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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n ]l3 )u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y?oeP^V'u  
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, ,Wd+&|Q  
NS x-~)  
) TNG0[  
qMO(j%N5  
  class filler .UK`~17!  
  { [e|9%[.V  
public : {Aj=Rj@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JGhK8E  
} ; *m&'6qsS  
qvh8~[  
M6Ik'r"M  
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: |D;I>O^"R  
:9>U+)%  
Oeg^%Y   
.nA9irc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PGTjOkx  
bI;u};v  
Xa U ^^K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o|s|Wm x>u  
8RZqoQDH  
&$pQ Jf  
Ni;jMc  
二. 战前分析 EUPc+D3  
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/)Vx'd`+  
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 T%TO?[cN  
oSR;Im<2  
PMj!T \B|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c/-'^+9  
  /* --------------------------------------------- */ r/+~4W5  
vector < int *> vp( 10 ); );p:[=$71  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u3 4.   
/* --------------------------------------------- */ K[-G2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gHH[QLD=I  
/* --------------------------------------------- */ IV`+B<3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .g_Kab3?L  
  /* --------------------------------------------- */ ~P-^An^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A22'qgKm@  
/* --------------------------------------------- */ @Rqn&tA8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vF{{$)c  
K>2Bz&)  
SQG9m2  
qHYoQ.ke  
看了之后,我们可以思考一些问题: oHethk  
1._1, _2是什么? ) @f6  
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。 SUoUXh^!w  
2._1 = 1是在做什么? @ w,O1Xwj  
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。  (=Lx9-u  
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。 40;4=  
<q4 <3A  
}K 2fwE  
三. 动工 |s !7U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W_]onq 6  
[Al} GM  
Ch&2{ ng  
?ieC>cr  
template < typename T > bqZ5GKUo  
class assignment [_tBv" z  
  { Xf|I=XK  
T value; N*}g+ IS  
public : H7Ee0T(`  
assignment( const T & v) : value(v) {} _GL:4  
template < typename T2 > jQ P2[\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K@!Gs'Op  
} ; >s ;dooZ  
7Y1FFw |  
@_"Z]Y ,D0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Dgz^s^fxU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tNDv[IF  
]M&KUgz  
>yt8gw0J  
vq5o?$:-  
  class holder -h&KC{Xab  
  { rhwjsC6  
public : GaOM|F'>  
template < typename T > 6L&_(/{Uw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yT C+5_7  
  { ? wZ`U Oi  
  return assignment < T > (t); 7MwS[N%#  
} qZh}gu*>  
} ; PCiwQ4~  
4Mv]z^  
hyC]{E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: iq`caoi  
5}'W8gV?  
  static holder _1; Nb/Z+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vqJq=\ .m  
~|8-Mo1ce  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2fMKS  
而不用手动写一个函数对象。 Sk%*Zo{|  
;Z-%'5hKM  
,\ zx4 *  
d01]5'f?o  
四. 问题分析 YyD0g9{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 QWAtF@qTV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  s{T6qJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SH1)@K-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Gx h1wqLR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CdNb&Nyz  
e6I7N?j  
五. 问题1:一致性 !TPKD  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ee .,D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !,cfA';S  
?%i~~hfH#N  
struct holder 1C<@QrT  
  { '"]U+aIg  
  // (Ujry =f  
  template < typename T > uwWKsZ4:ij  
T &   operator ()( const T & r) const :$&v4IW  
  { c#`&uLp  
  return (T & )r; lw_PQ4Hp  
} qPgny/(  
} ; (cm8x  
EVDcj,b"^  
这样的话assignment也必须相应改动: V%[34G  
cPPTGpqw  
template < typename Left, typename Right > $3^Cp_p6  
class assignment MW|:'D`  
  { DAx 1  
Left l; CjUYwAy$k  
Right r; Yp;?Zq9  
public : J42/S [Rt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Apc!!*7  
template < typename T2 > ow K)]t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `-w;/A"MJ  
} ; T8 >aU  
rE9Nt9}  
同时,holder的operator=也需要改动: S0!w]Ku  
\JIyJ8FleC  
template < typename T > U'0e<IcY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]q3.^F  
  { ^W ,~   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @ 3,:G$,  
} ugS  
dc,qQM  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 L=V.@?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C,VvbB  
jUd)|v+t  
return l(rhs) = r; <^Jdl.G  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 M^jEp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -qdt$jIM  
28LYGrB  
template < typename Tp > 1SSS0&  
class constant_t z2[{3Kd*  
  { cSYMnB  
  const Tp t; 5 N:IH@  
public : $Ahe Vps@@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G]O5irsV  
template < typename T > V$3`y=8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [Lq9lw&   
  { ;={3H_{3  
  return t; ].Xh=7&2{  
} 1EA#c>I$  
} ; d VyT`  
3U%kf<m=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U}DLzn|w  
下面就可以修改holder的operator=了 J(w 3A)(  
%`}nP3  
template < typename T > @IV,sz e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qpV"ii  
  { /n1L},67h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q+ZZwqyxD  
} hd@jm^k  
3>mAZZL5[  
同时也要修改assignment的operator() j?1wP6/NP  
>Et~h65d5  
template < typename T2 > LpN3cy>U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;Pe=cc"@  
现在代码看起来就很一致了。 0HN%3AG]  
1h?QEZ,6a  
六. 问题2:链式操作 }Dx.;0*:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]Wtg.y6;  
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。 I %|;M%B  
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。 $+$4W\-=X  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r0*Y~ KHw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;2[),k  
o2!wz8  
template < typename T > DcN!u6sJ  
struct result_1 0G`@^`  
  { /h9v'Y}c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k5)a|  
} ; _fS4a134R  
2 ])e}& i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Sm;@MI<@/  
8^sh@j2L  
template < typename T > 17-B'Gl!<%  
struct   ref ; *\xdg{d  
  { y% O^Zm1  
typedef T & reference; ;.=]Ar}  
} ; CV)K=Br5&_  
template < typename T > a9NIK/9  
struct   ref < T &> "EwzuM8 f  
  { 8J:=@X^}  
typedef T & reference; % _nmv  
} ; D~n-;T  
d .%2QkL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hR~&}sxN  
d'iSvd.  
template < typename T > D7=Irz!O\7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !6,rN_a@Y  
  { T"1=/r$Ft  
  return l(t) = r(t); zI4d|P  
} 9 !$&1|,*  
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。 ~BMUea(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8.Ufw. 5  
j8c5_&  
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 }{)Rnb@ >  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nDyA][  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6j95>}@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #4<=Ira5  
最后的布局是: NS-0-o|4#  
                Add _r>kR7A\{  
              /   \ X 8):R- J  
            Divide   5 kPoz&e_@  
            /   \ I51I(QF=  
          _1     3 ~F%sO'4!  
似乎一切都解决了?不。 q1v7(`O  
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。 29cx(  
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。 _}F _Q5)  
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: sDAP'&  
E1SWZ&';  
template < typename Right > bo1J'pU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sf/m@425  
Right & rt) const >~_z#2PA  
  { H3 -?cy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?d+ri  
} 0!oqP1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T}/|nOu 5  
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。 [5ncBY*A7  
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。 ZMLN ;.{Na  
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。 Kwi+}B!  
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。 6l T< lzT  
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? oY0*2~sg  
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: Y% JE})  
~!=Am:-wr  
template < class Action > +r7hc;+G  
class picker : public Action vxOnv8(  
  { TQb@szp:|  
public : ;K~=? k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?XP4kjJ  
  // all the operator overloaded bDudETl  
} ; nCQ".G  
JdLPIfI^  
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。 <$K=3&:s8q  
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: K^o{lyK;@~  
E)`0(Z:E  
template < typename Right > #Hz9@H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -agB ]j  
  { m5&Ht (I%n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @$!6u0x  
} FPkk\[EU  
y10W\beJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'wtb"0 }  
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。 Thu_`QP^  
MgJ5FRQ  
template < typename T >   struct picker_maker ]*'_a@h  
  { Nsq=1) <  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4w'&:k47   
} ; 1h(IrV5g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bCr W'}:de  
  { ~k-'  
typedef picker < T > result; <bo^uw  
} ; D\+x/r?-I  
)/JVp>  
下面总的结构就有了: )Ute  
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。 2O@ON/  
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。 gK;dfrU.8Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7O k-T10  
至此链式操作完美实现。 ULu@"  
/3k[3  
<}A6 )=T  
七. 问题3 $xdo=4;|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 re/u3\S  
_Dqi#0#40p  
template < typename T1, typename T2 > /m;Bwu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qxa Me8 (  
  { {d'B._#i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 568M4xzi  
} ": BZZ\!  
)quQI)Ym  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: S LeA,T  
K3h];F! ^  
template < typename T1, typename T2 > Qj1%'wWG  
struct result_2 #y7MB6-  
  { ZL0k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w5)KWeGa  
} ; Iurz?dt4w  
0S;Ipg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +h/OQ]`/m  
这个差事就留给了holder自己。 ".Q]FE@>  
    g8&& W_BI  
g'T L`=O  
template < int Order > YqXN|&  
class holder; n#WOIweInf  
template <> >YXb"g@.  
class holder < 1 > *L>usLh  
  { >k@{NP2b  
public : ] s 2ec  
template < typename T > /8`9SS  
  struct result_1 5N6R%2,A  
  { K*'AjT9wX+  
  typedef T & result; zK1\InP  
} ; pX>wMc+  
template < typename T1, typename T2 > Yz0HB EA  
  struct result_2 ZJGIib  
  { wRwx((eb  
  typedef T1 & result; @q]!C5  
} ; hHcevSr  
template < typename T > 0e]J2>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \!uf*=d  
  { %Gu=Dkz  
  return (T & )r; h<?I?ZR0$  
} >tL" 8@z9  
template < typename T1, typename T2 > R*LPwJuv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jamai8  
  { CnY dj~  
  return (T1 & )r1; r[kHVT8  
} .1J`>T?=Q  
} ; e*Nm[*@UW  
^( C,LVP<  
template <> WwSyw?T  
class holder < 2 > D,-L!P  
  { )F'hn+(B|G  
public : JL:B4 f%}B  
template < typename T > ov!L8 9`[u  
  struct result_1 cx)x="c  
  { N;m62N  
  typedef T & result; p<@+0Uw2  
} ; GBd mT-7  
template < typename T1, typename T2 > &w%%^ +n |  
  struct result_2 Pm24;'  
  { J(XK%e[8  
  typedef T2 & result; nu|odP  
} ; .J5or  
template < typename T > E*9W'e~=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =`gFwH<   
  { KHaYb5(a[  
  return (T & )r; 6ESS>I"su  
} )MM(HS  
template < typename T1, typename T2 > J/vcP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {`L,F  
  { Xd~lifF  
  return (T2 & )r2; .8|5;!`WB  
} (%M:=zm  
} ; /dVcNo3"  
n^epC>a"b  
xU9^8,6  
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> >。 &gm/@_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P(zquKm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -f(< 2i  
l {\@+m  
return l(i, j) = r(i, j); K9'AYFse  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KH1/B_.\V  
lG X_5R  
  return ( int & )i; FEg&EYI  
  return ( int & )j; Aa%ks+1  
最后执行i = j; =G<S!qW  
可见,参数被正确的选择了。 X_I.f6v{  
#+P)X_i`  
\3z^/F~  
Hn(L0#Oqy  
}*0*8~Q'5  
八. 中期总结 Yr+ghl/ V  
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: !1?Nc}T0Q&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 * @j#13.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #1f8A5<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gCS%J40r  
F (:] lM|  
3gmu-t v  
ps?B;P  
.gHL(*1P  
qUp DmH  
九. 简化 5 %aT  
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。 $;+`sVG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o//PlG~  
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: T k>N4yq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $yg}HS7HC  
  +-*/&|^等 !7[Rhk7bW  
2. 返回引用。 NvlG@^&S  
  =,各种复合赋值等  0bk094  
3. 返回固定类型。 Q1@V?`rkS{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) re} P  
4. 原样返回。 -{fbZk&A  
  operator, uU00ZPS*G[  
5. 返回解引用的类型。 Nb;Yti@Y.  
  operator*(单目) 1Q$Z'E}SK@  
6. 返回地址。 f_Q_qckB%x  
  operator&(单目) ^?tF'l`  
7. 下表访问返回类型。 M3dNG]3E  
  operator[] Lv ,Ls  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xpVYNS{c+|  
  operator<<和operator>> $ V"7UA22  
ojd/%@+u+Y  
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。 R|AG N*.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4E& 3{hnp  
PDssEb7  
template < typename Left > H\<C@OkJS}  
struct value_return cB7=4:U  
  { G P/3r[MH  
template < typename T > 7nHlDPps)  
  struct result_1 "-TIao#  
  { fXYg %  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <%Re!y@OL  
} ; TNV#   
Si]8*>}-B  
template < typename T1, typename T2 > Fu(I<o+T-  
  struct result_2 a4! AvG  
  { EkqsE$52  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x3my8'h@  
} ; KdOy3O_5N  
} ; q-}J0vu\K  
hQgi--Msw'  
,*V{g pC7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l$Y7CIH  
%-:6#b z  
下面我们来剥离functor中的operator() 8P'>%G<m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Piz/vH6M}  
d+fi g{<b  
return l(t) op r(t) 2,<!l(X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iffRGnN^e  
return op l(t) "ND 7,rQ  
return op l(t1, t2) p_ QL{gn  
return l(t) op DY{JA *N  
return l(t1, t2) op @&2bLJJ+  
return l(t)[r(t)] j=d@Ih*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3&-BO%i  
"Gxf[6B  
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: q$s0zqV5  
单目: return f(l(t), r(t)); U:xr['  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t{K1ht$[:  
双目: return f(l(t)); W6~B~L  
return f(l(t1, t2)); 7@rrAs-"Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 fN>o465I6  
j4Cad  
struct meta_divide H6*d#!  
  { [N925?--S  
template < typename T1, typename T2 > 6 9,;=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @K]D :MSS  
  { r!etj3  
  return t1 / t2; 9[B*CD |  
} hM(|d@)  
} ; >+fet ,  
?!~CX`eMZ  
这个工作可以让宏来做: ek#{!9-  
#G^?4Z a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r/fLm8+  
template < typename T1, typename T2 > \ [HK[{M =v=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #Gs] u  
以后可以直接用 5"6Y=AuQ6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ? S>"yAoe  
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 %Sfew/"R0  
(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。。。) hHdH#-O:4"  
h4S,(*V$!  
(J~n|hA2/D  
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 6`{Y#2T  
q?{wRBVVB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0\Qqv7>  
class unary_op : public Rettype hn-9l1~!h  
  { TgVvp0F;  
    Left l; m Fwx},dl  
public : qv=i eU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "wTA9\  
]Z@- r  
template < typename T > ' Ky5|4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  &jf:7y  
      { 3xh~xE  
      return FuncType::execute(l(t)); d?*=<w!A  
    } &aaXw?/zr  
](@Tbm8  
    template < typename T1, typename T2 > S=ebht=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *K'(t  
      { `$7j:<c=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y'pAhdF  
    } kl_JJX6jPP  
} ; DnP>ed"M!  
a&p|>,WS  
tD.md _E  
同样还可以申明一个binary_op |28z4.  
,D3?N2mB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pp6(7j  
class binary_op : public Rettype vu;pILN  
  { 6+e@)[l.zc  
    Left l; A$Mmnu%  
Right r; vZmM=hW~  
public : ogH{   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tpO%)*  
0p :FAvvNI  
template < typename T > p@y?xZS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fa;\4#  
      { %,E\8{I+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  PW x9CT  
    } +;tXk  
vX;WxA<  
    template < typename T1, typename T2 > #TM+Vd$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lf{9=;  
      { /mX/ "~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _$]3&P  
    } +6-c<m|  
} ; @-Tt<pl'L  
LWuciHfd+  
}eetx68\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Cb5;l~}L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F$y3oX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $DeHo"mg7m  
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。 8e:J{EG~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3,=97Si=  
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。。。 F~2bCy[Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c"Ddw'?e  
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) $n\{6Rwb  
下面是修改过的unary_op 1%68Pnqk  
ABw:SQ6=Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  eme7y  
class unary_op nj$TdwZbK  
  { xr}3vJ7  
Left l; ?zGx]?1P1<  
  dE~]%fUFy-  
public : mZQW>A]iE  
,c<&)6FU]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #$2 {l,>  
n]^zIe^6  
template < typename T > 3DRJl, v  
  struct result_1 `>-fU<Q1  
  { (3~h)vaJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jR[VPm=  
} ; lZ|+.T!g?  
]Jz2[F"J  
template < typename T1, typename T2 > !_C*2+f  
  struct result_2 q#B=PZ'NA  
  { Ut.%=o;&[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m/@ ;N,K  
} ; !Hq$7j_  
2o2jDQ|7  
template < typename T1, typename T2 > yNCd} 4Ym5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LK\L}<;1V  
  { yuIy?K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Cw6\'p%l-\  
} 0M=A,`qk  
(iQ< [3C=  
template < typename T > .8Eh[yiln  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nSY3=Edx=  
  { ;Z^\$v9?  
  return OpClass::execute(lt(t)); N~H!6N W  
} B' }h6ZH  
9U~fc U6  
} ; U )kl !  
>T84NFdz+  
Buc{dcL/  
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 wW &q)WOi  
好啦,现在才真正完美了。 hOFC8g  
现在在picker里面就可以这么添加了: O0^m_  
)Y4;@pEU  
template < typename Right > W]Bc7JM]T+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #gW"k;7P  
  { ?APzb4f^W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  FZL"[3  
} Gak@Z!|  
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。 X83,f CCl5  
O2xbHn4  
3dO~Na`S  
uoJ@Jt'j  
K0;caqE^  
十. bind g0({$2Q7R  
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。 <pA%|]  
先来分析一下一段例子 "&Q sv-9t  
2{U5*\FhVX  
lw+54lZX|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^IQtXae6M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DVJuX~'|!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }2xgm9j<  
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。 e={ ?d6  
我们来写个简单的。 BD.&K_AW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: arK(dg~S  
对于函数对象类的版本: v']Tusmg  
Ei>.eXUD5  
template < typename Func > mD5Vsy{Pb  
struct functor_trait u~rPqBT{d3  
  { Q|KD$2rB  
typedef typename Func::result_type result_type; /]U),LbN  
} ; 8*zORz  
对于无参数函数的版本: fQm3D%  
edai2O  
template < typename Ret > DpCe_Vb%M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F\u]X  
  { Z.}Z2K  
typedef Ret result_type; "+XF'ZO  
} ; kz0pX- @b  
对于单参数函数的版本: #~}4< 18  
y^0 mf|  
template < typename Ret, typename V1 > gQQve{'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8|JPQDS7  
  { 8I8{xt4   
typedef Ret result_type; z`H|]${X  
} ; - +<ai  
对于双参数函数的版本: h\T}$jgfWm  
PGd?c#v#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J,G/L!Bp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :|\[a0ZL  
  { Cl6P,C  
typedef Ret result_type; `y3*\l  
} ; }A}cq!I^  
等等。。。 :>C D;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *epK17i=  
LbkQuq/d  
template < typename Func > (N6=+dNY  
struct func_return C>A} e6o  
  { qrHCr:~  
template < typename T > A&N$=9.N1  
  struct result_1 GvzaLEo  
  { B/Js>R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7Y?59 [  
} ; _U|rTil  
Ddh  
template < typename T1, typename T2 > \J(kevX  
  struct result_2 _TwE ym.V  
  { |.OS7Gt?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L,yq'>*5s  
} ; 5{gv \S1  
} ; }wB!Bx2  
\zh`z/=92  
: ]JMsa6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )Vz=:.D  
3qQ}U}-;|  
template < typename Func, typename aPicker > _RNP_$a  
class binder_1 XL/V>`E@  
  { o\<JG?P  
Func fn; xsIfR3Ze9  
aPicker pk; dUQ )&Hv  
public : FKtG  
}#q0K  
template < typename T > DzbcLg%:W  
  struct result_1 `z^50Vh|  
  { hwQrmVwvP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mGpBj9jr1  
} ; s"`Oj5  
(zPsA  
template < typename T1, typename T2 > _b`/QSL  
  struct result_2 "r=p/"4D  
  { a51}~V1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )j QrD`  
} ; iu9+1+-  
QYj*|p^x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y .E.(\  
bzaweA H  
template < typename T > &lo<sbd.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @X2zIFm  
  { i# fvF)  
  return fn(pk(t)); A4*D3\>%u  
} D;hJK-Y  
template < typename T1, typename T2 > 6>3zD)tG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const de9e7.(2  
  { }Ui)xi:8  
  return fn(pk(t1, t2)); \maj5VlJ  
} x6Tpt^N}  
} ; HqI[]T@  
Y=i_2R2e2  
KGf@d*ZOMz  
一目了然不是么? k$.l^H u  
最后实现bind M96Nt&P`  
qYPgn _  
-UWyBM3c@  
template < typename Func, typename aPicker > 7:zoF], s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &p+2Vz{  
  { iOk`_LG#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4QE")Ge  
} xouBBb=  
b)>l7nOc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <O41 M\,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 QO>)ug+  
_7R6%^  
十一. phoenix S"fqE%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R2qz>kyyB  
uF{l`|b'  
for_each(v.begin(), v.end(), <vzU}JA\  
( =I9hGj6  
do_ XM3~]  
[ &?I3xzvK  
  cout << _1 <<   " , " BwYR"  
] [fJxbr"  
.while_( -- _1), + jN)$Y3Ya  
cout << var( " \n " ) Bnz}:te}  
) gF]IAZCi  
); P@<K&S+f  
" ;o, D  
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: @7sHFwtar?  
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 ZSB;4 ?:h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fc<,kRp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #bb$Icmtk  
rW)}$|-Z  
PKev)M;C+  
template < typename Cond, typename Actor > k#2b3}(,  
class do_while `uc`vkVZ  
  { eH9-GGr  
Cond cd; rc}=`D`  
Actor act; rm<`H(cT  
public : Kww+lgzS  
template < typename T > m[w~h\FS  
  struct result_1 9S?b &]  
  { e63io0g>  
  typedef int result_type; q#0yu"<  
} ; xw*/8.Md6f  
0a+U >S#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C?rb}(m  
']sIU;h3  
template < typename T > ZV!*ZpTe~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9x14I2  
  { s{fL~}Yz  
  do S+pm@~xe  
    { =]L#v2@  
  act(t); |vj!,b88n#  
  } c;'7o=rr  
  while (cd(t)); I^O`#SA(  
  return   0 ; x&gS.b*  
} ^56#{~%^?  
} ; jYh.$g<`0+  
,f .#-  
kCKCJ }N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v8THJf  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 UmCIjwk  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7D4I>N'T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U6M&7 l8  
下面就是产生这个functor的类: r+n hm"9  
=V^8RlBi  
0[s<!k9=  
template < typename Actor > D|8h^*Ya  
class do_while_actor +s5Yg,4*  
  { Z.0mX#  
Actor act; zQtx!k=  
public : peU1 t:k?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l 4cTN @E  
6 wD  
template < typename Cond > Eqh&<]q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +B OuU#  
} ; .:;#[Z{-  
kJ0otr2P  
Rx4O?7;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L;' v,s  
最后,是那个do_ \fC}l Ll  
.7H* F9  
`"|u NVn  
class do_while_invoker ="[6Z$R  
  { m6 a @Y<  
public : Va\?"dH>M  
template < typename Actor > LYS[qLpf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q#I?nBin  
  { Y.o-e)zX  
  return do_while_actor < Actor > (act); ptpu u=3"  
} SG3qNM: g  
} do_; uX,ln(9I*H  
@,TCg1@QJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? btB> -pT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K9UWyM<(2C  
最后来说说怎么处理break和continue :sek MNM  
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。 >c@1UEwkm  
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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