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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C9E l {f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %y)5:]  
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, et(/`  
-}`ES]  
rUEoz|e4a  
9r-]@6;  
  class filler TC[_Ip&  
  { o90SXa&l/  
public : Bj09?#~[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &sR=N60n  
} ; sfNXIEr^  
AVVL]9b_2  
A"x1MjuqLM  
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: gvvl3`S{  
vZj^&/F$=g  
nv1'iSEeOl  
Q}FDu,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J\<7M8   
0* < gGC  
 Q];gC{I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MzT#1~  
,C2qP3yg  
"u5Hm ^H  
.CdaOWM7  
二. 战前分析 4J0{$Xuu 0  
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。 0JQy-hpF  
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 UZ0fw@RM  
;"SnCBt:>  
2|@@xF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fI>>w)5  
  /* --------------------------------------------- */ ?#!Hm`\.  
vector < int *> vp( 10 ); kKVd4B[#*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %[\: 8  
/* --------------------------------------------- */ n"vl%!B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a]'sby  
/* --------------------------------------------- */ wNL!T6"G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z!;n\CV@  
  /* --------------------------------------------- */ 4)BZ%1+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bhe~ekb  
/* --------------------------------------------- */ D.Rk{0se8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .NcoST9a  
jIJVl \i]  
wH=  
4@OnMj{M  
看了之后,我们可以思考一些问题:  G7 >  
1._1, _2是什么? rs {e6  
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。 A!Zjcp|  
2._1 = 1是在做什么? V#[I/D  
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。 UMwB.*  
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。 @%&;V(  
$ r|R`n=  
gS4zX>rqe  
三. 动工 A`<#}~A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .o91^jt  
mbxJS_P  
s<gZB:~  
kK&tB  
template < typename T > q9.)p  
class assignment E*ybf'  
  { vpXC5|9U  
T value; >JwdVy^  
public : r@FdxsCnGM  
assignment( const T & v) : value(v) {} H`q" _p:  
template < typename T2 > 9 tkj:8_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &?>h#H222  
} ; K];nM}<  
O-Hu:KuIf  
I\DmVc\l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T:o!H Xdj^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :zfnp,Gv  
gP8Fe =]  
0fA42*s;  
JPfNf3<@My  
  class holder %<$CH],%  
  { +Q_(wR"FS  
public : L,!?'.*/]  
template < typename T > d=V4,:=S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W[PZQCL}K)  
  { @Tb T  
  return assignment < T > (t); :0IxnK(r&  
} _'<V<OjVM!  
} ; g0Qg]F5D~  
;KJJK#j  
kRs[H xI3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [:sPZ{  
%y.9S=,v,  
  static holder _1; rt$z&#M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pq_DYG]  
%AW5\ EX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K:yS24\ %  
而不用手动写一个函数对象。 j[NA3Vj1P  
 {Uxa h  
+#8?y 5~q  
y_J~n 9R  
四. 问题分析 !iUdej^tx  
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 GX'&z  
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。 Ag}V>i'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qd{o64;|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S!.aBAW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #n%?}  
VaC#9Tp2X  
五. 问题1:一致性 1Lz`.%k`:  
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?| o/buU{)y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0CS^S1/[B`  
nV38Mj2U  
struct holder F48:mfj1r  
  { :p@H  
  // MbLG8T:y  
  template < typename T > g`)3m,\  
T &   operator ()( const T & r) const  84L!r  
  { qY\zZ  
  return (T & )r; (y|{^@  
} @z"Zj 3ti  
} ; g! ~&PT)*  
hY+3PNiI@  
这样的话assignment也必须相应改动: &b,.W; +  
C0/s/p'  
template < typename Left, typename Right > Ht? u{\p@  
class assignment udtsq"U_%  
  { X@Eq5s  
Left l; }`6-^lj  
Right r; VOwt2&mZ  
public : ?2[=llS4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y2>v'%]2  
template < typename T2 > T~8` {^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AbUU#C7  
} ; @iB**zR/  
,'5P[-  
同时,holder的operator=也需要改动: ?15k~1nA  
/b6Y~YbgU  
template < typename T > TFbCJ@X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bL_s[-7  
  { ehCc N4V(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DamLkkoA  
} yGgHd=?  
`}k!SqG  
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。 <kn#`w1U'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LW_ Y  
95(c{ l/  
return l(rhs) = r; @ :Q];rc  
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。 9;dP7o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (HLy;^#R  
%#Wg>6  
template < typename Tp > ;w4rwL  
class constant_t Xn.zN>mB  
  { 9Q=g]int u  
  const Tp t; TC U |k ,  
public : z%ljEI"<C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kr8NKZ/  
template < typename T > 6_;3   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xp/u, q  
  { \s&w0V`Y  
  return t; mDip P  
} RTA9CR)JP4  
} ; @SPmb o  
<<(~'$~,L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }llzO  
下面就可以修改holder的operator=了 yHQ.EZ~%  
T7m rOp  
template < typename T > ^]'p927  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ; 5my(J*b  
  { E1 *\)q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *[ Wh9 ,H  
} W~W^$A  
OI %v>ns  
同时也要修改assignment的operator() @U;-5KYYi  
yN{Ybp  
template < typename T2 > y$*?k0=ZX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \_@u"+,$W  
现在代码看起来就很一致了。 &IT'%*Y:V  
5 W(iU  
六. 问题2:链式操作 Ul@ZCv+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mwbkXy;8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  .^@+$}   
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。 f: 7Y  
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。 )~d2`1zGS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Uo^s]H#:  
kKE 2~ q  
template < typename T > G2a fHL<  
struct result_1 Iay7Fkv  
  { LU?#{dZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CvQ LF9|  
} ; 1Od: I}@  
=Z#tZ{"  
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: A6iyJFm D  
i=o>Bl@f  
template < typename T > -rH4/Iby  
struct   ref <py~(q  
  { 54uTu2  
typedef T & reference; 5*g@;aR1  
} ; e-qr d  
template < typename T > 1}[\@n+b  
struct   ref < T &> H _3gVrP_  
  { !}1n?~]`  
typedef T & reference; h^hEyrJw  
} ; wk9tJ#}  
+Ya-h~7;g#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  C&e  
M*c\=(  
template < typename T > _nx|ZJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H:[z#f|t  
  { *tRJ=  
  return l(t) = r(t); "45BOw&72G  
} u8o7J(aQsR  
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。 9\Xl 3j!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3M1(an\nW  
sE/9~L  
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 Pv1psKu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y%=A>~s*c:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {B\.8)&8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &-cI|  
最后的布局是: lq.0?(  
                Add pQVi&(M  
              /   \ WM@uxe,  
            Divide   5 ni%^w(J3Q  
            /   \ 6_XX[.%  
          _1     3 }FM<uBKW  
似乎一切都解决了?不。 H>DJ-lG(  
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。 N_gjOE`x5  
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。 (Nik( Oyj"  
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: 40g&zU-  
l}O`cC  
template < typename Right > yaX,s 4p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /itO xrA  
Right & rt) const .}Zmqz[  
  { H}U&=w'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b7>;UX  
} }kOhwT8sI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 klch!m=d  
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。 J2 5>t^  
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。 (nE$};c<b2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 CJu;X[6  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 fA 3  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? yS3x))  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fmSw%r|pT  
\C<rg|  
template < class Action > a,j!B hu  
class picker : public Action eQ9x l  
  { *Lh0E/5  
public : 6B+ @76wH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -%t0'cKn,  
  // all the operator overloaded n[iil$VKh  
} ; vfy- ;R(  
oO UVU}H  
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。 J,~)9Kh$  
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: 5#d(_  
Me`"@{r|#  
template < typename Right > *|=&MU*+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r?[mn^Bo5  
  { N %?o-IY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6u.b?_u  
} d3{Zhn@  
R]V`t^1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jr9ZRHCU  
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。 3p^WTQ>(  
NK4ven7/  
template < typename T >   struct picker_maker `r]Cd {G  
  { 2i>xJMW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T@RzY2tz  
} ; @DUdgPA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > * e 8V4P  
  { @Td[rHl  
typedef picker < T > result; NeK:[Q@je  
} ; jOuv\$  
Y3Qq'FN!I  
下面总的结构就有了: .(Pe1pe  
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。 pDKJLa  
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。 W*s`1O>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4]+ ^K`  
至此链式操作完美实现。 r2<+ =INn  
IIu3mXAw  
Zq`bd55~  
七. 问题3 ,v6Jr3  
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。 nQP0<_S  
TY#1Z )%  
template < typename T1, typename T2 > N%_~cR;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tL).f:?  
  { '|q :h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )RkU='lB "  
} yNT2kB'  
_cJ{fYwYU  
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: Q72wg~%w  
f,-|"_5;   
template < typename T1, typename T2 > cPN7^*  
struct result_2 yf8UfB#a  
  { T4#knSIlh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1uH\Bn]p?  
} ; I|ULf  
G|MDo|q]  
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? M\<!m^~  
这个差事就留给了holder自己。 u+R?N% EKP  
    2+P3Sii  
=L=#PJAPj  
template < int Order > '^J/aV  
class holder; 000 $ZsW?  
template <> ~d%Q1F*,=  
class holder < 1 > m3XH3FgKz  
  { U'lD|R,g  
public : "TV.$s$.  
template < typename T > 1Efl|lV  
  struct result_1 "p; DQ-V  
  { !'gz&3B~h  
  typedef T & result; "''<:K|  
} ; m0* B[  
template < typename T1, typename T2 > eHJ7L8#  
  struct result_2 b{ozt\:M  
  { ."^dJ |fN  
  typedef T1 & result; 2%<jYm#'z-  
} ; }?~uAU-  
template < typename T > O}`01A!u;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :aqh8b v  
  { Dsua13 hF  
  return (T & )r; ZB2'm3'bh  
} v\k,,sI  
template < typename T1, typename T2 > }ri*e2y)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2at?9{b  
  { /j)VES  
  return (T1 & )r1; g@y" B6X  
} X|QCa@Foe  
} ; UbibGa= )  
9j2I6lGQ  
template <> |)4$\<d  
class holder < 2 > w@ 5/mf?  
  { Hb+#*42v  
public : ]dK]a:S  
template < typename T > A{J1 n  
  struct result_1 *0hiPj:  
  { )f!dG(\&#  
  typedef T & result; '=~y'nPG7  
} ; Z+dR(9otH3  
template < typename T1, typename T2 > 5 muW*7  
  struct result_2 {l11WiqQH  
  { OT& E)eR  
  typedef T2 & result; M$W#Q\<*#r  
} ; w.Vynb  
template < typename T > :I'Ezxv|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }J?fJ (  
  { '*XNgvX  
  return (T & )r; QBw ZfX  
} \l:g{GnoT  
template < typename T1, typename T2 > |Hm'.-   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?iLd5 Z  
  { ,?`1ve_K<  
  return (T2 & )r2; IeB6r+4|  
} NslA/"*  
} ; :ky<`Jfr`  
9$,gTU_a  
M96( Rg  
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> >。 _o?(t\B9{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c9 uT`h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a-E-hX2  
w~U`+2a3  
return l(i, j) = r(i, j); rc$!$~|I3Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6}T%m?/}  
W|#ev*'F  
  return ( int & )i; euhZ4+  
  return ( int & )j; 1D[P\r-  
最后执行i = j; T{<@MK%],d  
可见,参数被正确的选择了。 ?66(t  
E.`d k.  
{?mQqoZ?.  
y<1$^Y1/)  
Z&w^9;30P  
八. 中期总结 kN j3!u$  
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: -p.*<y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jo3(bl %u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 unnx#e]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V*zz- 2 _i  
H 1D;:n  
' f$L  
7F(F.ut  
S9NN.dKu  
m_$I?F0  
九. 简化 +q j*P9  
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。 /HuYduGdP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WQ}!]$<"y  
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: j 3MciQ`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nbASpa(  
  +-*/&|^等 Dum`o^l#  
2. 返回引用。 bfJ`}xl(8  
  =,各种复合赋值等 8q [c  
3. 返回固定类型。 egvy#2b@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &@HNz6KO  
4. 原样返回。 ix9HSa{d  
  operator, <i'u96  
5. 返回解引用的类型。 ) , ]2`w&k  
  operator*(单目) N+M&d3H`  
6. 返回地址。 n<:d%&^n  
  operator&(单目) vaRwh E:  
7. 下表访问返回类型。 dA} 72D?  
  operator[] MpA;cw]cI/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z g7l>9Sc  
  operator<<和operator>> R==cz^#  
Ejms)JK+  
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。 I\upnEKKzZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vA;F]epr!  
~$4.Mf,u  
template < typename Left > aGe(vQPi9  
struct value_return q[7d7i/r6  
  { e:J'&r& 1  
template < typename T > hO/5>Zv?  
  struct result_1 k&A7alw  
  { nF<y7XkO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lW$&fuDHF  
} ; Z|(c(H2  
"Ug/ ',jkV  
template < typename T1, typename T2 > D*cyFAF  
  struct result_2 ,xYsH+ybA  
  { S&3X~jD(1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (~Uel1~@  
} ; rocB"0  
} ; (.,'}+1  
P-+M,>vNy[  
ZSXRzH~0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WY"Y)S  
X&(ERY,h  
下面我们来剥离functor中的operator() @?Gw|bP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l+2cj?X  
30?LsYXL62  
return l(t) op r(t) hDljY!P>p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9$+^"ilk  
return op l(t) aZj J]~bO  
return op l(t1, t2) }r}RRd  
return l(t) op *`ZB+ \*  
return l(t1, t2) op m-ph}  
return l(t)[r(t)] 0\'Q&oTo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3e%l8@R@  
eA?uny f2r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -R&E,X7N  
单目: return f(l(t), r(t)); ,g/ _eROJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kx- s0cw  
双目: return f(l(t)); A<SOT>m]  
return f(l(t1, t2)); UZje>. ~?  
下面就是f的实现,以operator/为例 {}_Nep/;  
oWp}O?  
struct meta_divide ]$~Fzs  
  { >gk z4.*  
template < typename T1, typename T2 > dG\U)WA(p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]<kupaRQ  
  { 1E5a(  
  return t1 / t2; "x(>Sj\%I  
} O3kg  
} ; f]tv`<Q7  
lt{lpH  
这个工作可以让宏来做: Z5G]p4  
U*3A M_w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R:'Ou:Mh  
template < typename T1, typename T2 > \ )MWUS;O<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xF( bS+(o  
以后可以直接用 [1{SY=)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qoC]#M$oo#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 qzA`d 5rX  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) C8IkpAD  
YV/>8*i  
v7i^O`{eD?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d,c8Hs8  
J~Cc9"(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #l*a~^dhqC  
class unary_op : public Rettype ?YF${  
  { $#%U\mI z  
    Left l; [%@2o<  
public : 4_PCq Ep)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pOC% oj  
f64(a\Rw!^  
template < typename T > M1oPOC\0.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^WE4*.(  
      { +|y*}bG  
      return FuncType::execute(l(t)); |K L')&"  
    } XE_ir Et  
?y ~TCqV  
    template < typename T1, typename T2 > @#RuSc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rn`ld@=p[  
      { 'lJEHz\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?X\3&Ujy$  
    } `|$'g^eCL  
} ; {5^K Xj$B  
=p <?Hu  
lVPOYl%  
同样还可以申明一个binary_op 9G0D3F  
s\[LpLt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KZ=u54  
class binary_op : public Rettype &V'519vmoZ  
  { CuH2E>wz  
    Left l; !fY7"E{%%  
Right r; ~C&*.ZR  
public : 9O;cJ)tXY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qG<7hr@x]  
t\h$&[[l'z  
template < typename T > p SHSgd ~&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wV(AT$  
      { _7U]&Nh99  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X1+ wX`f  
    } J/2j;,8D  
eD%H XGe  
    template < typename T1, typename T2 > 96d~~2p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1y J5l,q  
      { (Uk>?XAr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xc9YM0B&  
    } BZK2$0  
} ; .XXW|{  
0ZMJ(C  
Wf#VA;d  
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 _;56^1'T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $ a?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e}'gvm  
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。 ohUdGO[/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :ygWNK[ 6D  
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。。。 >ys[I0bo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ! QM.P t7c  
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) iPq &Y*  
下面是修改过的unary_op hoa7   
H&#{l)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^$v3eKA  
class unary_op rLU'*}  
  { )VSwT x&  
Left l; +TK3{5`!Ae  
  k.<3HU  
public : ?38lHn`FyQ  
X'f.Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tF*szf|$-  
QT! 4[,4  
template < typename T > A4.4Dji,x  
  struct result_1 xl(@C*.sC1  
  { sIy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >-.e AvD  
} ; !v|FT. T`  
O~!T3APGU  
template < typename T1, typename T2 > fH\X  
  struct result_2 $= B8qZ+  
  { |Os6V<u"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !d,8kG  
} ; Qck| #tc  
u7fK1 ^O  
template < typename T1, typename T2 > :IMdN}(L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1|{bDlmt  
  { "5C`,4s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?-MP_9!JK  
} *4S-z&,.c  
~gE:-  
template < typename T > -`+<{NHv\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BecP T  
  { :u6JjW[a)  
  return OpClass::execute(lt(t)); !z 53OT!  
} slu(SmQ  
v>Lm;q(  
} ; qJPT%r  
{sVY`}p|  
6Wj^*L!  
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 &Lm-()wb  
好啦,现在才真正完美了。 7y^%7U \  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0Yl4eB-  
K4Sk+ v  
template < typename Right > yNg9X(U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G(iJi  
  { q[3x2sR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Vw tZLP36  
} 6E ~g#(8  
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。 2S"Nf8>zp  
D&G"BZx|  
\Q~8?p+  
H 3@Z.D  
lg :  
十. bind t?c}L7ht  
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。 \OILWQ[/  
先来分析一下一段例子 asJ!NvVG'  
'1?\/,em  
`B/0iA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i;/xK=L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g.py+ ZFJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [XVEBA4GI  
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。 wh6yPVVF/  
我们来写个简单的。 Fd]\txOXj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oA] KE"T  
对于函数对象类的版本: $ _j[2EU  
h4|i%,f  
template < typename Func > ]z/Zq  
struct functor_trait fKH7xu!V4+  
  { v+ 7kU=  
typedef typename Func::result_type result_type; #:jb*d?  
} ; {\H/y c|@  
对于无参数函数的版本: mw$r$C{  
o+w;PP)+=  
template < typename Ret > }jH7iyjD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > in+}/mwfC  
  { ;Uc0o!1  
typedef Ret result_type; C+[%7vF1  
} ; {]_uMg#!  
对于单参数函数的版本: z]B]QB Y[  
Hnknly  
template < typename Ret, typename V1 > ,.iRnR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L`f^y;Y.  
  { w(ln5q  
typedef Ret result_type; CTX9zrY*T  
} ; :NJ_n6E  
对于双参数函数的版本: $mf u:tbP  
k@zy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W} WI; cI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E_Z{6&r  
  { X%z }VA  
typedef Ret result_type; 8fA_p}wp  
} ; ? WJ> p  
等等。。。 S$KFf=0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DPi_O{W>  
5T sUQc  
template < typename Func > 8.F~k~srA  
struct func_return F, U*yj  
  { @SCI"H%[  
template < typename T > J>fQNW!{  
  struct result_1 *8~86u GU  
  { (c0A.L)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;iDPn2?6?x  
} ; N0hE4t  
2,ECYie^  
template < typename T1, typename T2 > )`^p%k  
  struct result_2 6'\6OsH  
  { %%(R@kh9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y5fLmPza  
} ; {U&.D [{&  
} ; 74!oe u.>  
3u%{dGa  
z-M3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9x,RvWTb  
]Q[p@gLd  
template < typename Func, typename aPicker > jzU.Bu.  
class binder_1 +`?Y?L^ J  
  { Y*mbjyt[?X  
Func fn; pr%nbl  
aPicker pk; \u6^Varw  
public : l5L.5 $N  
^vG8#A}]  
template < typename T > <uj 8lctmP  
  struct result_1 pp9Zb.D\  
  { mPq$?gdp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %Uz(Vd#K  
} ; g{5A4|_7  
n3J53| %v  
template < typename T1, typename T2 > o|jIM9/  
  struct result_2 yf&7P;A  
  { R8.CC1Ix  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M'_9A  
} ; o)'y.-@Q  
A*W) bZs.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |_u aS  
~'R(2[L!;  
template < typename T > YM5fyv?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~o n(3|$  
  { >}(CEzc8  
  return fn(pk(t)); .^b;osAU  
} Rp$}YN  
template < typename T1, typename T2 > 8i?l02  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .7n\d55a  
  { *Vho?P6y\Y  
  return fn(pk(t1, t2)); Wh&8pH:  
} L/"0ws_  
} ; LzYO$Ir:g  
>0l"P"]  
!ti6  
一目了然不是么? TRsE %  
最后实现bind m*mm\wN5  
7 [g/TB  
P6MRd/y |  
template < typename Func, typename aPicker > gzeQ|m2]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j2 !3rI  
  { cV`E>w=D0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RQMEBsI}  
} - M,7N}z@;  
}x&N^Ky3c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Un6/e/6,  
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。 dMrd_1  
5O`dO9g}$  
十一. phoenix Hk|0HL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $-On~u0g  
F]9nB3:W  
for_each(v.begin(), v.end(), x"~~l  
( t!I aUW  
do_ UUMtyf  
[ ^ :F.  
  cout << _1 <<   " , " S(7ro]U9  
] . BiCBp<  
.while_( -- _1), Q);n<Z:X~  
cout << var( " \n " ) o-o'z'9  
) Wq^qpN)5Y  
); w^]6w\p  
UQ4% Xp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: nJ" '  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oTT7M`P3h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _sbp6ZO_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sdS^e`S  
,~?YBLw@c  
wfjnA~1h  
template < typename Cond, typename Actor > =w$}m_AM  
class do_while w}CmfR  
  { GLGz 2 ,#  
Cond cd; \o';"Q1H  
Actor act; z,|{fKtY}  
public : y9KB< yh/  
template < typename T > l9M0cZ,  
  struct result_1 rm} R>4  
  { $U/YR&vcw  
  typedef int result_type; {8I.`U  
} ; }cN@[3v  
pD&& l!i&[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D_8x6`z  
rLX4jT^  
template < typename T > YTw#J OO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HEGKX]  
  { P bQk<"J1  
  do PdVfO8-  
    { GHmv} Z  
  act(t); c,*9K/:  
  } ?)\a_ Tn  
  while (cd(t)); ,()0' h}n  
  return   0 ; y1/o^d+@  
} r0m*5rd1  
} ; @}:uu$OH  
]@Sj`J[fd  
y7^{yS[,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  kQ   
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。 Ldn8  
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。 CXCpqcC  
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。 }=!,o  
下面就是产生这个functor的类: )7:J[0ZiQ  
o`.R!wm:W  
`N5|Ho*C  
template < typename Actor > h`MF#617  
class do_while_actor _wdG|{px  
  { 3su78et}  
Actor act; x1ztfJd  
public : F!.E5<&7=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wYlf^~#"  
J6jwBo2m  
template < typename Cond > u~)`&1{%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $u/E\l  
} ; +NFzSal  
z ;u  
%4W$Lq}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V:G>G'Eh0  
最后,是那个do_ v|E"[P2e  
rhL"i^  
4hw@yTUo  
class do_while_invoker wR{'y)$  
  { wW"z  
public : U8(Nk\"X\  
template < typename Actor > jg&E94}+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c`fG1s  
  { )yo a  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^V %rag  
} Wpc|`e<  
} do_; _{|D  
2On_'^O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fQP{|+4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q{ /3V  
最后来说说怎么处理break和continue Pm$q]A~  
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。 I7&_Xr  
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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