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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JmVha!<qk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }{e7wqS$&,  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ]TKM.[[  
dFY]~_P472  
s ^NO(  
tP; &$y.8  
  class filler v|5:;,I  
  { @L^Fz$Sx  
public : YnnpgR.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} { 3``To$  
} ; m87,N~DP  
k=w;jX&;`  
.K?',x  
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: TU ]Ed*'&  
6#~"~WfPQ  
o`?0D)/O  
6OYXcPW'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #Mo`l/Cwp  
n8(B%KF  
p7(Pymkd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '\%c"?  
OJd!g/V  
6BIP;, M=  
Xx{ho 4qq  
二. 战前分析 wX}N===  
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。 ;\`~M  
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 Enee\!@v  
~;St,Fw<<  
+EJwWDJ!%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +|.}oL^}G  
  /* --------------------------------------------- */ !_GY\@}  
vector < int *> vp( 10 ); 4)D#kP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mhnjY K9  
/* --------------------------------------------- */ PfX{n5yBW8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hW*2Le!I  
/* --------------------------------------------- */ DO<eBq\O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VM{`CJ2  
  /* --------------------------------------------- */ H+ra w/"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HZMs],GX  
/* --------------------------------------------- */ QX (x6y>Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #.O,JG#H  
:T~Aa(%(  
/UeLf $%ZW  
f.V;Hl,  
看了之后,我们可以思考一些问题: qh Ezv~  
1._1, _2是什么? A^7!:^%K  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 VlKy6PSIg  
2._1 = 1是在做什么? ||v=in   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2mL1BG=Yk  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 t}-[^|)7  
]D^dQ%{  
'Z2:u!E  
三. 动工 r}) 2-3ZA9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gA ]7YHc  
mhTpR0  
ZK5(_qW&i  
#1R_* Uh  
template < typename T > }aYm86C]  
class assignment 9@AGx<S1  
  { %VYQz)yW  
T value; G)gf +)W  
public : xw: v|(  
assignment( const T & v) : value(v) {} >yvP[$]!6  
template < typename T2 > !mFo:nQ)}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f uojf+i  
} ; ja$>>5<q  
WujIaJt-  
}_XW?^/8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sh.xp8^)^>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Myss$gt}  
khT&[!J{>  
,CW]d#P|  
o D;  
  class holder ,2S <#p!  
  { /2^cty.BXw  
public : J*6I@_{/ U  
template < typename T > E%ea o$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3ojK2F(1D  
  { 1wUZ0r1'  
  return assignment < T > (t); |Y3!Lix  
} 1!/+~J[#  
} ; A/N*Nc  
b3b 4'l   
hTI8hh  
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: .;WJ(kB\U  
sBuJK'  
  static holder _1; LLmgk"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tW5 \Ktjno  
mFayU w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]i*q*]x2u  
而不用手动写一个函数对象。 @_YEK3l]l  
zF /}s_><*  
TI}H(XL(  
 .Pq8C  
四. 问题分析 qx 3.oU  
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。 k/l@P  
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。 4,9AoK)yp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =f@O~nGm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tYIHsm\b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #%VprcEK  
(PGmA>BT  
五. 问题1:一致性 (Br$(XJoK}  
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?| `.;7O27A^%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DHpU?;|3  
m6V1m0M  
struct holder 5X&<+{bX  
  { ^ vI|  
  // R+]p -NI^  
  template < typename T > ,r5<v_  
T &   operator ()( const T & r) const r0G#BPgdR  
  { d_J?i]AP|'  
  return (T & )r; DjOFfD\MF  
} 8e\a_R*(|  
} ; $ O}gl Q  
1\YX|  
这样的话assignment也必须相应改动: qjR;c& qR  
8e>;E  
template < typename Left, typename Right > I.x0$ac7  
class assignment ~ $r^Ur!E\  
  { 8YkP57Y%[Z  
Left l; 74gU 4T  
Right r; EoU}@MjM~  
public : L*FmJ{Yf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5B'-&.Aj+  
template < typename T2 > %c^]Rdl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IUd>jHp`6  
} ; "Wi`S;  
&}T`[ d_Z  
同时,holder的operator=也需要改动: )>\Ne~%  
,?&hqM\  
template < typename T > (3]7[h7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WDzov9ot  
  { NmB0CbB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !Z=`Wk5  
}  g<,v2A  
z[t$[Q g  
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。 O')Ivm,E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a*SJHBB  
?WAlW,H>  
return l(rhs) = r; Y!POUMA }A  
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。 @Wx_4LOhf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a S<JsB  
6 Dg[ b  
template < typename Tp >  h@W}xT  
class constant_t |d%Dw^  
  { QyHUuG|g  
  const Tp t; y|MW-|0=!  
public : t4gD*j6J3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sp_(j!]jX  
template < typename T > XLmbpEh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Opjt? ]  
  { kdmVHiGF  
  return t; sgCIY:8  
} ];uvE? 55  
} ; x[(2}Qd  
J puW !I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >Y2Rr9  
下面就可以修改holder的operator=了 /AMtT%91  
5lU`o  
template < typename T > !/jx4 w~R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \!SC;  
  { (9cIU2e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r`S]`&#}(  
} j ^_ G  
Szg<;._J  
同时也要修改assignment的operator() #Jm_~k  
k*-+@U"+  
template < typename T2 > Hfc^<q4a.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {qx"/;3V  
现在代码看起来就很一致了。 QGLm4 Wl9  
.IKK.G  
六. 问题2:链式操作 _&dGo(B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aB'<#X$x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sL\|y38'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pnqjAT GU  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &rNXn?>b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hy `r}+  
@EZXPU  
template < typename T > g` h>:5]  
struct result_1 MI@ RdXkY  
  { ^ MddfBwk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =} vG|  
} ; 8L|C&Ymj  
,$}Q#q  
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: _aD x('  
<4O=[Q5S  
template < typename T > mR0@R;,p  
struct   ref (+^1'?C8  
  { +m+HC(Z  
typedef T & reference; W:) M}}&H  
} ; [{zekF~)@  
template < typename T > +6;OB@  
struct   ref < T &> w1KQ9H*  
  { r} ,|kb  
typedef T & reference; &pmJ:WO,h  
} ; hqBwA1](a  
yGD0}\!n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \4vFEJSh  
xeHu-J!P  
template < typename T > ?&X6VNbU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sP+S86 u  
  { BFEo:!'F  
  return l(t) = r(t); NKB! _R+  
} HFDg@@  
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。 k,@1rOf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Cu?$!|V  
&1?Q]ZRp  
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 qh&K{r*T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6Edqg   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QU#/(N(U#T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }BfwMq4E)n  
最后的布局是:  o j^U  
                Add j=gbUXv/  
              /   \ EP8LJzd"  
            Divide   5 J\{)qJ*jp  
            /   \ $_ NaxV  
          _1     3 P9'5=e@jB  
似乎一切都解决了?不。 <T}#>xHs3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Vnl~AQfk|  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #2MwmIeA  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: h\dIp`H  
h!Q >h7  
template < typename Right > _AO0:&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lu{}j4  
Right & rt) const =DCQ!02  
  { /# eBDo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [L\w] 6  
} 6JL 7ut  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i3~!ofTb  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 iIT<{m&`  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _+. t7q^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 4a 5n*6G!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :vr,@1c  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? CJC|%i3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \x+DEy'4;5  
U!'lc} 5  
template < class Action > w Vof_'F1  
class picker : public Action [X I5Bu ~  
  { Cse0!7_T  
public : _E%[D(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2iGRw4`_a  
  // all the operator overloaded p"JSYF 9]  
} ; EW!$D  
AVJk  
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。 tL5Xfd?u  
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: }/LYI  
I*ej_cFQ^  
template < typename Right > }n.h)Oz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4EpzCaEZ  
  { Za} |Ee  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m^=, RfUUd  
} f 4 _\F/  
izKk@{Md  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5A)w.i&V  
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。 GBQb({  
sV6A& Aw  
template < typename T >   struct picker_maker ArEpH"}@  
  { `8-aHPF-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6?lg 6a/eO  
} ; W(8g3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "tark'  
  { Lr^xp,_n  
typedef picker < T > result; g IKm  
} ; w?*KO?K  
PYUY bRn  
下面总的结构就有了: DG-vTr  
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。 GKSy|z  
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。 Q.XsY.{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,dp?'_q {  
至此链式操作完美实现。 pxbNeqK@p  
hK"=~\,  
lEDHx[q  
七. 问题3 I Q L~I13  
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。 HLk"a-+'  
aC},h   
template < typename T1, typename T2 > S3'g(+S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U,M,E@  
  { NQJqS?^W&M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :6/OU9f/R  
} #R8l"]fxr?  
L1xD$wl  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iK]g3ew|  
^zJ. W  
template < typename T1, typename T2 > OW}A48X[+  
struct result_2 StL[\9~:  
  { gB(W`:[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9O Q4\  
} ; Ib\G{$r  
WK}+f4tdW[  
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? =QfKDA  
这个差事就留给了holder自己。 GN9_ZlC  
    9/M!S[N9  
?>8zU;Aj  
template < int Order > #[W[ |m  
class holder; UT~2}B9fc  
template <> E, fp=.  
class holder < 1 > nc~d*K\!  
  { 4sQAR6_SW~  
public : @>@Nu g2   
template < typename T > QL2y,?Mz7  
  struct result_1 B|=maz:_  
  { aTm.10{^  
  typedef T & result; weV#%6=5\  
} ; pCUOeQL(  
template < typename T1, typename T2 > 2S6EDXc  
  struct result_2 =.oWguzu  
  { ws?s   
  typedef T1 & result; I0vn d7  
} ; D,j5k3< #  
template < typename T > @>IjfrjV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,rI |+  
  { A4FDR#  
  return (T & )r; emB D@r  
} -ikuj  
template < typename T1, typename T2 > :"^< aLj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PL$F;d  
  { .K1E1Z_  
  return (T1 & )r1; BDRVT Y(s  
} Vk_&W.~  
} ; t)Q @sKT6  
@%nUfG7TQ  
template <> xJLO\B+gM  
class holder < 2 > TY\"@(Q|G  
  { <57l|}8  
public : /VO@>Hoh  
template < typename T > !s*''v*  
  struct result_1 0r ; nz]'  
  { Ww&- `.  
  typedef T & result; VQ<i$ I  
} ; TDE1z>h+"  
template < typename T1, typename T2 > X&?lDL7?  
  struct result_2 U<Y'.!  
  { W7=_u+0d  
  typedef T2 & result; \y`3LhY  
} ; nYy}''l<  
template < typename T > %)Uvf`Xhh4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nl9Cdi]o  
  { : KP'xf.  
  return (T & )r; B=bI'S8\  
} F2`htM@,  
template < typename T1, typename T2 > -0o6*?[Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FT/5 _1i  
  { o-=d|dWG  
  return (T2 & )r2; FNm6/_u3  
} XVDd1#h  
} ; .hlQ?\  
Qy^z*s  
)cK  tc  
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> >。 nuO3UD3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $jed{N7Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3).o"AN  
9X$#x90  
return l(i, j) = r(i, j); uWB:"&!^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T E&Q6  
wz*A<iU  
  return ( int & )i; #}!>iFBcH  
  return ( int & )j; r d6F"W  
最后执行i = j; Ls>u` hG  
可见,参数被正确的选择了。 &:;;u\  
f;Bfh3  
.eabtGO,  
R=amKLD?  
4-+ozC{  
八. 中期总结 #A/]Vs$  
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&9as}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RCh$j&Tn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {y&\?'L'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a()6bRc~T  
BgkB x  
{Bq"$M!Y  
Oh/b?|imG  
CaYos;Pl  
MLt'YW^  
九. 简化 U+*oI*  
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。 Z6R: rq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N* ] i G~  
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: B)"#/@!bHH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6L8tz 8  
  +-*/&|^等 mS:j$$]u  
2. 返回引用。 ,_Qe}qFU  
  =,各种复合赋值等 XewXTd #x  
3. 返回固定类型。 s("Cn/ZkS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5X`w&(]m  
4. 原样返回。 b =K6IX;  
  operator, v LBee>$  
5. 返回解引用的类型。 @L[PW@:SZ  
  operator*(单目) \[[TlB>  
6. 返回地址。 /o|PA:6J  
  operator&(单目) aYaG]&hb  
7. 下表访问返回类型。 w>6"Sc7oc2  
  operator[] t+3   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >[|GC/C  
  operator<<和operator>> 8O8\q ;US  
d2C[wQF  
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。 }fJ:wku  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rnn2u+OG   
HJfQ]p'nK2  
template < typename Left > V8sH{R-  
struct value_return GUu\dl9WA'  
  { ~?AC:  
template < typename T > O t *K+^I  
  struct result_1 ZDOF  
  { 3$?9uMl#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;|>q zx  
} ; c~gNH%1XN  
1V|< A  
template < typename T1, typename T2 > | rE!  
  struct result_2 n|70x5Z?}J  
  { $` Z>Lm*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S'Z70 zJ  
} ; mL:m;>JJ n  
} ; DKy >]Hca  
~\IF9!  
$ \Q<K@{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait / h}PEu3y  
u}K5/hC  
下面我们来剥离functor中的operator() 35Ai;mU'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: je&dioZ>  
I~\O  
return l(t) op r(t) /d0Q>v.g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MV"E?}0  
return op l(t) 5^/,aI  
return op l(t1, t2) E4sn[DO  
return l(t) op J)9 AnGWe  
return l(t1, t2) op "/ tUA\=j  
return l(t)[r(t)] "gXxRHTX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /=8O&1=D  
dtB[m^$  
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: ==%`e/~Y  
单目: return f(l(t), r(t)); .S~@BI(|<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L;/9L[s,  
双目: return f(l(t)); q';&SR#"`K  
return f(l(t1, t2)); :3f-9aRC!  
下面就是f的实现,以operator/为例 S~+O` y^  
E2^ KK:4s  
struct meta_divide k2EHco0BG  
  { K :1g"  
template < typename T1, typename T2 > oM6j>&$b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vuYO\u+ud  
  { N]B)Fb  
  return t1 / t2; VZ\O9lD  
} &MCy.(jN  
} ; AXz-4,=xX  
*:a'GC%/  
这个工作可以让宏来做: Z;ZuS[ZA  
T>d\%*Q+B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C">`' G2  
template < typename T1, typename T2 > \ hHcJN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P+[QI U  
以后可以直接用 TqIAWbb&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "gFxfWIA  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 s(Z(e %  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) YTQ5sFuGM  
ZB-QABn  
Fj S%n$  
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 ,mBZ`X@N  
=v.{JV#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > he"L*p*H  
class unary_op : public Rettype O/mR9[}  
  { r]v&t  
    Left l; &=YSM.G  
public : Yl $X3wi  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {S G*  
*D2Nm9sl  
template < typename T > t5xb"F   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rv98\VD"  
      { }*NF&PD5RU  
      return FuncType::execute(l(t)); *P`v^&  
    } xdPcsox~  
YQ; cJ$  
    template < typename T1, typename T2 > N1%p"(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f0vJm  
      { S@x}QQ|.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =-_)$GOI'  
    } <0#^7Z  
} ; ;(7-WnU8N  
',GV6kt_k  
o7.e'1@  
同样还可以申明一个binary_op $*k)|4  
^ oYPyk`9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N#4N?BBP"  
class binary_op : public Rettype ]nQ+nH  
  { ndw7v  
    Left l; ;+sl7qlA4  
Right r; xOythvO  
public : t-WjL@$F/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tR1FO%nC  
wxE?3%.j\  
template < typename T > {(4# )K2g%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wbe0ZnM]  
      { jo}1u_OJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -ey)J +?t  
    } TjxA#D)   
L1sqU-gt  
    template < typename T1, typename T2 > $/+so;KD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r$ =qQ7^#  
      { zN%97q_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yG\UW&P  
    } +c--&tBo  
} ; .oEbEs  
iRNLKi  
`?"6l5d.]  
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 fxd0e;NAAh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }k7_'p&yk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YGp)Oy}:  
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。 /;Yy@oc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `N}d}O8   
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。。。 ?1peF47Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zPR8f-Uvw  
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) %m eLW&  
下面是修改过的unary_op ?DPHo)w  
Z.'syGuV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w~|1Wd<v  
class unary_op 9 #qeFBI  
  { "k:=Y7Dx  
Left l; F)S PaC4  
  ]3ifd G k  
public : aE)by-'  
T/l1qcf`wT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Lg4YED9#  
/ylc*3e'4  
template < typename T > 9[VxskEh  
  struct result_1 -R0/o7  
  { zT[6eZ8m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w^HjZV  
} ;  Qqc]aVRF  
O-#TZ   
template < typename T1, typename T2 > ?,)"~c$hZ  
  struct result_2 oh~: ,  
  { M&KyA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +Rwx% =  
} ; wfR&li{  
o r2|O#=  
template < typename T1, typename T2 > /:Lu_)5   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E7nFb:zlV  
  { _w!a`w*3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;h Hi@Z 9  
} O("Uq../3  
.Q* 'r& n  
template < typename T > gmP9j)V6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 19t{|w<  
  { z)-c#F@%  
  return OpClass::execute(lt(t)); W2]TRO  
} @0NJ{  
 |yKud  
} ;  &;c>O  
 )h_8vO2  
(dqCa[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug QR0(,e$Dl  
好啦,现在才真正完美了。 w5,Mb  
现在在picker里面就可以这么添加了: [sy j#  
Udgqkl  
template < typename Right > wRvb8F 0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z9K})47T  
  { s#~GH6/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \wcam`f  
} %ts^Z*3u  
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。 2Y\ d<.M  
}o4N<%/+  
v{zMO:3  
}/tf>?c  
#'D" 'B  
十. bind eV:9y  
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。 XR2~Q)@  
先来分析一下一段例子 TxjYrzC  
nRL. ppUI  
x+ncc_2n&D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _.IxRk)T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gI^o U 4mq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BS Iy+  
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。  McH>"`  
我们来写个简单的。 9EDfd NN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L37Y+C//  
对于函数对象类的版本: {vUN+We  
]H-S, lmV  
template < typename Func > (~CLn;'  
struct functor_trait ;c~cet4  
  { @SZM82qU2z  
typedef typename Func::result_type result_type; FuI73  
} ; r.3/F[.  
对于无参数函数的版本: j 8*ZF  
NH$r Z7$  
template < typename Ret > \^ghdU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dd;Nz  
  { (?_S6H E  
typedef Ret result_type; qmO6,T-|  
} ; @1*ohdHH  
对于单参数函数的版本: +fvaUV_-  
FZ!`B]]le,  
template < typename Ret, typename V1 > H 0+dV3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O+g3X5f+  
  { * #jsgj[  
typedef Ret result_type; | N0Z-|  
} ; q0f3="  
对于双参数函数的版本: z<H~ItX,n  
HGm 3+,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6qcO?U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @-UL`+  
  { JkW9D)6  
typedef Ret result_type; a=M\MZK>  
} ; ;"(foY"L  
等等。。。 Wu4Lxv]B4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?5_7;Ha  
=FE|+!>PA  
template < typename Func >  r.4LU  
struct func_return UnI 48Y  
  { ylt`*|$  
template < typename T > /pF `8$  
  struct result_1 :0s]U_h  
  { x|yEt O&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .e=C{  
} ; A.hd Kl  
1V8-^  
template < typename T1, typename T2 > {?'fyEeg  
  struct result_2 R|wGU)KEc'  
  { _.L4e^N&UO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <n]x#0p  
} ; D9j3Xu  
} ; Q}-~O1  
dtpoU&?6s  
XC.%za8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @|Rrf*J?%  
e{m2l2Tx:  
template < typename Func, typename aPicker >  -_`>j~  
class binder_1 BJ% eZ.  
  { kF/9-[]$g,  
Func fn; rETRTp0HT  
aPicker pk; cJ54s}  
public : #dM9pc jh  
a'z)  
template < typename T > +nJUFc  
  struct result_1 lo[.&GD  
  { foQ#a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6`f2-f9%iq  
} ; ">#wOm+ +  
N!g9*Z  
template < typename T1, typename T2 > tKpmm`2  
  struct result_2 9<KAXr#  
  { 1Tu *79A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .'Vww  
} ; 8']9$#  
s8}@=]aA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #5V9o KM  
I'|$}/\`  
template < typename T > j ?MAED  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'nF2aD%A  
  { Q=]w !I\  
  return fn(pk(t)); !Y-98<|b M  
} |+T1XYG5  
template < typename T1, typename T2 > ztw@Y|<2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Q.^c.sw  
  { u9N 1pZ~  
  return fn(pk(t1, t2)); >Z1sb  n  
} xD6@Qk  
} ; Rz.?i+  
() j =5KDu  
)kP5u`v  
一目了然不是么? '_V2!?+RU+  
最后实现bind t^w"w`v\u  
p\bDY  
~$~5qwl  
template < typename Func, typename aPicker > [ i]Ub0Dh7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SLh(9%S;  
  { /kfgx{jZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ['T:ea6B  
} ;aw=MV  
_'(,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uuQ(&  
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。 92 [; Y  
3\B>lKhQ  
十一. phoenix 2RX!V@z.G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sQ fFu  
L31HG H2l  
for_each(v.begin(), v.end(), 8?%-'z.  
( dxmE3*b`  
do_ !_"fP:T>  
[ Y*UA, <-  
  cout << _1 <<   " , " Vv ?-"\Z>  
] >k'c' 7/  
.while_( -- _1),  jrS[f  
cout << var( " \n " ) ~m$Y$,uH  
) )gMG#>up@  
); ~P@Q7T*  
ypy68_xyW  
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: PS[+~>%  
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 ;A*`e$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :3I@(k\PY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #Y4=J 6  
=F@W gn,  
"T|PS 6R~  
template < typename Cond, typename Actor > A -b [>} _  
class do_while *m#Za<_Gv  
  { `5C,N!d8X  
Cond cd; og kD^   
Actor act; dUQ DO o  
public : t{.8|d@  
template < typename T > H XmS|PX  
  struct result_1 FAj)OTI2S  
  { +1D+]*t_?[  
  typedef int result_type; 3nhXZOO1  
} ; HBMhtfWW  
\Rp-;.I@6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *cgI.+  
9_ d pR.  
template < typename T > [xGf,;Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]]*7\ :cb  
  { D/Mi^5H)  
  do sPR1?:0:  
    { MP>dW nl  
  act(t); `-p:vq`  
  } lb3]$Da  
  while (cd(t)); urjjw.wZ  
  return   0 ; 0`[wpZ  
}  m5r7  
} ; lQe%Yh >rl  
sL\L"rQN6  
lhBT@5Dm9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pNKhc#-w  
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。 kYjGj,m"  
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。 ,d{"m)r<  
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。 iy%ZQ[Un  
下面就是产生这个functor的类: dfij|>:*0  
8]U{;|';  
RE/~#k@a  
template < typename Actor > 1fZ(l"  
class do_while_actor u)~C;f)  
  { zc;|fHW~O  
Actor act; rl #p".4q  
public : BBtzs^C|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3G(miP6  
%y@Hh=  
template < typename Cond > p{j.KI s7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [m|YWT=  
} ; ~4 `5tb  
U15H@h  
uLWh |   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bp~g;h*E2  
最后,是那个do_ @*6 C=LL  
Z7=`VNHc  
`.i!NBA'6  
class do_while_invoker .p e(lP  
  { R wZ]),o  
public : .%L?J E  
template < typename Actor > jbS\vyG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &M.66O@  
  { D F*:_B )  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,f[>L|?e  
} Z )SY.iK.  
} do_; s]f6/x/~  
&2{ tF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0sfr d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 34Kw!  
最后来说说怎么处理break和continue a_'2V;  
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:5S<Z  
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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