -ZoOX"N}  
template < typename T > vVN[bD<  
  struct result_1 +!V%Q  
  { OB  i!fLa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f+*2K^B  
} ; dBq,O%$oq  
ohtn^o;C}  
template < typename T1, typename T2 > 36Z`.E>~L  
  struct result_2 fi4/@tV?$L  
  { &qI5*aQ8T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "$"mWF-  
} ; <ZvPtW  
} ; !RUo:b+  
\utH*;J|x  
BiLreZ~"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rnBeL _8C  
[ MXXY  
template < typename Func, typename aPicker > [Z G j7  
class binder_1 ;o@`l$O   
  { "N/K*  
Func fn; Joo)GIB  
aPicker pk; +p}Xmn  
public : ;WAu]C|  
Z!i'Tbfn  
template < typename T > K$vRk5U  
  struct result_1 Pk]9.e1_  
  { !<PTsk F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zr9Pm6Rl  
} ; }N9a!,{P=b  
!9cPNIi  
template < typename T1, typename T2 > l45F*v]^  
  struct result_2 ;3}b&Z[N]  
  { K~%5iVO~\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WIl S^?5I<  
} ; xENA:j?kF  
%7wzGtM]ps  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~9;mZi1-  
XN%D`tbvJ  
template < typename T > vgZPDf|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e14 Q\  
  { Sh6 NgO  
  return fn(pk(t)); Y tj>U  
} 54_m{&hb  
template < typename T1, typename T2 > .z7f_KX^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vjWgR9 4/{  
  { evk <<zi  
  return fn(pk(t1, t2)); F+-MafN7Y  
} HY#("=9< h  
} ; 9.}3RAB(cv  
'~=xP  
^w}Ib']X  
一目了然不是么? >(Ddw N9l  
最后实现bind o%Q'<0d  
?UIb!k>  
;b2>y>?[  
template < typename Func, typename aPicker > Y{{,62D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `b$I)UUm  
  { Jq@LZ2^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r2`?Ta  
} 1fG@r%4  
cl8Mv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x6P^IkL:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 j}Mpc;XOc  
cW>`Z:6{K  
十一. phoenix +eat,3Ji  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: duTSU9  
^U1 +D^AJ  
for_each(v.begin(), v.end(), 9$t@Gmn  
( /;[')RO`  
do_ FpYoCyD}  
[ u(qpdG||7  
  cout << _1 <<   " , " ba.OjK@  
] A]slssE+  
.while_( -- _1), 7] H4E.(l  
cout << var( " \n " ) }zLE*b,  
) B W1O1zIh\  
); z#ET-[ I  
svII =JB  
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: WocFID:b  
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 q\G@Nn^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tp0*W _<4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R 1\]Y  
S|i //I%_  
`8*$$JC  
template < typename Cond, typename Actor > QX/`s3N  
class do_while O5"80z38[  
  { 'McVaPav  
Cond cd; qz):YHxT]n  
Actor act; -R]S)Odml  
public : dzap]RpB  
template < typename T > QUO?q+  
  struct result_1 36z{TWF  
  { ~M=`f{-$K  
  typedef int result_type; s4\2lBU?  
} ; HvU)GJ u b  
[ CY=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} USY^ [@o[f  
mv_-|N~  
template < typename T > tVwN92*J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YrX{,YtiX  
  { zn/b\X/  
  do h|XLL|:  
    { xJF}6yPm@  
  act(t); V.~C.x  
  } _kJW/3eE  
  while (cd(t)); H@BU/{  
  return   0 ; m7NrS?7  
} -%>.Z1uj  
} ; Fq #;  
(xlA S  
}?=4pGsI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FdM xw*}  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7Un5Y[FZo  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 z*OQ4_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ewp&QH4  
下面就是产生这个functor的类: ff.;6R\  
9e'9$-z  
aW7)}"j4  
template < typename Actor > H<bB@(i  
class do_while_actor ad'C&^o5  
  { wU)vJsOq  
Actor act; iBy &#^  
public : J#jx)K!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;_?RPWZ;MO  
B3-;]6  
template < typename Cond > [{cMEV&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ucgp=bye  
} ; eBxOa  
DW.vu%j^[  
pZO`18z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QzX|c&&>u2  
最后,是那个do_ 3( `NHS~h  
KiO1l{.s8n  
Gs)2HR@>  
class do_while_invoker p:CpY'KV_  
  { YQ#o3 sjs  
public : X!ad~bt  
template < typename Actor > !pG_MO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wSd o 7Lb  
  { ?^z.WQ|f@  
  return do_while_actor < Actor > (act); mq*Efb)!  
} 1Wy0#?L  
} do_; t/L:Y=7w  
=TG[isC/F9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |ZuS"'3_w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XlHt(d0h  
最后来说说怎么处理break和continue v6q oH)n  
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。 m C &*K  
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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