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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oXN(S:ZF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o$V0(1N  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^7Z;=]8J  
%b2Hm9r+  
RzzU+r  
:R>RCR2g)  
  class filler !nlr!+(fV  
  { xEeHQ7J  
public : 7AWq3i{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PN:`SWP  
} ; .k +>T*c{  
Ih4$MG6QC  
P"]l/  
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: gGx(mX._L?  
oN%zpz;OR  
6a_U[-a9;  
a'. 7)f[g}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \fuz`fK:  
2)T;N`tNw  
g1.u1}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }^j8<  
`l/nAKg?W  
A|YgA66M  
(: ?bQA'Td  
二. 战前分析 zmL VFGnS  
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。 YMU""/(  
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 v~jm<{={g  
dQ9W40g1  
$R+gA{49%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); # ,eC&X45  
  /* --------------------------------------------- */ _`p^B%[  
vector < int *> vp( 10 ); _VTpfeL@n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y,6kL2DM  
/* --------------------------------------------- */ *[*q#b$j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }xi?vAaTl  
/* --------------------------------------------- */ K<`W>2"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _Hfpizm  
  /* --------------------------------------------- */ 5`gVziS!S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j+{cc: h"X  
/* --------------------------------------------- */ sUK|*y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |]k,0Y3v  
uXLZ!LJo  
%e3E}m>  
cMnN} '  
看了之后,我们可以思考一些问题: " a,4E{7  
1._1, _2是什么? *N:0L,8  
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。 *+2_!=4V  
2._1 = 1是在做什么? @!O(%0 =  
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。 |@yYM-;6  
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。  ;Q4,I[?%  
aDxNAfP  
`h'=F(v(}  
三. 动工 ~TeOl|!lE+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +"bi]^\z  
Cc,V ]  
4VwMl)8ic  
S]~5iO_bst  
template < typename T > '}B"071)<  
class assignment 1s(]@gt  
  { MPy>< J  
T value; D6+3f #k6  
public : 4z26a  
assignment( const T & v) : value(v) {} a?8)47)  
template < typename T2 > v+`'%E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R5(([C1  
} ; }4H}*P>+  
WBkx!{\z  
r]D U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aR('u:@jHi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -)3+/4Q(  
bZ OCj1  
5>daWmD  
T!>hPg  
  class holder A9u>bWIE7  
  { _~ei1 G.R  
public : O! XSU,  
template < typename T > VBF:MAA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G$&jP:2q  
  { Y~A I2HS  
  return assignment < T > (t); Az8ZA~Op=  
} #N >66!/V  
} ; "::2]3e  
)oz2V9X{  
&GJVFr~z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J:>o\%sF  
zwJ&K;"y(  
  static holder _1; J'7;+.s(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2nCc(F&+?  
XM*5I 4V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G/ ~gF7  
而不用手动写一个函数对象。 % XZ&(  
wy${EY^h  
ilHf5$  
L?N-uocT  
四. 问题分析 {=mGXd`x?l  
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。 {6:*c  
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@7hoU-+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X;GU#8W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K%mR=u#%&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y,Rr[i"j  
fDfph7[)  
五. 问题1:一致性 HiU)q  
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?| ~9vK 6;0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nGYi mRYO  
TNA7(<"fV|  
struct holder CM++:Y vJ  
  { lqJ92vi6Q  
  // xT*c##  
  template < typename T > <!UnH6J.b  
T &   operator ()( const T & r) const hhZ%{lqL  
  { <bSPKTKL  
  return (T & )r; udA@9a^;  
} 4 l-Urn Z  
} ; f+n {9Hz  
~wv$uL8y  
这样的话assignment也必须相应改动: E?P>s T3B  
5V =mj+X?  
template < typename Left, typename Right > 3Wv^{|^  
class assignment Cb+$|Kg/"b  
  { .udLMS/_  
Left l; !bYVLFp=\_  
Right r; Ry]9n.y  
public : QSa#}vCp*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R2-F@_  
template < typename T2 > 3 e1-w$z&S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {j]cL !Od  
} ; 43M.Hj]  
bo\Ah/.  
同时,holder的operator=也需要改动: Q*PcO\Y!y  
w?|qKO  
template < typename T > ; YQB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g@4~,  
  { :?g+\:`/0j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,@?9H ~\  
} };9s8VZE  
, h'Q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 iCg%$h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e"eIQI|N  
\ f+;X  
return l(rhs) = r; 'r%(,=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。 j8[U}~*^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pFNU~y'Kf  
NiW9/(;xB  
template < typename Tp > >uq0}HB$a  
class constant_t \OFmd!Cz  
  { zm5Pl G  
  const Tp t; ,-E'059  
public : Komdz/g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }s<;YC  
template < typename T > ?z l<"u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9S}rTZkEq  
  { `H$XO{w  
  return t; s_fe4K  
} @!! u>1  
} ; 2672oFD  
,iP YsW]5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~B"HI+:\L  
下面就可以修改holder的operator=了 &DGz/o  
x} c  
template < typename T > <Y?Z&rNb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g1[BrT,  
  { -#T%*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d!R+-Fp  
} ZZo<0kDk  
#.HnO_sK_  
同时也要修改assignment的operator() l~]] RgU  
*(q?O_3,b  
template < typename T2 > AmDOv4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -WqhOZ  
现在代码看起来就很一致了。 K)J_q3qo  
( s4W&  
六. 问题2:链式操作 (E00T`@t0i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ru*gbv,U  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Pm)*zdZ8  
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。 $G"\@YC<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "ckK{kS4~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wW\@^5  
P* 0kz@  
template < typename T > L f"!:]  
struct result_1 [y'blCb  
  { %?gG-R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a"U3h[;$y  
} ; -sJD:G,%  
q&v~9~^}d  
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: E:**gvfq  
8o%Vn'^t  
template < typename T > {X(nn.GpC  
struct   ref v8yCf7+"  
  { {*GBUv5  
typedef T & reference; _h}(j Ed!  
} ; *m<[ sS  
template < typename T > U; m@  
struct   ref < T &> p+]S)K GZw  
  { ANw1P{9*  
typedef T & reference; Q2m[XcnX  
} ; u]Vt>Ywu  
~210O5^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L$OZ]  
^\O*e)#*  
template < typename T > Y"8@\73(R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mm: TR?^  
  { )Wq1 af   
  return l(t) = r(t); ^il$t]X5-  
} :h34mNU  
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。 v {HF}L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CS~onf<xz  
=Vs?=|r  
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 PA,aYg0f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m-Jy 4f#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \^dse  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }WC[ <AqI  
最后的布局是: qF bj~ec  
                Add @~ke=w6&pe  
              /   \ v%*don  
            Divide   5 o;Z"I&  
            /   \ 1K@ieVc  
          _1     3 \os"w "  
似乎一切都解决了?不。 3<$Ek3X  
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。 o}KVT%}  
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。 U~ a\v8l~  
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: @Drl5C}+  
SQK82 /  
template < typename Right > 8ly)G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !|4]V}JQ  
Right & rt) const 06AgY0\  
  { gw,K*ph}q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >^g2 Tg:  
} QEt"T7a[/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (jU_lsG  
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。 UwS7B~  
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。 Iga +8k  
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。 Y2l;NSWU  
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。 8o|C43Q_  
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? ;AOLbmb)H4  
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: =bD.5,F)  
uNuFD|aQ.  
template < class Action > T=-UcF  
class picker : public Action y-.{){uaD  
  { \v-I<"::  
public : au50%sA~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U'" #jT  
  // all the operator overloaded BXdk0  
} ; `W)?d I?#M  
^rq\kf*]  
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。 xOShO"4Z   
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: xP_%d,  
*Xk5H,:  
template < typename Right > |33t5}we  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a~LA&>@  
  { !^F_7u@Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W3UxFs]$  
} T:{&e WH  
"A Bt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |^5"-3Q  
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。 \f4rA?+f  
4bL *7bA  
template < typename T >   struct picker_maker *\'t$se+  
  { T$u'+* Xx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xf;>o$oN0P  
} ; UJqh~s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IowXVdm@6  
  { +=9iq3<yfS  
typedef picker < T > result; Co(N8>1  
} ; J'ce?_\?PY  
(SW6?5  
下面总的结构就有了: +i!HMyM  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Gu$J;bXVj  
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。 e6_8f*o|s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pEcYfj3M  
至此链式操作完美实现。 2C:u)}R7D  
r{r~!=u  
Hm>cKPZ)  
七. 问题3 D%3$"4M7!  
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。 sk9Ejaf6>  
(OES~G  
template < typename T1, typename T2 > [8Y7Q5Had  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Y}YhUI&  
  { r@r*|50  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <FBH;}]  
} Fl($0}ER  
o[KZm17  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :t`W&z41  
oZ/"^5  
template < typename T1, typename T2 > GO2q"a  
struct result_2 Pi5MFw'v  
  { !\{2s!l~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r3' DXP  
} ; ?F]P=S:x  
X(x,6cC  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @ntwdv;  
这个差事就留给了holder自己。 rz&V.,s  
    iB W:t  
XZk%5t|t  
template < int Order > "Ua-7Q&A  
class holder; iT{4-j7|P4  
template <> Rkk`+0K7$J  
class holder < 1 > j~\FDcG*ed  
  { H?;+C/-K`_  
public : dpS@:  
template < typename T > >H;m[  
  struct result_1 tx[;& ;  
  { _I;hM  
  typedef T & result; \,/ozfJ7dT  
} ; rG~W=!bj  
template < typename T1, typename T2 > B=]L%~xL$  
  struct result_2 9c}C<s`M  
  { \;'#8  
  typedef T1 & result; zP0<4E$M`  
} ; 4$vUD1('  
template < typename T > v7@"9Uw}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5|eX@?QF58  
  { J&'*N :d  
  return (T & )r; d_$0  
} -:d{x#  
template < typename T1, typename T2 > dL4VcUS.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |Tmug X7  
  { J&h59dm-  
  return (T1 & )r1; :kI[Pf!z  
} X4:84  
} ; jbe:"S tw  
JE:LA+ (  
template <> |*J;X<Vm  
class holder < 2 > GjW(&p$&  
  { <`Fl Igo  
public : -eV*I >G  
template < typename T > ,^mEi  
  struct result_1 y~]D402Cx  
  { S"Vr+x?  
  typedef T & result; fFbJE]jW  
} ; j8e=],sQ  
template < typename T1, typename T2 > &/^p:I  
  struct result_2 "'``O~08/  
  { 1r.2bL*~jw  
  typedef T2 & result; @qcUxu4  
} ; 9(HGe+R4o  
template < typename T > @+M1M 2@Xz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \NDW@!X  
  { AX{<d@z`j  
  return (T & )r; %2D'NZS  
} ts[8;<YD  
template < typename T1, typename T2 > 7\$}|b[9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }vB{6E+h/w  
  { W^[QEmyn  
  return (T2 & )r2; !p\ @1?  
} /J-.K*xKt  
} ; &,p6lbP  
K($+ILZ  
g8Y)90 G  
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> >。 6w3[PNd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3_;=y\F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `xv Uq\  
$Nvox<d0  
return l(i, j) = r(i, j); )2W7>PY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -u~:Gd*l0  
?S=y>b9R  
  return ( int & )i; dmkGIg}  
  return ( int & )j; I31Nu{  
最后执行i = j; D?Ol)aj?  
可见,参数被正确的选择了。 ?T%"Jgy8  
@fo(#i&  
wb#[&2i  
q2B'R   
w H=7pS"s  
八. 中期总结 b?Q$UMAbH  
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: w(+ L&IBC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?en-_'}~a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fOSJdX0e|Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m|?1HCRXRI  
V0,5c`H c  
{Gfsiz6  
8KR17i1  
7Y.yl F:  
T[[E)f1[  
九. 简化 FR50y+h^$  
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。 9P <1/W!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %T<c8w}dP  
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: 3\ )bg R:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %|/\Qu  
  +-*/&|^等 ""V\hHdp  
2. 返回引用。 ]x& R=)P  
  =,各种复合赋值等 \mb@-kM)  
3. 返回固定类型。 ;/23CFYM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j}@LiH'Q  
4. 原样返回。 qa: muW  
  operator, Ygfy;G%  
5. 返回解引用的类型。 OL#i!ia.  
  operator*(单目) Q-s5-&h(  
6. 返回地址。 h>xB"E|.  
  operator&(单目) `tHF}  
7. 下表访问返回类型。 =VWH8w.3  
  operator[] YyYp-0#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6x!iL\Y~  
  operator<<和operator>> F DGzh/  
XI ><;#  
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。 Wa?\W&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )!zg=}V  
)WEOqaR]  
template < typename Left > T 9}dgf  
struct value_return vXdI)Sx[  
  { A$P Oc<  
template < typename T > E7SmiD@)  
  struct result_1 n*AN/LBp  
  { N-p||u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6I]{cm   
} ; }ew )QHd  
,*L3  
template < typename T1, typename T2 > b83m'`vRM  
  struct result_2 *&_(kq z'1  
  { |U~\;m@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &u2m6 r>W  
} ; r5lPO*?Df  
} ; Fkqw #s(T  
Aba%QQQ  
'vZWk eo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |F =.NY  
0eA |Uq~  
下面我们来剥离functor中的operator() Fv^>^txh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qssK0!-  
Xa U ^^K  
return l(t) op r(t) loyhNT=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a|dn3R>vX  
return op l(t) +9;6]4  
return op l(t1, t2) C2hB7?UGN  
return l(t) op k1D|Cpnp  
return l(t1, t2) op VB+_ kR6Zv  
return l(t)[r(t)] ?%>S5,f_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8js1m55KT  
>\lBbq a#  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: HErG%v]nw  
单目: return f(l(t), r(t)); 0o@eE3^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %NhZTmWm  
双目: return f(l(t)); 0)vX  
return f(l(t1, t2)); 6D4u?P,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]*rK;  
Jd|E 4h~(  
struct meta_divide 9PR?'X;4  
  { '_n$xfH  
template < typename T1, typename T2 > 0e'@Xo2e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [GW;RjPE  
  { A22'qgKm@  
  return t1 / t2; dP/1E6*m  
} YO.+ 06X  
} ; 99Nm?$ g  
`q y@Qo  
这个工作可以让宏来做: Q,o"[ &Gp  
qHYoQ.ke  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oHethk  
template < typename T1, typename T2 > \ ) @f6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SUoUXh^!w  
以后可以直接用 @ w,O1Xwj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &X}i%etp^2  
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 N/B-u)?\:  
(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。。。) gF|u%_y-qt  
QIcc@PGT9a  
V9D>Xh!0H  
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 ,V+,3TT  
j;&su=p"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RDu{U(!  
class unary_op : public Rettype ~N+H7T.L  
  { o7fJ@3B/  
    Left l; Gd[: &h  
public : jxgs!B>   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} io$fL_R=  
$viZ[Lu!m  
template < typename T > yzL6oU-{&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u5P2*  
      { Gl>*e|}  
      return FuncType::execute(l(t)); j@jUuYuDgl  
    } 0 SDyE  
@ql S #(  
    template < typename T1, typename T2 > gCI{g. [I!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h}GzQry1  
      { Up1e4mNL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /V>yF&p  
    } `+T"^{ Z  
} ; IKeO&]k  
AUm5$;o,/  
y?xFF9W@H  
同样还可以申明一个binary_op Zx%6pZ(.  
e:;u_ be~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )#025>$z  
class binary_op : public Rettype U{&gV~  
  { 3c[TPD_:  
    Left l; 3ZL<6`YF  
Right r; 8]% e[  
public : Ob h@d|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /V E|FTs  
89%#;C  
template < typename T > p y%RR*4#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &jE@i#  
      { |il P>b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Zopi;O J  
    } #J*hZ(Pq  
bb`8YF+?'  
    template < typename T1, typename T2 > ,\ zx4 *  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c[4I> "w  
      { :sJQ r._L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t``q_!s}F  
    } "VQ7Y`,+  
} ; @`:z$52  
7SJtW`~  
3|1v)E  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v4X)R "jJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yz^Rm2$f9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mW 'sdb  
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。 '0jn|9l58  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dq9*il;'  
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。。。 (Ujry =f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uwWKsZ4:ij  
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) \ H!Klp  
下面是修改过的unary_op `:YCOF  
g3vR\?c`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l !:kwF  
class unary_op 1HBXD\!  
  { :#Nrypsu  
Left l; Nu7lPEM  
  %"BJW  
public : QJtO~~-  
%@Nu{?I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <4%vl+qW  
_+}#  
template < typename T > wF$z ?L  
  struct result_1 o%[swoM@  
  { Zd8`95  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; irKM?#h  
} ; 9qX)FB@'i;  
XWq@47FR  
template < typename T1, typename T2 > j4}Q  
  struct result_2 V5bB$tL}3  
  { LHd9q ^D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x^)W}p"  
} ; JO&L1<B{v  
K4Hu0  
template < typename T1, typename T2 > .._UI2MA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "g&hsp+i"A  
  { wg]VG,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Oc%W_Gb7  
} *apkw5B}C  
CK(`]-q>,  
template < typename T > Jqz K5)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P$*9Z@  
  { WSOz^]  
  return OpClass::execute(lt(t)); /G= ?E]^  
} !p{CsR8c  
;_p!20.(  
} ; 2[g kDZ  
f}w_]l#[G  
K aNO&%qX  
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 5 N:IH@  
好啦,现在才真正完美了。 $Ahe Vps@@  
现在在picker里面就可以这么添加了: G]O5irsV  
V$3`y=8  
template < typename Right > [Lq9lw&   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;={3H_{3  
  { ].Xh=7&2{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,#K{+1z:  
} Yp EH(tq  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ##a.=gl  
1;eWnb(  
W}M 3z  
cr~.],$Om  
U[W &D%'  
十. bind dK>sHUu  
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。 /n1L},67h  
先来分析一下一段例子 Q+ZZwqyxD  
hd@jm^k  
3>mAZZL5[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j?1wP6/NP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1x^Vv;K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QAX3*%h  
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。 heQyz|o  
我们来写个简单的。 0HN%3AG]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %{ory5  
对于函数对象类的版本: #|=Q5"wU  
/cZTj!M  
template < typename Func > }/M muPp  
struct functor_trait lESv  
  { ^o4](l  
typedef typename Func::result_type result_type; ;2[),k  
} ; "<&) G{  
对于无参数函数的版本: DcN!u6sJ  
~]SCf@pRk  
template < typename Ret > 63/a 0Yn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4))N(m%3F  
  { bD. KD)5  
typedef Ret result_type; CZog?O}<  
} ; b*1yvkX5  
对于单参数函数的版本: q1Mt5O}  
*auT_*  
template < typename Ret, typename V1 > (#8B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z0@BBXQ`  
  { ox5WboL  
typedef Ret result_type; Z?u}?-b1\H  
} ; 3%)@c P:?  
对于双参数函数的版本: (C0Wty  
Z{x)v5yh2V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6B+?X5-6DH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R]3j6\  
  { /  QT>"  
typedef Ret result_type; P=l 7m*m  
} ; g{CU1c)B  
等等。。。 k/1S7X[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hDXaCift  
8*Ty`G&v  
template < typename Func > vIf-TQw  
struct func_return j8c5_&  
  { }{)Rnb@ >  
template < typename T > nDyA][  
  struct result_1 6j95>}@  
  { 'I$kDM mwh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \>x1#Vr>#V  
} ; aJ}hlM>  
oU se~  
template < typename T1, typename T2 > )!~,xl^j{}  
  struct result_2 Nxna H!wS  
  { WyRSy-{U(}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H!'4A&  
} ; F}=_"IkZ  
} ; udmLHc  
n|Ts:>`V  
%xr'96d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _0UE*l$t  
=J|jCK[r  
template < typename Func, typename aPicker > Swh\^/B8  
class binder_1 E\TWPV'/  
  { q3C  
Func fn; 4U~'Oa @p  
aPicker pk; <KfR)7I$0a  
public : 9WI5\`*"  
X ]W)D S  
template < typename T > hV:++g  
  struct result_1 "!CVm{7[  
  { K+"3He  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;A4j_ 8\[  
} ; :zY;eJKm  
f@[)*([  
template < typename T1, typename T2 > ;" Aj80  
  struct result_2 #<X4RJ  
  { 'T$Cw\F&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T?RN} @D  
} ; -xbs'[  
cQ'x]u_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3iUJ!gK  
*6eJmbFG  
template < typename T > fef y`J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~f"3Wa*\B  
  { ]=9 d'WL  
  return fn(pk(t)); {]dG 9  
} \GQRpJ#h1  
template < typename T1, typename T2 > WP?]"H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "a9j2+9  
  { {~w(pAx  
  return fn(pk(t1, t2)); P&=YLL<W  
} HEAW](s  
} ; % 8wBZ~1-  
$-u c#57  
:,M+njcFc  
一目了然不是么? 'HJ+)[0X*  
最后实现bind v 2 p  
(P;TM1k  
K^o{lyK;@~  
template < typename Func, typename aPicker > (EvYrm4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <VSB!:ew  
  { TGU7o:2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J9OL>!J  
} QAt]sat  
?3a=u<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V)`A,7X  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P{ 9wJ<  
,|A6l?iV  
十一. phoenix ?@Q0;LG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <T;V9(66  
:5$ErI  
for_each(v.begin(), v.end(), ,A $IFE  
( (F 9P1Iq  
do_ rsa_)iBC  
[ U;IGV~oT  
  cout << _1 <<   " , " $MGKGWx@E  
] ,X1M!'  
.while_( -- _1), YtKT3u:x  
cout << var( " \n " ) :*BN>*1^\r  
) :3XvHL0rx  
); _'1 7C /  
lZ)6d-vK  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: xf/K+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor I\1"E y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9C2pGfEbn}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EpKZ.lCU  
#d3_7rI0V  
V=p"1!(  
template < typename Cond, typename Actor >  :\'1x  
class do_while 5z9hcQAS  
  { p`rjWpH  
Cond cd; U, 7  
Actor act; jnbR}a=fJ  
public : >~Gy+-  
template < typename T > (T$cw(!  
  struct result_1 *3E3,c8{A  
  { [W{|94q  
  typedef int result_type; X Db%-  
} ; kTfRm^  
R-dv$z0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G7|d$!%  
pbDr:kBL  
template < typename T > 3UW`Jyd`k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uL-kihV:-  
  { &=*1[j\  
  do =,q/FY:  
    { [%R?^*]  
  act(t); ;di .U,  
  } Ws1|idAT  
  while (cd(t)); /Dd x[P5p=  
  return   0 ; eY`9J4o'  
} 37:tu7e~c  
} ; Qxa Me8 (  
-zMvpe-am&  
$*$4DG1gaR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "%+||IyW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4[gbRn'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ": BZZ\!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 R!7--]Wcg  
下面就是产生这个functor的类: <dE~z]P  
!`7evV:  
'YG P42#  
template < typename Actor > K3h];F! ^  
class do_while_actor {+cx}`  
  { U';)]vB$  
Actor act; [tSv{  
public : eN|zD?ba&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \'u+iB g  
[.Md_  
template < typename Cond > w5)KWeGa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "N_@q2zF  
} ; /O$~)2^h  
Q.7X3A8  
z1,#ma}.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m(:R(K(je  
最后,是那个do_ S1)g\Lv  
MIl\Bn  
]j,o!|rx7  
class do_while_invoker H|aC(c  
  { (zy|>u  
public : G7,v:dlK   
template < typename Actor > 7b-[# g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @oj_E0i3  
  { F?MVQ!K*  
  return do_while_actor < Actor > (act); %La/E#  
} `|"o\Bg<  
} do_; :jkPV%!~  
fj( WH L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @ YWuWF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2Hx*kh2  
最后来说说怎么处理break和continue yB *aG  
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。 s"nntC  
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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