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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]}Mj)J"m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w;;BSJ]+[  
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, @GPCwE1  
FTH|9OP  
HD@$t)mn  
Gk. ruQW"  
  class filler &VhroHO  
  { m.JBOq=  
public : ^T( .k=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ",p;Sd  
} ; dWM'fg  
xj<Rp|7&  
fWCo;4<5?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: bH-ub2@qO  
Bz_^~b7  
<>n0arAn  
dl.N.P7}4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z F_M*8=  
Kh"?%ZIa  
6~0$Z-);(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @*F"Q1 wI  
8&;UO{  
)bA;?i  
;5wn67'  
二. 战前分析 ZWii)0'PV  
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。 z(o,m3@v  
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 PUz*!9HC  
x* DarSk  
4]rnY~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +cWLjPD/}  
  /* --------------------------------------------- */ !*/*8re  
vector < int *> vp( 10 ); &d9{k5/+\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,K>I%_!1  
/* --------------------------------------------- */ TSA,WP\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *zNYZ#  
/* --------------------------------------------- */ :KH g&ZX7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5 VRYO"D:  
  /* --------------------------------------------- */ iy6On,UL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6f;fx}y  
/* --------------------------------------------- */ h}-3\8 >  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?M$.+V{a  
TbA}BFT`  
J%8(kWQ|  
g6nkZyw  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~Xr=4V:a+  
1._1, _2是什么? J2d.f}-  
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。 <DpevoF  
2._1 = 1是在做什么? M-\Y"]sW  
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。 01[NX? qEa  
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。 fz;iOjr>  
"X2Vrn'  
[vge56h  
三. 动工 R{RwTN<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M=.:,wRm  
ko1J094Y%  
$J4 *U  
Qg^cf<X{i  
template < typename T > P D4Tz!F  
class assignment 0WT{,/>  
  { Yv hA_v  
T value; 'AzDP;6qFI  
public : mt9 .x  
assignment( const T & v) : value(v) {} Cv }Qwy  
template < typename T2 > uC.K<jD%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t c[n&X  
} ; YNYx>Ue  
S2n39 3  
Hip&8NW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :z}MIuf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ny_lrfh)[  
?/TSi0R  
Tskq)NU  
VQY&g;[d  
  class holder _C.BFE _p  
  { AGH|"EWG  
public : YRv&1!VLE  
template < typename T > ;g6M%;1-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %cCs?ic  
  { v4?x.I  
  return assignment < T > (t); U;bK!&Z  
} $f,n8]  
} ; 9V,!R{kO!  
RZ6xdq}>  
Q F-LU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0~HKiH-  
DKfE.p)  
  static holder _1; h tx;8:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qud\K+  
Ad:TYpLD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cHcmgW\4  
而不用手动写一个函数对象。 KQ `qpX^d  
\|]Z8t7  
9m|kgY# 4  
3k|oK'l  
四. 问题分析 dcLA1sN,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >RPd$('T  
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。 [~kdPk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hdnTXs@z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4%2~Wi8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +zrAG 24q  
`Q+ (LBP  
五. 问题1:一致性 \ {qI4=  
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:TlIJwW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CSGz3uC2D  
.fN"@l  
struct holder N>Eqj>G  
  { (T>nPbv)  
  // !lxTX  
  template < typename T > CNQC^d\ h  
T &   operator ()( const T & r) const @[#$J0q q  
  { {88gW\GL  
  return (T & )r; $={:r/R`i  
} SrFS#  
} ; !O.[PH(,*  
{o!KhF:[  
这样的话assignment也必须相应改动: e{X6i^% m_  
o@#Y8M  
template < typename Left, typename Right > cTD!B% x  
class assignment 5k6mmiaKk  
  { Pt@%4 :&-h  
Left l; 28/ ADZ  
Right r; c9kzOQ2n  
public : Mva3+T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #6AFdNy  
template < typename T2 > fV v.@HL{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ddfs8\  
} ; f6_];]yP  
vKq^D(&cl  
同时,holder的operator=也需要改动: }j2Y5  
 ] GHt"  
template < typename T > Xg=x7\V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "p/j; 6H  
  { "S&@F/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3m>+-})d  
} ybeKiv9  
-29gL_dk.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @*0cMO;SpG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  U3izvM  
X=6y_^  
return l(rhs) = r; ~_9n.C  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xXY.AoO6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '8 fk+>M  
I.Y['%8,5~  
template < typename Tp > WYIQE$SEv  
class constant_t Tx 1 vL  
  { mCs#.%dU  
  const Tp t; Qd_Y\PzS  
public : (faK+z,*6R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} osOVg0Gyj  
template < typename T > Fhv2V,nZ<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j}BHj.YuP  
  { u>Rb ?`  
  return t; & SAH2xR  
} p1D[YeF4  
} ; t ?h kL  
fQ'.8'>T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Uz608u  
下面就可以修改holder的operator=了 ' JdkUhq1V  
~"lJ'&J}  
template < typename T > >S1)YKgz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dl5=q\1=  
  { >tG+?Y'{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6CC&Z>  
} 4Hb $0l  
:s-o0$PlJ  
同时也要修改assignment的operator() ~gI{\iNF/  
c=[q(|+O!  
template < typename T2 > 1^dJg8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HPQ/~0$  
现在代码看起来就很一致了。 ,&7Wa-vf  
D6~+Y~R  
六. 问题2:链式操作 LF?P> 1%-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H^~.mBP n  
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。 xU S]P)R  
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。 Ch_xyuJ  
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。 pO~c<d}b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9Bdt(}0A  
!r+IXuqV,!  
template < typename T > }wwe}E-e  
struct result_1 -6=<#9R  
  { RGD]8 mw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y&*x4&Lb  
} ; b-@\R\T  
Y\+KoR' ;  
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: la$%H<,7  
t~M $%)h  
template < typename T > K(T\9J.  
struct   ref ~V)?>)T  
  { BF8"rq}r0  
typedef T & reference; JmOW~W  
} ; ]M,06P>?  
template < typename T > $R^AEa7  
struct   ref < T &> VjbG(nB?_  
  { X1A<$Am1  
typedef T & reference; $v} <'  
} ; y/_wx(2  
9 1P4:6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y/U{Qc\ 6  
8NimZ(  
template < typename T > x:5dC I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rOl6lQW  
  { ,#'7)M D8  
  return l(t) = r(t); q42FP q  
} X;fy\HaU  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;vO@m!h}U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V`fL%du,3  
}X$l\pm  
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 tLX,+P2|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S2=%x.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OM9 6`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A['uD<4b  
最后的布局是: H`<?<ak6'M  
                Add  Iao[Pyk  
              /   \ &v# `t~  
            Divide   5 v@T'7?s.  
            /   \ T$b\Q  
          _1     3 N&;\PfG  
似乎一切都解决了?不。 'M%5v'$y  
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。 W\ULUK  
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。 o+)A'S  
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: b%0BkS*  
/GsrGX8  
template < typename Right > ."JzDs   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kMe@+ysL  
Right & rt) const 8[\ 79|  
  { I]sqi#h$2W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G:Hj;&'2  
} \8_V(lU   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g.*&BXZi  
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。 x*mc -&N  
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。 7t4v~'h;5e  
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。 E*4t8  
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。 di_gWE  
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? </w 7W3F  
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: ]I XAucI]  
U+!UL5k  
template < class Action > Hs<n^fyf  
class picker : public Action LD@7(?mlU  
  { 8on[%Vk  
public : ||gEs/6-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (6#M9XL  
  // all the operator overloaded E8;TLk4\  
} ; O2@" w23  
;zm ks]  
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。 ^^Bm$9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: US]"4=Zm  
Z]e4pR6!  
template < typename Right > D3]@i&^B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0Ts!(b]B  
  { !SN WB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \SzGzCJ  
} m\} =4b  
P[1m0!,B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ahd\TH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 N7+#9S5fv  
7zi"caY  
template < typename T >   struct picker_maker j$%yw4dsj  
  { ][ rTQt m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !}j,TPpG  
} ; sMN>wbHwh[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @?j@yRe  
  { ,?;sT`Mh)  
typedef picker < T > result; M@5KoMsB9  
} ; VEr 6uvB  
f^ywW[dF  
下面总的结构就有了:  }Olr  
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。 Y+OYoI  
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。 mC% %)F'Zf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S]5VEn;pV  
至此链式操作完美实现。 L F8Pb;I  
'?z9,oW{  
//6^+-he  
七. 问题3 !k%l+I3J[  
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。 IsWcz+1n  
D8q3TyCj%  
template < typename T1, typename T2 > X9DM ^tt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Ti" s-  
  { <[/PyNYK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mL8A2>Gig  
} Zm`'MsgFr  
Dl>*L  
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: 0zlM.rjEZ  
xYT#!K1*  
template < typename T1, typename T2 > rsd2v9  
struct result_2 }g%KvYB_  
  { kQqBHA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4!NfQk>X  
} ; bnA T,v{  
Jslk  
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? " whO}  
这个差事就留给了holder自己。 L*kh?PS;  
    o+]Y=r2  
# Nu%]  
template < int Order > <O <'1uO,  
class holder; .Z(S4wV  
template <> n25irCD`  
class holder < 1 > L?Kz P.(t+  
  { r78u=r  
public : OqEg{o5 a&  
template < typename T > ^8o_Iz)r,  
  struct result_1 v9j4|w  
  { t(Q&H!~e   
  typedef T & result; [ HC8-N^.}  
} ; *F26}q  
template < typename T1, typename T2 > Pg!;o= { M  
  struct result_2 T% /xti5$!  
  { w^:V."}-$  
  typedef T1 & result; 8`L#1ybMO  
} ; >z fq*_  
template < typename T > r`&2-]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gvt;Q,hH  
  { kT Z?+hx  
  return (T & )r; !s#'pTZk4  
} vp )}/&/  
template < typename T1, typename T2 > I =tyQ`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  #{)r*"%  
  { imJ[:E  
  return (T1 & )r1; L|C1C cP  
} Q`@$j,v  
} ; Ef,7zKG  
#f|NM7  
template <> tdw\Di#m  
class holder < 2 > A4 A6F<  
  { KG4#BY&^  
public : #x4h_K Y  
template < typename T > \GbHS*\+  
  struct result_1 g "K#&  
  { :XPC0^4s  
  typedef T & result; (^s&M  
} ; _v~D {H&}  
template < typename T1, typename T2 > 7T|J[W O  
  struct result_2 v3hQv)j)  
  { m! '1$G  
  typedef T2 & result; P- `~]]  
} ; 3gV&`>@  
template < typename T > bCE7hutl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R[>;_}5">  
  { U&]p!DV&;  
  return (T & )r; D_ Bx>G9  
} Hl3XqR  
template < typename T1, typename T2 > z[KN^2YS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \AtwO  
  { ~J. Fl[  
  return (T2 & )r2; %!HnGwv-  
} WFeMr%Zqh>  
} ; z[|PsC3i:  
C#**)  
 i_E#cU  
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)RzNfI^`N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Io4:$w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f5=t*9_-[  
[b k&Nd[  
return l(i, j) = r(i, j); -t~B@%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PkCeV]`w  
FbCZV3Y  
  return ( int & )i; O[hbu![  
  return ( int & )j; Q~w G(0'8  
最后执行i = j; fD#&:)  
可见,参数被正确的选择了。 yu?s5  
kX ,FQG>  
Tm:#"h\F  
kO3k| 6f=  
v20I<!5w  
八. 中期总结 iq^L~RW5e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: oCdOC5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +&N&D"9A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BWi 7v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b gc<)=  
#c)Ou!Ldb  
*UL|{_)c  
>ya-  
)p^jsv.  
zs&`:  
九. 简化 ;gW|qb+#)j  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 dYqDL<se/I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ? -F'0-t4%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &G,o guo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g1*H|n h2  
  +-*/&|^等 XX[Wwt  
2. 返回引用。 <K[Zl/7I  
  =,各种复合赋值等 ]o+|jgkt]  
3. 返回固定类型。 !zkEh9G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +@)$l+kk9  
4. 原样返回。 +$= Wms-z  
  operator, '=b&)HbeK  
5. 返回解引用的类型。 @1ta`7#  
  operator*(单目) 4b(irDT3F  
6. 返回地址。 U}wq~fD  
  operator&(单目) vzm4  
7. 下表访问返回类型。 3N%Ev o  
  operator[] >hL'#;:f#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K y4y  
  operator<<和operator>> <$ZT]pT  
PRlo"kN  
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|^`gly  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8B t-  
}7 z+  
template < typename Left > !>@V#I  
struct value_return x15tQb+  
  { U?ic$J]N  
template < typename T > D&m"~wI  
  struct result_1 h_G7T1;L  
  { coVT+we  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {]Iu">*  
} ; vhEs+ j  
2b,TkG8K  
template < typename T1, typename T2 > X$&Sw3c  
  struct result_2 *g41"Cl  
  { wP':B AQ4U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *-LU'yM6Yh  
} ; GXK?7S0H  
} ; ye7&y4v+  
FH21mwV  
p2vUt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~%K(ou=2  
1WN93 SQ=  
下面我们来剥离functor中的operator() 8Xzx ;-&4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K$5P_~;QL  
g uWqHVSs  
return l(t) op r(t) $K fk=@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qm5pEort  
return op l(t) [:S F(*}  
return op l(t1, t2) 7Ej#7\TB]  
return l(t) op <sB45sNbU`  
return l(t1, t2) op <!(n5y_  
return l(t)[r(t)] =~m"TQv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =e/4Gs0*  
OBSJbDqT  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :uDB3jN[  
单目: return f(l(t), r(t)); .T-p]9*p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B :.;:AEbT  
双目: return f(l(t)); vkgL"([_  
return f(l(t1, t2)); *bSG48W("  
下面就是f的实现,以operator/为例 M=`Se&-M  
}PL  
struct meta_divide k ,(:[3J  
  { <F & hfy  
template < typename T1, typename T2 > s7} )4.vO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x,_Ucc.  
  { g(H3arb&  
  return t1 / t2; }rZ=j6Z  
} rNC3h"i\  
} ; |c/rHEZ  
CnYX\^Ow  
这个工作可以让宏来做: iUBni&B  
Ec 7M'~1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !{ lb#  
template < typename T1, typename T2 > \ y<(.,Nb8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )^sfEYoA  
以后可以直接用 )D*xOajo+l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0O4mA&&!oK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 nHjwT5Q+Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) T9?_ `h  
Lr:K0A.Ch  
oX ,M;;Yq  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,u2<()`8D  
{Aw3Itef  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E5Jk+6EcMa  
class unary_op : public Rettype Yg.u8{H  
  { a!]%@A6p  
    Left l; N2J!7uoQ  
public : < *OF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WpZ^R;eK  
8t!"K_Mkx  
template < typename T > k<H&4Z)d9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {*9i}w|2  
      { E!M+37/  
      return FuncType::execute(l(t)); 1| DI'e[X  
    } S(l^TF  
[4yQ-L)]e  
    template < typename T1, typename T2 > "RA$Twhj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t:7jlD!d  
      { N0PX<$y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dM$S|, H  
    } 'C<=bUM  
} ; v%^H9aK_  
mgWtjV 8  
,P+&-}gn9  
同样还可以申明一个binary_op ]\lw^.%  
< n{9pZ5.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jBbc$|O4SY  
class binary_op : public Rettype ~fe0Ba4  
  { I<U 1V<g  
    Left l; QR)eJ5<  
Right r; /xzL!~g`6<  
public : RP9||PFS~~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VrK5a9*^  
V*~5*OwB  
template < typename T > XEI]T~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Rh&04O>VL  
      { u[DV{o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .^23qCs  
    } qz&)|~,\C  
 ^8iy(  
    template < typename T1, typename T2 > MgekLP )&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rgCId@R  
      { :>k\uW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .z"[z^/uF  
    } JY,+eD  
} ; OsXQWSkj~  
f8lww)^,v  
w'!gLta  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0Ju{6x(|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RjT[y: !  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^RyrUb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RUEU n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -Da_#_F  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 !v-(O"a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .o>QBYpTw/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o,-@vp  
下面是修改过的unary_op 3-05y!vbcE  
seq$]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "7g: u-  
class unary_op 8HzEH-J   
  { e|I5Nx2)  
Left l; )JPcSy*  
   tua+R_"  
public : _heQ|'(  
(.c?)_G,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^%L$$V nG  
bke 1 F '  
template < typename T > {XVSHUtw  
  struct result_1 Jd |hwvwFe  
  { 5XhV+t g.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; by {~gu  
} ; 8wBns)wy@  
 >4Lb+]  
template < typename T1, typename T2 > h3:k$`_  
  struct result_2 G/y< bPQ  
  { u!Z&c7kPI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i@2?5U>h  
} ; W46sKD;\^W  
~"-wSAm  
template < typename T1, typename T2 > R}0c O^V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a^2?W  
  { s:jwwE2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8Hhe&B  
} h\1_$ac  
?.T=(-  
template < typename T > V3jx{BXs2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mJT7e  
  { ,xGlWH wrY  
  return OpClass::execute(lt(t)); E_h9y  
} a9"Gg}h\  
U $+rlw}  
} ; O9opX\9  
`T-(g1:9  
>%7iL#3%  
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 !D1F4v[c=  
好啦,现在才真正完美了。 tUt l>>6Iu  
现在在picker里面就可以这么添加了: D3I;5m`_  
 iKDGYM  
template < typename Right > rtY0?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1{DHlyA6g  
  { 0.?|%;^ib  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A }dl@  
} ed& ,  
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。 gllXJM^ -  
9#1lxT4%  
`/#6k>  
Ij#?r2Z%  
]92@&J0w  
十. bind b-ZvEDCR  
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。 5HmX-+XpK  
先来分析一下一段例子 wWwY .}j  
Jln dypE  
oZ!rK/qoA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O"Ar3>   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #S QFI;zj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p=eSHs{>A  
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。 l^&#fz  
我们来写个简单的。 BjJ+~R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H+-9R  
对于函数对象类的版本: 1[dza5  
/f_lWr:9l  
template < typename Func > ~`T3 i  
struct functor_trait !x|Ok'izDL  
  { ?/NxZ\  
typedef typename Func::result_type result_type; kyz_r6  
} ; @TsOc0?-  
对于无参数函数的版本: NfKi,^O  
]*Zg(YA  
template < typename Ret > ^O4.$4t|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "w=.2A:q  
  { l[.RnM[v  
typedef Ret result_type; H<g- Bhv  
} ; $Y 7q2  
对于单参数函数的版本: Id|38   
Fb VtyQz  
template < typename Ret, typename V1 > DTPYCG&%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BY72fy#e  
  { jbGP`b1_  
typedef Ret result_type; U!TFFkX[  
} ; r@^h,  
对于双参数函数的版本: 5 J61PuH   
6 O!&!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jv?`9{-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G)M9to  
  { *h$Z:p-g  
typedef Ret result_type; RL SP?o2J  
} ; bwS1YGb  
等等。。。 :6./yj(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s -~Tf|  
3u3(BY{"\F  
template < typename Func > 98x]x:mgI_  
struct func_return $ohIdpZLH2  
  { a$l  
template < typename T > 1zl6Rwk^o  
  struct result_1 oyiEOC  
  { Yc BY[i0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V \,Z (  
} ; HE,# pj(D  
.'saUcVg:  
template < typename T1, typename T2 > H~^am  
  struct result_2 T&   
  { }E+#*R3auB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M1^,g~e  
} ; |<t"O  
} ; <b~KR8  
=X'i^Q  
SxdH %agM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yZE"t[q#O  
Kz:g9  
template < typename Func, typename aPicker > KWq7M8mq  
class binder_1 :UGc6  
  { 9 ,=7Uh#7  
Func fn; ],YIEOx6  
aPicker pk; '8R5?9"  
public : !/^i\)j>](  
E5(\/;[*`  
template < typename T > 2| $  
  struct result_1 ;cgc\xm>  
  {  I0trHrX9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R}'kF63u*  
} ; B#9rqC  
&^KmfT5C  
template < typename T1, typename T2 > ^tc2?T  
  struct result_2 k\W%^Z  
  { `OO=^.-u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (=c R;\s<  
} ; fmC)]O%q  
He^u+N@B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} phr6@TI  
{KYbsD  
template < typename T > PYX]ld.E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7714}%Z  
  { H)tnxD0)  
  return fn(pk(t)); ICwhqH&  
} Q|/uL`_ni  
template < typename T1, typename T2 > !m)P*Lw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \lwYDPY:  
  { \W$bOp  
  return fn(pk(t1, t2)); &(a#I]`9M  
} `vs= CYs  
} ; iy_'D  
CMn&1  
)2t!= ua  
一目了然不是么? qd\5S*Z1  
最后实现bind }? j>V  
vM@2C'  
ljg2P5  
template < typename Func, typename aPicker > DrE +{Spm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k{_ Op/k}V  
  { wO:!B\e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dm;H0v+Y'  
} ` QC  
&<8Q/m]5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _cra_(b  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Omy4Rkj8bh  
*K#7,*Oz  
十一. phoenix pE.f}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9+<%74|,  
34S|[PX d  
for_each(v.begin(), v.end(), h!# (.P  
( V/w:^@5+p  
do_ 9$[I~I#z  
[ 0uX"KL]Elf  
  cout << _1 <<   " , " l(X8 cHAi  
] _-/aMfyQ  
.while_( -- _1), C? pi8Xg  
cout << var( " \n " ) QP/6N9/  
) x:'M\c7  
); jtqH3xfy  
C9l5zb~D  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: yKE[,"  
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 \~V Z Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QoZ7l]^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Tj &PB_v1  
 ut6M$d4  
zh5'oE&[yC  
template < typename Cond, typename Actor > Z4YQ5O5  
class do_while 8`bQ,E+2  
  { 97"dOi!Wh  
Cond cd; f:$LVpXS-  
Actor act; <~aQ_l  
public : >r Nff!Ow  
template < typename T > w k1O*_76  
  struct result_1 $HjKELoJ<  
  { mHTZ:84  
  typedef int result_type; bu`8QQ"C  
} ; 1rhsmcE  
@NBWNgBv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /Mq]WXq[V  
KP)BD;  
template < typename T > )h(Dt(2Wm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U3SF'r8  
  { _ED,DM  
  do \Y'#}J"dh  
    { oZvQ/|:p!  
  act(t); Y-(),k_Q:  
  } ?h`Ned0P  
  while (cd(t)); 8J|pj4ce  
  return   0 ; <0[{Tn  
} StUiL>9T#  
} ; $YDZtS&h  
p%304oP6  
DJl06-s V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3#>;h  
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。 mT N6-V  
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。 uA;3R\6?  
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。 OCy\aCp  
下面就是产生这个functor的类: YxMOr\B  
U\S%Jq*  
$cO"1mu  
template < typename Actor > j=v1:E  
class do_while_actor fgFBOpG%Gq  
  { G9\Bi-'ul  
Actor act; $[VeZ-  
public : 7e&R6j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NLDmZra  
H[o'j@0  
template < typename Cond > %UJ!(_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; & -  
} ; @aR!  -}  
&fYx0JT  
jY-i`rJN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,hK0F3?H>  
最后,是那个do_ u(JC 4w'  
= PldXw0  
{! RW*B  
class do_while_invoker <[xxCW(2  
  { G8`q-B}q  
public : HzB&+c? Z  
template < typename Actor > |0(Z)s,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '<f4POy!  
  { 84P^7[YX>  
  return do_while_actor < Actor > (act); rWbuoG+8  
} Vn1kC  
} do_; 1?HUXN#,  
!m pRLBH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _,b%t1v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GFvZdP`s4  
最后来说说怎么处理break和continue `Oys&]vb  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 :c,\8n  
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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