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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  =glG |  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 klmbbLce  
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, +v%+E{F$+  
o JVdFE  
c @lF*"4  
&xr(Kb  
  class filler &#C|  
  { cm!vuoB~~  
public : iJZvVs',  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :"Vmy.xq  
} ; di;~$rI!?  
B|syb!g  
Bz{"K  
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: /?>W\bP<  
f3;[ZS  
=m|<~t  
dM"5obEb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B8wGWZ@  
5-4  
v%#@.D!)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )"Ujx`]4r  
f !7fz~&Sh  
,jnaa(n  
V%*91t_  
二. 战前分析 r{* Qsaw  
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。 bz1`f>%l  
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 'Q* .[aJt  
lNe5{'OrO  
"Z';nmv'N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L{ej<0yr  
  /* --------------------------------------------- */ $U&p&pgH=W  
vector < int *> vp( 10 ); .' v$PEy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Gp_flGdGQ  
/* --------------------------------------------- */ i1{)\/f3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h5vetci/  
/* --------------------------------------------- */ 6R2F,b(_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MO1H?U hx  
  /* --------------------------------------------- */ =BD |uIR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RP^L.X(7^  
/* --------------------------------------------- */ (Ms0pm-#t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 75h]# k9\  
 ?nJv f  
TPj,4&|  
8XCT[X  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZP:+'\&J  
1._1, _2是什么? D3O)Tj@:}(  
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。 ^]/V-!j  
2._1 = 1是在做什么? '8 ^cl:X  
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。 iYW<qgz  
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。 `/G9*tIR8g  
-lfbn =3  
{rF9[S"h  
三. 动工 }_}LaEYAo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c ? Zi/7  
>2'A~?%  
A/Sj>Y1j  
N7q6pBA"E  
template < typename T > B90fUK2g  
class assignment {\h:k\k  
  { &`'@}o>2  
T value; ?wIw$p>wT  
public : bvl!^xO]  
assignment( const T & v) : value(v) {} )|]*"yf:E  
template < typename T2 > iII%!f?{[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qdy/KL1]  
} ; F$s:\ N  
OJFWmZ(X  
ND3|wQ`M0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r.]IGE|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U @}r?!)"f  
#]*d8  
X4k|k>  
+wGvY r  
  class holder ws;|fY  
  { M>*xbBl  
public : b-#oE{(\'  
template < typename T > $}H,g}@0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const nbv}Q-C  
  { z wn#E  
  return assignment < T > (t); sZ"(#g;3<  
} (F#2z\$;  
} ; D4{<~/oBv  
LmKY$~5P  
2H1?f|0>  
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: `Gg,oCQg  
5p7i9"tgn  
  static holder _1; Q ~eh_>"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RRpCWc Iv"  
yx<-M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4^^=^c  
而不用手动写一个函数对象。 jU{~3Gn?  
94lz?-j  
R$2\Xl@qQF  
i66/2BUh.  
四. 问题分析 SO`b+B  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AgOti]`aR  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 C)cuy7<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i2 )$%M&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +WCV"m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L7yEgYB  
F~GIfJU  
五. 问题1:一致性 AI$\wp#aw  
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?| `{ \)Wuw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DU@SXb  
~qE:Nz0@  
struct holder !#4b#l(e6  
  { u} [.*e  
  // CSzu $Hnq  
  template < typename T > -c[fg+L9  
T &   operator ()( const T & r) const 2FM}" g<8  
  { WXa<(\S\V  
  return (T & )r; ,C^u8Z|T  
} Z>.('  
} ; g T0@pxl  
X|Nb8 1M  
这样的话assignment也必须相应改动: LO,:k+&A+  
LoO"d'{  
template < typename Left, typename Right >  {T5u"U4  
class assignment <,t6A?YoMP  
  { 7! /+[G  
Left l; Cv< s|  
Right r; #a 4X*X.8c  
public : R E9 `T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MVDy|i4  
template < typename T2 > |Syulus  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u"U7aYGkY  
} ; mfk^t`w_  
pvdCiYo1r  
同时,holder的operator=也需要改动: C|S~>4`  
CH0Nkf  
template < typename T > \| 'Yuh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p|w0 i[hc  
  { :d|~k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R-Gg= l5  
} V17!~  
Eu[/* t+l  
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。 T@ zV   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8M7Bw[Q1  
$AdBX}{  
return l(rhs) = r; =A_fL{ SM  
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。 +EH"A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [`!%u3  
n"Wlfd0  
template < typename Tp > *~`BG5w  
class constant_t sc y_  
  { CWSc#E  
  const Tp t; UYhxgPGsj  
public : 1P G"IaOb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SL`nt  
template < typename T > Lv<vMIr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C/q!!  
  { 3]pHc)p!.  
  return t; #l!nBY~  
} mpd?F 'V  
} ; g Cx#&aXS  
2u(G:cR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gvFCsVv<{  
下面就可以修改holder的operator=了 7Q?^wx  
a2eE!I  
template < typename T > @jKB[S;JSn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &W*^&0AV  
  { nNh5f]]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @ el  
} pz]! T'  
EvF[h:C2  
同时也要修改assignment的operator() v4, Dt  
wQ81wfr1:  
template < typename T2 > No*[@D]g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H`rd bE  
现在代码看起来就很一致了。 (btm g<WT"  
H4<Q}([w  
六. 问题2:链式操作 V+t's*9o3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l\ Vr D2j8  
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。 $t0JfDd6Ky  
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。 _7'5IA  
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。  upGLZ#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _IWLC{%V  
xcH&B %;f  
template < typename T > #tA/)Jvi  
struct result_1 W"&,=wvg2  
  { mB"1QtD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1o?uf,H7O  
} ; ;*WG9Y(W  
-! ^D8^s  
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: rl]K :8*  
Y} 6@ w  
template < typename T > Zr[B*1,ZV  
struct   ref `Ay:;I  
  { mp z3o\n  
typedef T & reference; ~JO.h$1C  
} ; <jBRUa[j_  
template < typename T > @4n>I+6*&  
struct   ref < T &> Z}.ZTEB  
  { R[OXYHu  
typedef T & reference; MfO: BX@$  
} ; B lqISyrY  
c7RQ7\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iU AY  
=Q*3\ )7  
template < typename T > } |  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X!m lC51  
  { ],Yy)<e.  
  return l(t) = r(t); /@I`V?Q!a  
} <,\U,jU _  
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。 "uFwsjz&B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2+ywl}9  
?hViOh$.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 lSc=c-iOv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W6B"QbHYz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?$l|];m)-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tHK>w%|\R  
最后的布局是: K D?b|y @  
                Add bP>Kx-%q  
              /   \ tS-gaT`T  
            Divide   5 73Hm:"Eqd  
            /   \ <. *bJ  
          _1     3 u08QE,  
似乎一切都解决了?不。 h J0U-m  
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。 $tej~xZK  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %r8;i  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: g/VV2^,  
<y?=;54a  
template < typename Right > d</F6aM\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nv\K!wZI=b  
Right & rt) const Qqs1%u;e8  
  { pTXF^:8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A0:rn\$l3  
} W#=,FZT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W1EYVXN  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Nd&UWk^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 XK})?LTD  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Keem \/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 NpaS2q-d  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? IdK<:)Q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: n2EPx(~  
PcqS#!t  
template < class Action > eTuKu(0 E  
class picker : public Action xF@&wg  
  { jFUpf.v2  
public : >H ?k0M`L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >##Z}auY  
  // all the operator overloaded 1GK>&;  
} ; 3&nN;4~Zx6  
niKfat?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 N$x&k$w R  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: kw E2V+2  
Ih>s2nL  
template < typename Right > )Yv=:+f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |0Xf":  
  { 3bYjW=_hA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ri~$hs!  
} M&/%qF15  
?{e}ouKYX1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @`dlhz  
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。 *@ H\J e`  
gKQV99  
template < typename T >   struct picker_maker K/K-u  
  { I]E 3&gnC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q$v00z]f*  
} ; -J8Hsqf@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ixSr*+  
  { =*"8N-FU  
typedef picker < T > result; ]Yw$A  
} ; %qiVbm0  
+vaA P=  
下面总的结构就有了: 8'%m!  
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。 G!;PV^6x  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S_/S2(V"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7eAV2.  
至此链式操作完美实现。 se`Eez}  
~> Q9  
U3Z=X TB  
七. 问题3 t ^[fu,  
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。 m|F1_Ggz  
^6z"@+;*  
template < typename T1, typename T2 > `;J`O02  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YWvD+  
  { X6r0+D5AvB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !ltq@8#_|  
} fBj)HoHQW  
zX4RqI  
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: N+@ Ff3M  
%^L{K[}  
template < typename T1, typename T2 > w.a9}GC  
struct result_2 d?T!)w  
  { b5LToy:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `Y5LAt:  
} ; }cr'o"4  
YrB-n  
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? ^9:`D@Z+  
这个差事就留给了holder自己。 dGn 0-l'q  
    eqsmv [  
j~G(7t  
template < int Order > uVCH<6Cp  
class holder; #Uu,yHMv:;  
template <> !@F {FR  
class holder < 1 > f|FS%]fCxk  
  { "`V@?+3  
public : BB\GrD  
template < typename T > ]JYE#F  
  struct result_1 Z17b=x Jw  
  { BZ1wE1t  
  typedef T & result; R`Z"ey@C  
} ; nOvR, 6  
template < typename T1, typename T2 > _ERtL5^  
  struct result_2 T+ZA"i+  
  { $3G^}A"  
  typedef T1 & result; 1o%#kf  
} ;  3Iv^  
template < typename T > CqlxE/|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y?NL|cW4  
  { 9hfg/3t('  
  return (T & )r; =g9n =spAn  
} W Su6chz)  
template < typename T1, typename T2 > 5@m ,*n&[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]690ey$E:j  
  { ( .cA'f?h  
  return (T1 & )r1; HS/.H,X  
} .Y;f 9R  
} ; _ZK^J S  
N*}soMPV^.  
template <> N68$b#9Ry  
class holder < 2 > k`8O/J  
  { t4_yp_  
public : <@KIDZYC  
template < typename T > kt2_WW[  
  struct result_1 MmN{f~Kq9  
  { #0aBQ+_8H  
  typedef T & result; eTvWkpK+  
} ; ;+E]F8G9r  
template < typename T1, typename T2 > '7sf)0\:<p  
  struct result_2 PJC(:R(j  
  { < -`.u`  
  typedef T2 & result; ,%*UF6B M  
} ; pqb'L]  
template < typename T > Op ar+|p\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k773h`;  
  { ES&u*X:  
  return (T & )r; 7qB4_  
} 1"ZtE\{ "  
template < typename T1, typename T2 > .cHgYHa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >nghFm  
  { S@HC$  
  return (T2 & )r2; 0]|`*f&p;  
} @F<{/|P  
} ; Wn(!6yid  
U]sAYp^$  
SWV*w[X<X  
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.Mfu9}#:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )OV0YfO   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [! $N Tt_  
Y7}Tuy dC  
return l(i, j) = r(i, j); 7z4k5d<^_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o{sv<$  
xR0T' @q  
  return ( int & )i; eut2x7Z(c  
  return ( int & )j; iQgg[ )  
最后执行i = j; 8@m$(I +  
可见,参数被正确的选择了。 eUA]OF @  
UPuoIfuqI  
"#r)NYq`"|  
u;_h%z5K  
S\).0goOW  
八. 中期总结 fZo#:"{/K  
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: T?pS2I~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8Agg%*Qs}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 smf"F\W s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (?r,pAc:  
SV>tw`2  
=9jK\ T^  
O:wG/et  
&>-j4,M  
10FiA;  
九. 简化 |:1{B1sqA  
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。 .xsfq*3e5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N;g@lyo  
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: ^?VQ$o2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `pfIgryns  
  +-*/&|^等 *U[yeE].  
2. 返回引用。 @Dh2@2`>  
  =,各种复合赋值等 1#A$&'&\J;  
3. 返回固定类型。 }<04\t?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'I]XX==_  
4. 原样返回。  z% wh|q  
  operator, |sZqqgZ-  
5. 返回解引用的类型。 p'K`K\X  
  operator*(单目) jz bq{#  
6. 返回地址。 R@o&c%K"  
  operator&(单目)  'o-4'  
7. 下表访问返回类型。 ,QcS[9$  
  operator[] .G O0xnm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a `R%\@1  
  operator<<和operator>> MUrPr   
=u<:'\_  
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。 dkC[SG`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cV+?j}"*+  
L^sjV/\oW  
template < typename Left > &jP1Q3  
struct value_return cpQ5F;FI  
  { h[mT4 e3c  
template < typename T > bF"l0 jS  
  struct result_1 ``-N2U5  
  { &xnQLz:#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9d drtJ]  
} ; XnyN*}8  
QKG3>lU  
template < typename T1, typename T2 > 3Qy@^"  
  struct result_2 q)k:pQ   
  { npdljLN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 928_e)V  
} ; ue_wuZi  
} ; I^y<W%Et  
YWFE*wQ!  
^jL '*&l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R BYhU55B  
|6E_N5~  
下面我们来剥离functor中的operator() o`bc/3!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2d&F<J<sU  
;k<dp7^  
return l(t) op r(t) 80=0S^gEZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j6m;03<|  
return op l(t) K zWo}tT  
return op l(t1, t2) &`r/+B_W  
return l(t) op uz8LF47@:-  
return l(t1, t2) op n#(pT3&  
return l(t)[r(t)] V(7,N(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JVc{vSa!rm  
:"%/u9<A  
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: G|wtl(}3  
单目: return f(l(t), r(t)); 2cMC ZuO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r_T)| ||v  
双目: return f(l(t)); R/vHq36d  
return f(l(t1, t2)); EW `hL~{  
下面就是f的实现,以operator/为例 \9?[|m z  
UqP{Cyy{  
struct meta_divide ]\(8d[ 4  
  { s4|\cY`b-  
template < typename T1, typename T2 > 7r:h_r-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '~[8>Q>  
  { vF72#BNs  
  return t1 / t2; kK? SG3  
} PYkhY;*  
} ; UL+Txc  
6D;N.wDZ  
这个工作可以让宏来做: SVCh!/qe\  
p* >z:=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }3(!kW  
template < typename T1, typename T2 > \ )Qbd/zd\U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XqTguO'  
以后可以直接用 }p)K6!J0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p+d-7'?I  
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 vSgT36ZF  
(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。。。) 5 UEZpxnv  
28MMH Q  
qN!oN*  
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 9zp!lw~;+  
&,nv+>D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1QoW/X'>.  
class unary_op : public Rettype \[MAa:/  
  { I ]m  
    Left l; y'R}  
public : fUT[tkb/!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?UXF z'  
":!$Jnj,  
template < typename T > +,Eam6g{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -,J<X\  
      { 2dn^K3  
      return FuncType::execute(l(t)); 7({)ou x  
    } <kn 2  
-C=0Pg]ga  
    template < typename T1, typename T2 > LF dvz0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L:i&OCU2k  
      { >*-%:ub  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GP} ;~  
    } c./\sN@  
} ; VvhfD2*T  
1Bh"'9-!JT  
ho\1[xS  
同样还可以申明一个binary_op OH`a3E{e  
\6b~$\~B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u$nzpw0=H  
class binary_op : public Rettype 6!<I'M'[e  
  { "Y&I#&$b\  
    Left l; [&lK.?V)  
Right r; il0K ^i  
public : O. * 0;5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z:QDWH  
bZu'5+(@  
template < typename T > R"nB4R0Uh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G%W9?4_K  
      { RY-iFydPc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R5HT EB  
    } WtM%(8Y[]  
-cgO]q+Oq  
    template < typename T1, typename T2 > h<.5:a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (J:+'u  
      { ]!hjKu"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]S2rqKB  
    } )2f#@0SVL  
} ; SB62(#YR  
oF%m  
kg/B<w'  
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 i VSNara  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :5YIoC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]N>ZOV,>  
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。  |$Yk)z3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sI>w#1.m/&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0seCQANd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g6M>S1oOO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) z/7q#~J,  
下面是修改过的unary_op 5P,&VB8L  
]c(FgY c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +R'8$  
class unary_op PRh C1#  
  { aV;|2}q "  
Left l; w-|Rb~XT h  
  @|gG3  
public : UHl3/m7g  
!0{SVsc)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]kj^T?&n.  
XC<fNK  
template < typename T > >"W^|2R  
  struct result_1 /}:{(Go  
  { !(d] f0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %YG?7PBB  
} ; g~U( w  
{yn,u)@r9S  
template < typename T1, typename T2 > , ZsZzZ#  
  struct result_2 yF)o_OA[uR  
  { +gl\l?>sr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FXCBX:LnvU  
} ; Wt.DL mO  
$|$@?H>K  
template < typename T1, typename T2 > J8'"vc}=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .f~9IAXP`  
  { 4.9qB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d4y#n=HnnV  
} EC?5GNGT,  
/T _M't@j  
template < typename T > %i9S"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !6/UwPs  
  { {vu\qXmMv  
  return OpClass::execute(lt(t)); oO2DPcK  
} ?9 huuJ s7  
AR| 4^  
} ; 91R# /i  
YidcVlOsO  
Wa;N(zw0h  
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 O8;/oL4 U  
好啦,现在才真正完美了。 9o@3$  
现在在picker里面就可以这么添加了: V,r~%p  
W;u.@I&  
template < typename Right > cU;Bm}U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^t0!Dbx3SE  
  { M;A_'h?Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K^WDA])  
} %.bDK}  
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。 1_Yx]%g<  
C4m+Ta %  
P(T-2Ux6  
.@H:P  
pGie!2T E  
十. bind '54\!yQ<{  
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。 /-M:6  
先来分析一下一段例子 Dk  `&tr  
Ejk;(rxI  
/&gg].&2?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^O}a,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tZ]gVgZg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XYU5.  
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(i  
我们来写个简单的。 ! ._q8q\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &}DfIP<  
对于函数对象类的版本: y##h(y  
.}__XWK5  
template < typename Func > 2 ZK]}&yC  
struct functor_trait UyGo0POW  
  { 45~x #Q  
typedef typename Func::result_type result_type; l b(  
} ; & bTCTDZh  
对于无参数函数的版本: n Bm ]?  
[F<E0rjwM  
template < typename Ret > (]@S<0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *7Vb([x4;  
  { BA\aVhmx  
typedef Ret result_type; eRUdPPq_d  
} ; <Jgcj 4D  
对于单参数函数的版本: YZ~MByu  
6A"$9sj6  
template < typename Ret, typename V1 > o U=vl!\J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  'z} t= ?  
  { !Fl'?Kz  
typedef Ret result_type; V.Hv6  
} ; 12`u[O}\}-  
对于双参数函数的版本: >axeUd+@i  
w$ 8r<?^3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cSt)Na~C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e!VtDJDS  
  { <+QdBp'd;  
typedef Ret result_type; GDLw_usV  
} ; ` GF w?G  
等等。。。 P<pv@ l9)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~b_DFj  
UytMnJ88  
template < typename Func > :FAPH8]  
struct func_return \HGf!zZ  
  { R+LKa Z  
template < typename T > 1Vpti4OmU  
  struct result_1 NK|UeL7ght  
  { GxdAOiq;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &nEL}GM)E  
} ; |k.'w<6mb9  
]p!{   
template < typename T1, typename T2 > xmg3,bO  
  struct result_2 eiK_JPFA-  
  { *PF<J/Pr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .n<vhLDQn  
} ; $zP5Hzx  
} ; 2yA)SGri  
U[wx){[|  
bq/Aopfr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kj6:P$tH  
~0MpB~ {xd  
template < typename Func, typename aPicker > =E9\fRGU  
class binder_1 YTTyMn  
  { %IsodtkDu  
Func fn; 0pE >O7  
aPicker pk; D:T]$<=9  
public : i{^T;uAE  
wOAR NrPx2  
template < typename T > o/N!l]r  
  struct result_1 N{%7OG  
  { s%:fZ7y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7 $y;-[E[  
} ; 4en3yA0.w  
Gxw1P@<F:  
template < typename T1, typename T2 > =RB {.%  
  struct result_2 n&[CTOV  
  { vPDw22L;'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Fi``l )Tt  
} ; xF8r+{_J)  
&M13F>!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zu d_BOq{f  
X%yG{\6:  
template < typename T > b~aM=71  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ](Fey0@  
  { /DAR'9@h  
  return fn(pk(t)); ,@ '^3u  
}  qb? <u  
template < typename T1, typename T2 > ! I:N<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kX8C'D4 gX  
  { ZJ3g,dc  
  return fn(pk(t1, t2)); hl1IG !  
} E@GYl85fI  
} ; "#*W#ohVA  
&N^j }^ Z  
w<(ubR %$  
一目了然不是么? uSfHlN4l  
最后实现bind |N/d }  
httywa^  
v]k-x n|$j  
template < typename Func, typename aPicker > a0|hLqI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V_h&9]RL  
  { e a=E/HR-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _,drOF|e  
} s+:|b~  
n\+ c3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 afrF%!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 R1zt6oY  
#Y=^4U`  
十一. phoenix gH//@`6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: neFwxS?  
oxxuw Dcl  
for_each(v.begin(), v.end(), bv4umL /  
( ^L%_kL_7  
do_ rI>x'0Go*  
[ pwFdfp  
  cout << _1 <<   " , " N`W[Q>n  
] kyHli~Nr"  
.while_( -- _1), ` @QZK0Ox  
cout << var( " \n " ) e?W ,D0h  
) )Q1>j 2 &  
); <Z^by;d|z  
i(.e=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: D /QLp3+o  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <D a-rv8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^.A*mMQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I Cc{2l  
WZ-~F/:c%  
.I^4Fc}&4  
template < typename Cond, typename Actor > :-RB< Lj  
class do_while /S]$Hu|  
  { Ro<779.Gn\  
Cond cd; %5e|  
Actor act; c!\Gj|  
public : *^-AOSVt,  
template < typename T > SA<\n+>q^  
  struct result_1 ^+yz}YFM  
  { c5^HGIe1  
  typedef int result_type; ^5X?WA,Z99  
} ; 1ui)Hv=h*  
UBwl2Di  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HTL6;87w+]  
':n`0+Eh  
template < typename T > e0(/(E:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ov+{<0Q  
  { Wep^He\:  
  do |u>V> PN  
    { $M}"u [Qq  
  act(t); -_ 9k+AV  
  } ]W3_]N 3  
  while (cd(t)); *H/>96  
  return   0 ; 'x%gJi#  
} Zv@qdY<:  
} ; `PARZ|  
E^)FnXe5  
Ll|-CY $  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .?u<|4jE6  
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。 iYr)Ao5X  
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。 "AagTFs(i  
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。 =NY;#Jjn  
下面就是产生这个functor的类: RiTL(Yx  
wa@Rlzij>  
!Q>xVlPVu  
template < typename Actor > wh(_<VZ  
class do_while_actor KkUK" Vc  
  { KPToyCyR1  
Actor act; 8c) eaDu  
public : 'pt(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DWU=qD+  
FGn"j@m0  
template < typename Cond > 5qM$ahN3wH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f7*Qa!!2p]  
} ; +QN4hJK  
$z_yx `5  
:aOR@])>o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^=x/:0  
最后,是那个do_ |Z>-<]p9g  
i "V.$|,  
)5@P|{FF  
class do_while_invoker ykC3Z<pI.  
  { &h/r]KrZ  
public : {z>!Fw  
template < typename Actor > $6n J+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &>AwG4HW#j  
  { My>q%lF=fw  
  return do_while_actor < Actor > (act); bpc1> ?  
} 'u.Dt*.Uq  
} do_; !/,oQoG  
x{;{fMN1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l0'Yq%Nf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Nk@-yZ@,8  
最后来说说怎么处理break和continue Mst%]@TG  
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。 [0Xuo  
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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