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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F4P=Wz]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |\HYq`!g%7  
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, ~Te9Lq|  
WUC-* (  
'eM90I%(  
^Rel-=Z$B  
  class filler ^{ Kj{M22  
  { rTJ='<hIy  
public : wEQ7=Gyx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M<Gr~RKmAn  
} ; V)pn)no'V  
i|`b2msvd  
Sf_q;Ws  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 24Y8n  
8S8^sP  
[{s 1= c  
R,3E_me"}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iCz0T,  
t=-t xnlr<  
nqp:nw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /mdPYV  
jCJbmEfo9@  
<5 Ye')+  
B~%'YQk  
二. 战前分析 O?p8Gjf  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g&79?h4UXQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 th!$R  
bHJKX>@{  
>rbHpLm1`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8Ce|Q8<8]  
  /* --------------------------------------------- */ ujlIWQU2mo  
vector < int *> vp( 10 ); $`KddW0_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KC"#  
/* --------------------------------------------- */ ,H_b@$]n8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7m4gGkX#r  
/* --------------------------------------------- */ 4yZ'+\ +I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E?VPCx  
  /* --------------------------------------------- */ 0r4,27w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &1=Je$,  
/* --------------------------------------------- */ k!&G ;6O-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |igr3p5Fw  
Z$UPLg3=;_  
bCV3h3<  
TO(2n8'fdO  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZsgJ6 Y  
1._1, _2是什么? ( M > C  
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。 S1Z~-i*w  
2._1 = 1是在做什么? %i!=.7o.  
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。 .Lwp`{F/  
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。 .J/x@  
|JUb 1|gi  
:Dh\  
三. 动工 "w PA;4VQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: miWPLnw=L  
:,<G6"i  
^#6"d+lp  
&Zxo\[lP  
template < typename T > d9j+==S <  
class assignment J|O=w(  
  { 8fG$><@  
T value; bqo+ b{i\  
public : %=ZN2)7{  
assignment( const T & v) : value(v) {} b]-~{' +  
template < typename T2 > F!>92H~3G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t; 3n  
} ; G}2DZ=&>'  
\n&l  
iY|zv|;]=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {r.KY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BzVF!<!  
'7Ad:em  
A^m]DSFOO  
^| b]E  
  class holder ZqDanDM  
  { vb&1 S  
public : z: ;ZPSn  
template < typename T > TO,XN\{y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o@6hlLr  
  { gv6}GE  
  return assignment < T > (t); Zb \E!>V  
} IIZu&iZo\  
} ; _`oP*g =  
hc2AGeZr  
@Sik~Mm_h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y ~PW_,  
3d1$w  
  static holder _1; =do*(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HsF8$C$z  
! R b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (plsL   
而不用手动写一个函数对象。 E43Gk!/|(  
\*wQ%_N5  
~ z< &vQ=  
#`g..3ey  
四. 问题分析 u|.c?fW'3  
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。 EgYM][:UU  
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。 M0B6v} ^H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^(Y}j8sj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \68x]q[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @nh* H{  
z PW[GkD  
五. 问题1:一致性 7_=7 ;PQ<  
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?| Ar;uq7c,G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q2$-U&  
V[Z^Z  
struct holder 1#Ls4+]5  
  { 03%`ouf  
  // 7])cu>/  
  template < typename T > J2KULXF  
T &   operator ()( const T & r) const lI)RaiMr=  
  { pv}k=wqJ1  
  return (T & )r; t+H=%{z  
} dj;Zzt3  
} ; ZH1W#dt`[  
3iKy>  
这样的话assignment也必须相应改动: Ala~4_" WL  
+,g"8&>  
template < typename Left, typename Right > ^xNs^wC.  
class assignment mDCz=pk)  
  { :xBG~D  
Left l; YKWiZ  
Right r; z{>p<)h  
public : +A!E 6+'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c; MF  
template < typename T2 > Li?_P5+a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &*e(  
} ; ycPGv.6  
qH8d3?1XO  
同时,holder的operator=也需要改动: TwaK>t96[  
,Fv8&tR  
template < typename T > _MI8P/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4PcsU HR  
  { NDqvt$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AB:JXMyK  
} Dp8`O4YC  
O'WB O"  
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。 y8!#G-d5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #Bih=A #  
k$NNpv&;d  
return l(rhs) = r; 3= q,k<=L  
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。 y-1!@|l0:6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J^Mq4&  
v90)G8|q  
template < typename Tp > C&1()U  
class constant_t {\ P`-'C  
  { %x]8^vze  
  const Tp t; h{5K9$9=  
public : r](%9Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =dp(+7Va  
template < typename T > 1FPt%{s3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %77X/%.Y  
  { z2 m(<zb  
  return t; I\8F.J1_  
} Jfe<$-$$7  
} ; Ed>Dhy6\r  
lG>,&(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !#[=,'Y  
下面就可以修改holder的operator=了 'LyEdlC]  
tx9;8K3  
template < typename T > p_g#iH!*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7C::%OF~7  
  { G%q^8#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [2l2w[7Rid  
} <aPbKDF~V  
Osk'zFiL<  
同时也要修改assignment的operator() WxrG o o^  
g2|qGfl{C  
template < typename T2 > gx55.}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xl]1{$1M  
现在代码看起来就很一致了。 !VzbNJ&'  
d siQ~ [   
六. 问题2:链式操作 oLh 2:c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _[:>!ekx  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 )UoF*vC(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ib,BYFKEW  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fK?/o]vq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "B34+fOur  
fp)%Cr  
template < typename T > [J-uvxD  
struct result_1 knS(\51A  
  { |Q\O% cb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VUF$,F9  
} ; h't! 1u  
n{1;BW#H  
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: <8,,pOb  
OBm#E}  
template < typename T > 1OOMqFn}L  
struct   ref 4]P5k6 nV  
  { ToXgl4:kd  
typedef T & reference; !VoAN5#;  
} ; R2` -*PZ_  
template < typename T > (]}52%~  
struct   ref < T &> v|K'M,E  
  { =U- w!uW  
typedef T & reference; zcrM3`Zh  
} ; Xk]:]pl4W  
/]@1IC{Lk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q/2(qD; u  
5nA *'($j  
template < typename T > "pa2,-&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \}p!S$`  
  { oWP3Y.  
  return l(t) = r(t); 0g{`Qd  
} j YVR"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。 ;NJx9)7<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cmu|d  
p\).zuEf.  
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 `m_ ('N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [(kC/W)!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QrSF1y'd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 , |lDR@  
最后的布局是: L8WYxJ k  
                Add :g~X"C1s  
              /   \ PZ[hH(EX  
            Divide   5 '&+5L.  
            /   \ _t7}ny[  
          _1     3 sWKe5@-o0  
似乎一切都解决了?不。 eJ"je@vvrK  
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。 f[s|<U^  
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。 gbvMS*KQz  
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: rFLm!J]  
wnr<# =,I'  
template < typename Right > ^Q9;ro*;ck  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]K!NLvz  
Right & rt) const +!JTEKHKH  
  { (l_/ HQ32  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5BAGIO<w  
} dZ6P)R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6Qw5_V^0o  
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。 Py^fWQ5I~%  
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。 +v{g'  
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。 |J^}BXW'^)  
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。 >2BWie?T  
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? H)rE-7(f!  
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: 9,J^tN@^  
/y-eVu6  
template < class Action > fP>~ @^  
class picker : public Action SF. Is=b  
  { vP @\"  
public : =6Q\78b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?igA+(.  
  // all the operator overloaded p*5QV  
} ; ~bnyk%S o  
VoG:3qN  
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。 T? e(m  
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: 2qgm(jo *y  
?qt.+2:  
template < typename Right > {^V9?^?d (  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C &~s<tcn  
  { hYSzr-)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pu0 <Clh  
} ~zO>Q4-k  
3IyNnm=u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0Bn35.K  
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。 0=erf62=  
w'Vm'zo  
template < typename T >   struct picker_maker ggL^*MV  
  { '?O_(%3F0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D3(rD]c0{  
} ; 'wT !X[jF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EFdo-.Ax  
  { Gv\:Agi  
typedef picker < T > result; j0uu* )Rk  
} ; u5O`|I@R  
S9kA69O  
下面总的结构就有了: N?j#=b+D  
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。 AV]7l}-  
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。 $VNj0i. Pr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nAT,y9&  
至此链式操作完美实现。 Q^} Ib[  
X6-;vnlKN  
ANuO(^  
七. 问题3 76eF6N+%}t  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 TJ_pMU  
qx f8f  
template < typename T1, typename T2 > Wo2W/{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @aC9O 9|~  
  { E5QQI9ea  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZGsI\3S  
} y"T(Unvc  
&\m=|S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,p)Qu%'  
9NC?J@&B  
template < typename T1, typename T2 > <X "_S'O  
struct result_2 ,TlYQ/j%h  
  { 1haNpLfS>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o XFo  
} ; pQCocy  
PR3&LI;B*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4'# ?"I  
这个差事就留给了holder自己。 OVUJiBp  
    9$s~ `z)  
4o3TW#  
template < int Order > 77H"=  
class holder; :um]a70  
template <> rGm xK|R  
class holder < 1 > z]HaE|j}S  
  { dGG8k&  
public : bZlKy`Z  
template < typename T > z2U^z*n{  
  struct result_1 MRN=-|fV^  
  { :-tMH02c  
  typedef T & result; .r~M7 I  
} ; k@|Go )~  
template < typename T1, typename T2 > ESmWK;7b  
  struct result_2 @bF4'M  
  { ni?5h5-  
  typedef T1 & result; ^ ^T xx  
} ; RMs+pN<5  
template < typename T > Ny5$IIF e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %V|n2/O Y  
  { /2>.*H_2  
  return (T & )r; NnRX0]  
} ~s2la~gu  
template < typename T1, typename T2 > &cZl2ynPi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a\B'Qe+  
  { -8Q}*Z  
  return (T1 & )r1; ~v6]6+   
} i9eE/ .  
} ; ]{ir^[A6  
Cs'<;|r(  
template <> 821;;]H  
class holder < 2 > !,9 ;AMO -  
  { ")Qhg-l  
public : ;5tQV%V^Q  
template < typename T > (>C$8)v  
  struct result_1 N oRPvFv  
  { fL~@v-l#~  
  typedef T & result; !g4u<7  
} ; 0b}.!k9  
template < typename T1, typename T2 > *h M5pw  
  struct result_2 _)ZxD--Qg  
  { ;T :]?5W!  
  typedef T2 & result; VQ8Q=!]  
} ; 4u= v  
template < typename T > 2= zw !  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,t +sw4  
  { ,}/6Za  
  return (T & )r; Gz:ell$  
} Slv91c&md,  
template < typename T1, typename T2 > c2wgJH!g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c0Yc~&RF  
  { \: Q)X$6  
  return (T2 & )r2; -"6Z@8=  
} ttA'RJ  
} ; &AnWMFo  
p^)w$UL}}  
'fPDODE  
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> >。 u]Z;Q_=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7O,!67+^~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e.WKf,e"X  
uxlrJ1~M  
return l(i, j) = r(i, j); v}TFM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /vs79^&  
(,D:6(R7t  
  return ( int & )i; Xi0fX$-,  
  return ( int & )j; HcM/  
最后执行i = j; 5'/ff=  
可见,参数被正确的选择了。 ;)q"X>FMZe  
-8yN6 0|  
(_=R<:  
{uurLEe?  
3.6Gh|7  
八. 中期总结 1D1qOg"LE  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fZb}-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Gn^m541  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vZ1?4hG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X#tCIyK,nV  
Y|S>{$W  
V[0 ZNT&  
F *1w8+  
bnZ H  
nP_)PDTFp  
九. 简化 ART0o7B  
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。 BS3{TGn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y@rg_Paq  
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: 6+4SMf3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <c$rfjM+JU  
  +-*/&|^等 iKu4s  
2. 返回引用。 #, h0K  
  =,各种复合赋值等 W3jwc{lj  
3. 返回固定类型。 c7D{^$L9 v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7^<6|>j4  
4. 原样返回。 3mhjwgP<nn  
  operator, i,wZNX  
5. 返回解引用的类型。 G5ShheZd  
  operator*(单目) u82(`+B  
6. 返回地址。 "s}Oeu[  
  operator&(单目) gYBMi)`RT  
7. 下表访问返回类型。 v.hQ 9#:  
  operator[] $HCgawQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *U- :2uf  
  operator<<和operator>> .DM-&P  
\h?6/@3ob  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @VQ<X4 Za  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l{*Ko~g  
_*E j3=u  
template < typename Left > tX6_n%/L  
struct value_return n=?wX#rEC#  
  { *fz#B/ _o  
template < typename T > |g'ceG-  
  struct result_1 3H|drj:KV  
  { ,(&Fb~r]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M 5$JBnN  
} ; I&`aGnr^^  
i,t!17M:  
template < typename T1, typename T2 > Ns]$+|  
  struct result_2 jig3M N  
  { bd H+M?k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z[@i=avPG  
} ; m\70&%v  
} ; a#l ytp  
rBOH9L  
gq@8Z AWn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *5{1.7  
~n! & ~  
下面我们来剥离functor中的operator() 11c\C Iu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1Vc~Sa  
_mJhY0Oc  
return l(t) op r(t) 6s'n r7'0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YRMe<upo  
return op l(t) jib pZ)  
return op l(t1, t2) &xZSM,  
return l(t) op `z$P,^g`  
return l(t1, t2) op UyFC\vQ  
return l(t)[r(t)] 4sW'pH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u%lUi2P2E  
kP'm$+1or  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: p:W{c/tV  
单目: return f(l(t), r(t)); efE=5%O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ":q+"*fy  
双目: return f(l(t)); *Ms&WYN-  
return f(l(t1, t2)); !2>@:CKX  
下面就是f的实现,以operator/为例 K-@\";whF  
"$D'gS oYe  
struct meta_divide 'Lw8l `7  
  { : dNJ2&kJ  
template < typename T1, typename T2 > Gpi_p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,Xr`tQ<@  
  { bI`JG:^b  
  return t1 / t2; bZr,jLEf  
} ?1zGs2Qs  
} ; ^;F5ymb3U  
9Ofls9]U  
这个工作可以让宏来做: 3SI0etVr  
g*`xEb= '  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O /:FY1  
template < typename T1, typename T2 > \ \w"~DuA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *K|ah:(r1\  
以后可以直接用 zR <fz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9gglyoZ%  
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 O;i0xWUh  
(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。。。) <EcxNj1  
D _ 1O4/  
Ji:<eRx)  
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 <1B+@  
[^7P ]olW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 42p1P6d  
class unary_op : public Rettype KV8<'g+2?  
  { qj `C6_?  
    Left l; |)C *i  
public : $rTb'8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8Lgm50bs  
S4?WR+:h  
template < typename T > jVZ<i}h0B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pf<yLT]  
      { |i #06jIq  
      return FuncType::execute(l(t)); =FI[/"476  
    } Jgg<u#  
l5~O}`gfh  
    template < typename T1, typename T2 > ml Cg&fnDB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1e7I2g  
      { ek U%^R<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (9kR'kr  
    } 3Pgokj   
} ; >\3\&[#"  
Ok|Dh;1_  
VIN0kRQ#  
同样还可以申明一个binary_op bar=^V)  
8ZqLG a]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3Zl:rYD?  
class binary_op : public Rettype  I8`$a  
  { nm& pn*1  
    Left l; /nuz_y\J  
Right r; ,hT.Ok={36  
public : k`A39ln7wu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -%gEND-AP  
eO(U):C2  
template < typename T > f$n5$hJlQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pqw<nyC.  
      { ^6R(K'E}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U*E)y7MY  
    } \G7F/$g  
awvP;F?q|  
    template < typename T1, typename T2 > @6UZC-M0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >T c\~l  
      { s;=C&N5g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zH6@v +gb  
    } 2%6 >)|  
} ; B /w&Lo  
F?05+  
t*-c X  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 x#N_h0[i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yjMN>L'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) deVnAu =  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 kd\Hj~*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l'aCpzf  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 w= n(2M56C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J 7G-qF\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) QIlZZ  
下面是修改过的unary_op OG$v"Yf~  
@\XeRx;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ie(.T2K  
class unary_op  o kA<  
  { %D8.uGsh  
Left l; 3+s$K(%I  
  pMy:h   
public : .-/IV^lGv  
.|5$yGEF_+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QkW'tU\^  
/*k_`3L  
template < typename T > jl&Nphp  
  struct result_1 wT6zeEV~*  
  { < F;+A{M)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `]XI Q\ *  
} ; 7pciB}$2  
qt*+ D  
template < typename T1, typename T2 > 0V21_".S  
  struct result_2 X?wZ7*'1  
  { Bf;_~1+vLG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `OWHf?t:  
} ; u4w!SD  
z\A ),;  
template < typename T1, typename T2 > d[J_iD{ &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ r(My}  
  { D9A%8o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jVQ89vf ~  
} RR ^7/-  
r{9fm,  
template < typename T > X!^|Tass  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9J?s:"j  
  { -~lq <M  
  return OpClass::execute(lt(t)); dzPewOre*  
} z'& fEsjy  
5TB6QLPEwY  
} ; 1^X)vck  
;l0 dx$w  
o0f`/ 6o  
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 y32$b,%Xi,  
好啦,现在才真正完美了。 KNd<8{'.  
现在在picker里面就可以这么添加了: L/exR6M7  
/\h*v!:  
template < typename Right > ?_^{9q%9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q N#bd~  
  { j]<K%lwp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B5|\<CF  
} }UB@FRPF  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 S#y[_C?H  
HNv~ZAzBG-  
Cd"{7<OyM4  
wN4#j}C  
!e~[U-  
十. bind C` ky=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >20dK  
先来分析一下一段例子 `(0B09~7  
PBCGC^0{  
ix4]^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SnQT1U%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ybE 2N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YnU)f@b#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T!KwRxJ23  
我们来写个简单的。 CCe>*tdf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |&rCXfC  
对于函数对象类的版本: BB(6[V"SV  
LrbD%2U$j5  
template < typename Func > A8Q^y AP^  
struct functor_trait {#k[-\|;  
  { CL4N/[UM  
typedef typename Func::result_type result_type; ~~h#2SX  
} ; ~8u *sy  
对于无参数函数的版本: "^\q{S&q2P  
s) shq3O  
template < typename Ret > dM^Z,; u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Gb\PubJ  
  { diY7<u#  
typedef Ret result_type; R8Vf6]s_  
} ; Q'jw=w!|g  
对于单参数函数的版本: n@p@ @  
+lqGf  
template < typename Ret, typename V1 > pOo016afmA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q -8G  
  { *??lwvJp  
typedef Ret result_type; C\GP}:[T3  
} ; 5P-t{<]tx  
对于双参数函数的版本: ([dd)QU  
X$ ZVY2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A!B.+p[ G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4v hz`1  
  { za@/4z  
typedef Ret result_type; uwSSrT  
} ; 0>N6.itOz  
等等。。。 Fds 11 /c7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =oq8SL?bJ*  
lt&(S)  
template < typename Func > SULFAf<  
struct func_return daI_@kY"  
  { Z%qtAPd  
template < typename T > 4>>=TJ!M  
  struct result_1 2.Qz"YDh =  
  { ?zf3Fn2y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zR^Gy"  
} ; i9DD)Y<  
M>]A! W=  
template < typename T1, typename T2 > \MOwp@|y  
  struct result_2 j,+]tHC-  
  { *c94'Tcl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *kl  :/#  
} ; $}gM JG  
} ; k_=yb^6[U  
j fY7ich  
Ey|_e3Lf[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  Qw}1q!89  
TB! I  
template < typename Func, typename aPicker > !B}9gT  
class binder_1 7t:RQ`$:  
  { mOsp~|d  
Func fn; Ic0Y  
aPicker pk; gVOAB-nw  
public : 0<-E)\:[g  
F+V!p4G  
template < typename T > L>h8>JvQ  
  struct result_1 nTEN&8Y>R  
  { GT&}Burl/n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -SrZ^  
} ; F^ 75y?  
0 Uropam  
template < typename T1, typename T2 > o3fc-  
  struct result_2 "s(~k  
  { :pqUUZ6x&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,KW Q 6  
} ; t~->&Ja   
LKu\Mh|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S%i^`_=Q  
ZNX38<3h  
template < typename T > ukW&\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const No'?8+i  
  { }aVZ\PDg  
  return fn(pk(t)); E+]9!fDy<  
} N>!:bF  
template < typename T1, typename T2 > H4w\e#|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k2U*dn"9U  
  { ?BnU0R_r]  
  return fn(pk(t1, t2)); cQU;PH]  
} -Z"4W  
} ; N]A# ecm  
(jM0YtrD  
r!mRUw'u  
一目了然不是么? ?l0Qi  
最后实现bind YA4D?'  
* j%x  
mH'~pR>t  
template < typename Func, typename aPicker > `<C<[JP:o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9{toPED  
  { 6Yj{% G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uZ!YGv0^  
} YX0ysE*V:&  
;.A}c)b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AG N/kx  
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。 i+*!" /De  
P=QxfX0B  
十一. phoenix 9r!8BjA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~zqb{o^pT  
/,Xl8<~#  
for_each(v.begin(), v.end(), Hc)z:x;Sj  
( {{?g%mQ6  
do_ Xu]~vik  
[ HC%Hbc~S_Q  
  cout << _1 <<   " , " .A2$C|a*  
] =&WIa#!=  
.while_( -- _1), 'a ['lF  
cout << var( " \n " ) 8D='N`cN+  
) Jj"{C]  
); {>f"&I<xw  
1@F-t94I  
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: ju"z  
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 uzy5rA==  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h: ' |)O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #Iw(+%D  
$ Habhw  
lB,1dw2(T  
template < typename Cond, typename Actor > w&p+mJL.  
class do_while 3 jZMXEG)  
  { 4b8G 1fm  
Cond cd; 9L=mS  
Actor act; ~]?:v,UIm(  
public :  Aqy w  
template < typename T > 1)ue-(o5  
  struct result_1 uE-(^u  
  { <RGH+4LF  
  typedef int result_type; sTM;l,  
} ; T6U/}&{O  
zJe KB8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oP&/>GmXL  
UVo`jb|> o  
template < typename T > aSzI5J]/=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `q^#u  
  { L:$4o  
  do Bm$|XS3cD  
    { *]$B 9zVs!  
  act(t); DX s an  
  } :<QknU}dwy  
  while (cd(t)); d*@T30  
  return   0 ; XUqorE  
} Eb8pM>'qM  
} ; _f1o!4ocx  
Ar`+x5  
cHjQwl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )PX VR T  
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。 -'! 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。 k^J8 p#`6  
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。 8<=^Rkz  
下面就是产生这个functor的类: o?`FjZ6;x  
i?x gV_q;  
mMAN* }`O  
template < typename Actor > ?Nos;_/  
class do_while_actor }Q\%tZC#T  
  { q~ H>rC(\  
Actor act; x/*lNG/  
public : to={q CqU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "H-s_Y#  
dljE.peL  
template < typename Cond > c4Ebre-Oa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <DF3!r  
} ; qE[S>/R"  
u,^CFws_  
l2D*b93  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bJ ~H  
最后,是那个do_ DB'v7 Ij0  
st-{xC#N#  
sPH 2KwEv  
class do_while_invoker 3SVGx< ,2  
  { F-&tSU,  
public : EL 5+pt  
template < typename Actor > u#0snw~)/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]}2)U  
  { w0Qtr>"  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,;k+n)  
} O'<V[Y} 6  
} do_; O)'CU1vMb  
)(iv#;ByL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g`XngRb|j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W }N UU  
最后来说说怎么处理break和continue ~tDYo)hH8  
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。 aJu&h2 G  
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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