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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DTJ~.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6~}=? sX4  
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, 1W; +hXx  
u[cbRn,W  
;8U NM  
ne;,TJ\  
  class filler &oAuh?kTq  
  { jtd{=[STU  
public : \n/_ Px  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [t0gXdU 6  
} ; 5~ jGF  
_7 n+j  
>WDb89kC=  
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: {At1]>  
]2v31'  
S c@g;+#QU  
}<XeZ?;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vZ|m3;X  
Bm^vKzp  
-N9U lW2S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lPx4I  
2&P'rmFm  
fLPB *y6  
n|{x\@VeF  
二. 战前分析 i1  
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。 \ <V{6#Q=  
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 u TOL  
.\i9}ye  
y|c]r!A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _e/v w:  
  /* --------------------------------------------- */ m,Os$>{Ok  
vector < int *> vp( 10 ); Z!tt(y\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rjfQ\W;}U  
/* --------------------------------------------- */  x@Q}sW92  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qc@CV:  
/* --------------------------------------------- */ 5.idC-\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1 aIJ0#nE  
  /* --------------------------------------------- */ TVYO`9:CW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?. CA9!|   
/* --------------------------------------------- */ @| r*yi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wS8qua  
nIXq2TzJ  
:fo%)_Jc!  
+xB !T1p D  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3_ObCsJ#,  
1._1, _2是什么? lO)p  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 t[7YMk  
2._1 = 1是在做什么? O[Nc$dc  
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。 wB "&K;t  
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。 4km=KOx[  
c7S<ex,  
f |aO9w   
三. 动工 / [:@j+n\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7@MVInV9  
T|r@:t[  
S+_}=25  
tOS%.0W5J  
template < typename T > HuCH`|v-  
class assignment _! \X>rfz  
  { rAk*~OK  
T value; ' ^n2]<  
public : ^uC1\!Q1  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZA+$ZU^  
template < typename T2 > J?u",a]|H"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <#LH L  
} ; 5"k _Ms7R,  
vY6eg IO  
;?bRRW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *p p1U>,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eQJLyeR+  
R7( + ^%  
lB.P   
U*1rA/"n  
  class holder U3az\E)HV  
  { 8Q?)L4.]  
public : p%_r0  
template < typename T > DBbmM*r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -Z)$].~|t  
  { ct fKxGH  
  return assignment < T > (t); DSD#',  
} \snbU'lfP  
} ; H>a3\M  
VTy!<I  
3Ud&B  
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: 'R99kL/.N  
s>E4.0[I%  
  static holder _1; |l `X]dsfQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t&eY+3y,T  
zH}u9IR3`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D3vdO2H  
而不用手动写一个函数对象。 ,m9Nd "6\  
A: 0  
L*Xn!d%  
n!A')]y"  
四. 问题分析 v6;XxBR6  
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。 e#)}.   
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。 dGr Ow)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5d<-y2!M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 coiTVDwA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j"yL6Q9P  
Xo;J1H  
五. 问题1:一致性 [P`Q_L,+  
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?| #c./<<P5}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _T<ney}Y<  
>5i1M^g(  
struct holder m%'9zL c  
  { HkGzyDt  
  // g=:%j5?.e  
  template < typename T > jrvhTej  
T &   operator ()( const T & r) const KSMe#Qnw  
  { !nU  
  return (T & )r; `3*>tq  
} w1h07_u;v  
} ; *Iyv${  
76 #  
这样的话assignment也必须相应改动: w[n|Sauy,  
3T|:1Nw  
template < typename Left, typename Right > gjk=`lU  
class assignment rb qH9 S  
  { VABrw t  
Left l; ig7)VKr  
Right r; g*AnrQ}P  
public : *B#<5<T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5MO:hE5sm  
template < typename T2 > BAx)R6kS;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JOx75}  
} ; ^Qs-@]E-  
{uDL"~^\  
同时,holder的operator=也需要改动: ak;fCx&  
hJrxb<9@Y0  
template < typename T > P5%DvZB$w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AuX&  
  { tQF7{F-}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f)vD2_E  
} jCtl ]  
r9yUye}  
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。 q;}^Jpb;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t&ztY] qh  
x EOR\(Z^  
return l(rhs) = r; 6Bo~7gnc  
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。 DOw< XlvC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _2<|0lvh  
f]0kG  
template < typename Tp > 9c}LG5  
class constant_t );@@>~  
  { LyS139P$  
  const Tp t; f>;5ZE4Zu  
public : tI{pu}/"#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #z6RzZu  
template < typename T > nv2Y6e}dG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mO?G[?*\  
  { wGBQ.Ve[  
  return t; '.#KkvE##  
} aGr(djD  
} ; (t&P. N/  
/#G^?2o M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O (tcu@vfl  
下面就可以修改holder的operator=了 q(\$-Dk.Vv  
k&n7 _[]n  
template < typename T > pW:U|m1dS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KJ.ra\F  
  { ST'L \yebc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'B8fc-n  
} SrN0f0  
ad&Mk^p  
同时也要修改assignment的operator() oB&s2~  
M#=woj&[  
template < typename T2 > \Nb6E&+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H*A)U'`  
现在代码看起来就很一致了。 ) Z0  
/?9e{,\s  
六. 问题2:链式操作 A&Ut:OiA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '4L i  
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。 WvAl!^{`  
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。 23U9+  
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。 BYhPOg[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $ *MjNj2  
Y=vA ;BE]R  
template < typename T > jSaEwN  
struct result_1 MztT/31S  
  { 7 G~MqnO|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !:c7I@  
} ; "sUe:F;  
VS%8f.7ep  
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: h7~&rWb  
BaR9X ?~O$  
template < typename T > ,Uc\ Ajx  
struct   ref q~;P^i<Y  
  { @Ys(j$U't  
typedef T & reference; TAi |]U!  
} ; wAVO%8u  
template < typename T > r&o%n5B  
struct   ref < T &> OJbY\U  
  { UDt.w82  
typedef T & reference; [ }jSx]  
} ; :>Z0Kb}7  
GNZQj8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: shYcfLJ  
N{q5E,}  
template < typename T > '"GdO;}&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .J&NM(qeZ  
  { {SqY77  
  return l(t) = r(t); CImB,AXS  
} A^3cP, L  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [\@!~F{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YZr^;jfP  
85w D<bN27  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 nO\|43W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O >n L;I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nUs)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QI0ARdS  
最后的布局是: z]gxkol\  
                Add E4T?8TO$o%  
              /   \ L((z;y>q|  
            Divide   5 ["Z]K'?P  
            /   \ ~ W52Mbf  
          _1     3 0aQNdi)b  
似乎一切都解决了?不。 FGy7KVR  
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。 I]~xs0$4#  
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。 rv9qF |2r{  
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: sOz jViv  
)n5]+VTZ5  
template < typename Right > N95"dNZE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U87VaUr  
Right & rt) const *h@nAB\3  
  { <saS2.4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )#xd]~ <  
} dm8veKW'l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :*0k:h6g  
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。 `vL R;D  
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。 #y-OkGS ^  
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。 bsP:tFw>  
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。 0=t_ a]+  
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? AH`tkPd  
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"Ju3o?u  
uLe+1`Y5Ux  
template < class Action > dbB2/RI  
class picker : public Action hy W4=  
  { 4JU#3  
public : RNl%n}   
picker( const Action & act) : Action(act) {} s ~(qO|d  
  // all the operator overloaded zw\"!=r^  
} ; v:JFUn}  
\@MGO aR]  
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。 +\"@2mOH{+  
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: WuSRA<{P  
o1GWcxu*\  
template < typename Right > }{=%j~V;&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S4~^HvMG[Y  
  { oYlq1MB?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XLEA|#  
} o~mY,7@a  
>Q[]i4*A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;#~rd8Z52  
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。 hCQ{D|/  
A`#5pGR  
template < typename T >   struct picker_maker V0wK.^]+}/  
  { }9 qsPn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XO"!)qF  
} ;  by>,h4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G5TdAW  
  { Nf<([8v;t  
typedef picker < T > result; q^(A6W  
} ; *M"lUw#(f  
r>$jMo.S"  
下面总的结构就有了: `9zP{p  
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。 ~uzu*7U  
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。 "O9uz$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xV}|G   
至此链式操作完美实现。 WVJN6YNd V  
\<T6+3p  
H{p+gj^J  
七. 问题3 8QFY:.h&  
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。 4&$hBn=!  
>]ZojdOl)  
template < typename T1, typename T2 > 3zs~ Y3M?i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0ZkA .p  
  { 4)v\Dc/9i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); < g6 [mS  
} KXicy_@DC`  
B<8Z?:3YS  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [#lPT'l  
DFE?H  
template < typename T1, typename T2 > 8Vl!&j0s^  
struct result_2 j><.tA~i  
  { li/IKS)e$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _wZ(%(^I  
} ; /x0zZ+}V  
+SUQRDF@i  
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? Yw?%>L  
这个差事就留给了holder自己。 JfKl=vg  
    D' uzH|z8  
s x`C<c~u  
template < int Order > WXO@oZ!  
class holder; zcIZJVYA  
template <> xCoQ>.4p  
class holder < 1 > ]%>;R^HY  
  { ,lL0'$k~  
public : BO/2kL8*  
template < typename T > R4@C>\c %m  
  struct result_1 R^%7|  
  { NBUM* Z  
  typedef T & result; \iu2rat^  
} ; t)$>++i  
template < typename T1, typename T2 > {{@3r5K Gl  
  struct result_2 |M9x&(H;Hw  
  { :t\PYDp1  
  typedef T1 & result; J]fjg%C2m  
} ; ?%oPWmj}  
template < typename T > W?XvVPB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5-=mtvA:  
  { Fc 5g~T  
  return (T & )r; uysGOyi<u  
} crZ\:LeJ  
template < typename T1, typename T2 > _W]3_1Lu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mgH4)!Z*56  
  { Tvf]OJ9N  
  return (T1 & )r1; 6 `X#<#_&  
} OEq8gpqY  
} ; }v=q6C#Q>  
el+euOV  
template <> 7th&C,c&  
class holder < 2 > ~3/>;[!  
  { 9-}&znLZe  
public : /PHktSG  
template < typename T > *k=Pk  
  struct result_1 JMO"(?  
  { V , )kw{](  
  typedef T & result; LB2 2doW  
} ; 4i/TEHQ  
template < typename T1, typename T2 > [S3X  
  struct result_2 ffuV$#  
  { lEQn2+  
  typedef T2 & result; @}aK\  
} ; t=A| K    
template < typename T > mIl^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bLaD1rnGi  
  { l3l[jDa,2  
  return (T & )r; {[)J~kC+  
} V `@@ufU}  
template < typename T1, typename T2 > ]2K>#sn-]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `,\WhJ?9  
  { p]=8=pE<  
  return (T2 & )r2; 9dy"Y~c  
} |l7e*$j  
} ; o8Q(,P  
!7^fji  
i"sVk8+o!  
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> >。 ed>_=i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <J?i+b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G8akMd]2  
$\m=-5 0-  
return l(i, j) = r(i, j); y~p7&^FeR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F}i rCi47c  
Hsx`P  
  return ( int & )i; Z*s/%4On  
  return ( int & )j; _3hCu/BV  
最后执行i = j; D[;6xJ  
可见,参数被正确的选择了。 iK=H9j  
.:_dS=ut  
F;`of  
F N(&3Ull  
 ,ulTZV  
八. 中期总结 p5G O@^i  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %Ljc#AVg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N#]f?6 *R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <NT/+>:2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _xUiHX<  
>N+e c_D^  
NoZz3*j=  
.eq-i>  
!=q {1\#  
%o+bO}/9  
九. 简化 2ORWdR.b  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 oBKZ$&_h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 49Ht I9@  
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: Q.M3rRh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K& 2p<\2  
  +-*/&|^等 tlqDY1  
2. 返回引用。 od?Q&'A  
  =,各种复合赋值等 q:1 1XPP  
3. 返回固定类型。 6t/})Xv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?ix0n,m  
4. 原样返回。 ] p'+F  
  operator, M}/%t1^g:  
5. 返回解引用的类型。 Kq6m5A]z  
  operator*(单目) -^\k+4;  
6. 返回地址。 p~Dm3^Y  
  operator&(单目) UxD1+\N6?  
7. 下表访问返回类型。 sOU_j4M{  
  operator[] R0*DfJS:Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uTB; Bva  
  operator<<和operator>> @RbAC*Y]g  
~~ )&? \N  
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。 >,hJ5-9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XD%?'uUQ_  
HRx#}hN?+  
template < typename Left > ;#fB=[vl";  
struct value_return gEU)UIJ  
  { 5g/^wKhKG  
template < typename T > K2:r7f  
  struct result_1 ]DC]=F.  
  { rv|k8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "eh"' Z  
} ; j(Q$frI  
?uQ|?rk  
template < typename T1, typename T2 > .$v]B xu  
  struct result_2 :Q$3P+6a  
  { ~LYKt0/W&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |(XV '-~  
} ; fa5($jJ&  
} ; hO{@!H$l  
)@SIFE  
 jCKRoao  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JJ qX2B  
V! "^6)  
下面我们来剥离functor中的operator() t'm]E2/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]2b" oHg  
kFD-  
return l(t) op r(t) YF&SH)Y7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [ .dNX  
return op l(t) fp12-Hk ~  
return op l(t1, t2) >SfC '*1  
return l(t) op j] M)i:n  
return l(t1, t2) op ~R!(%j ]  
return l(t)[r(t)] O aF+Z@s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rYm<U!k  
!4.;Ftgjn  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )m5<gp`  
单目: return f(l(t), r(t)); y<3v/ ,Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G/<{:R"  
双目: return f(l(t)); /:awPYGH<1  
return f(l(t1, t2)); iP' }eQn]c  
下面就是f的实现,以operator/为例 {fIH9+v  
UPN2p&gM  
struct meta_divide ;}|.crMF  
  { aoF>{Z4&B  
template < typename T1, typename T2 > 8Bhot,u'T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s8eiq`6\H}  
  { r<C^hs&]  
  return t1 / t2; o~es> ;  
} H@aCo(#  
} ; &\!-d%||)  
B*DH^";t  
这个工作可以让宏来做: {6/%w,{,  
nV']^3b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a[9;Okm #  
template < typename T1, typename T2 > \ Wuc,Cjm9(!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NG5H?hVN=  
以后可以直接用 E8NIH!dI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G*J(4~Yw}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 QW6k!ms$  
(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。。。) jN5Sc0|b  
| G%MiYd  
dF1Bo  
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 OQ!mL3f  
3UrqV`x \  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1egryp  
class unary_op : public Rettype -P'>~W,~  
  { 39~fP)  
    Left l; ]]d@jj  
public : {' r(P&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =797;|B H  
}[i35f[w  
template < typename T > y)(SS8JR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A9tQb:  
      { 4eIu@ ";!  
      return FuncType::execute(l(t)); /I6?t= ?<  
    } hk,Q=};  
?cg+RNI  
    template < typename T1, typename T2 > !L3Bvb;Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o_\b{<^I  
      { 6[qRb+ds  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N?87Bd  
    } df8rf8B-  
} ; G]&:">&R  
t.knYO)  
[$H8?J   
同样还可以申明一个binary_op =1+I<Ljk  
!7bC\ {  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dm,bZHo  
class binary_op : public Rettype qRB%G<H  
  { aG=Y 6j G  
    Left l; iZ_R oJ  
Right r; V?Nl%M[b  
public : @d4zSG/s5w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ao7|8[  
162qxR[.  
template < typename T > m41n5T`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ""WZpaw  
      { }^LcKV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &+sO"j4<?r  
    } @)}Vk  
2'pxA:  
    template < typename T1, typename T2 > Ho"FB|e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9"V27"s  
      { 8E0Rg/DnT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KE5f`h  
    } u $sX6  
} ; sDbALAp +  
_0vXujz  
Hs-NP#I  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )n0g6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %8 4<@f&n]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d[S C1J  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8Q6il-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S2fw"1h*x  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )Ba^Igb}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /!%P7F  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) MGmtA(  
下面是修改过的unary_op c~C :"g.y  
vDBnWA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~*2PmD"+:  
class unary_op }.T$bj1B;V  
  { 8{d`N|k  
Left l; T-5T`awf  
  >StvP=our  
public : 1eb1Lvn  
Fg,[=CqB[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5<#H=A~(  
?W(wtp,o  
template < typename T > wh~~g qi9  
  struct result_1 m?M(79u[  
  { ]j{S' cz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5T8!5EcS*  
} ; DF&C7+hO  
01w=;Q  
template < typename T1, typename T2 > ;UWdT]>!?  
  struct result_2 nt5 ~"8  
  { BO{J{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L;z-,U$;%R  
} ; _<3:vyfdC  
8D+OF 6CM  
template < typename T1, typename T2 > a)Wf* <B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [e&$4l IS  
  { slPFDBx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Pq_Il9  
} 4Y)3<=kDG  
k| jC c  
template < typename T > sxsM%Gb?H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5`z{A  
  { ,cm2uY  
  return OpClass::execute(lt(t)); W)9KYI9u  
} OI`Lb\8pP  
PD/~@OsxU  
} ; Ok*:;G@  
L g%cVSz/C  
e=F' O] 5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v4ueFEY  
好啦,现在才真正完美了。 liU=5 BL  
现在在picker里面就可以这么添加了: MRJdQCBV  
 vb70~k  
template < typename Right > |"@E"Za^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;yUY|o  
  { <`N\FM^vo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @:c 1+  
} I H:Hf v  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 AN.`tv  
2ag]p  
Xbu >8d?n  
IXg${I}_Q  
glv(`cQ  
十. bind 'Lm.`U  
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。 $9l3 DJ  
先来分析一下一段例子 F1,pAtA  
p jrA:;  
E|5gKp-wJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]#*@<T*[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~ R*6w($  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TY88PXW  
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。 \Xkx`C  
我们来写个简单的。 i3Ffk+ |b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [&zP$i&  
对于函数对象类的版本: i "-#1vy=  
V K NCK  
template < typename Func > U2bb|6j  
struct functor_trait ,3W a~\/Q  
  { ]&9f:5',  
typedef typename Func::result_type result_type; Z v~ A9bB  
} ; q,*IR*B:a  
对于无参数函数的版本: v =u|D$  
C'=C^X%  
template < typename Ret > ;pULJ}rDb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O}KT>84M  
  { "`3H0il;<  
typedef Ret result_type; W"2\vo)  
} ; ),~Ca'TU  
对于单参数函数的版本: z.jGVF4  
MT V'!Zxs  
template < typename Ret, typename V1 > 3Ys|M%N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f5yd2wKy6  
  { FF/MTd}6qG  
typedef Ret result_type; 6?Ks H;L9  
} ; {2q   
对于双参数函数的版本: CId`6W  
C&;'Pw9H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F^a D!O ~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r1=Zoxc=w  
  { ;=n7 Z  
typedef Ret result_type; 9:kb0oBa?l  
} ; fNK~z*  
等等。。。 Tok"-$`N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !?+3 jzG  
Lc.7:r  
template < typename Func > ~ h:^Q  
struct func_return ^< E,aCy  
  { "~+K`*0r8  
template < typename T > ~\oJrRYR`  
  struct result_1 SS`\,%aog  
  { vw(};)8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '/"(`f,  
} ; {bNnhW*qOu  
9j,zaGD0  
template < typename T1, typename T2 > Q2NS>[  
  struct result_2 >^jm7}+hb  
  { :7`,dyIqT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p,4z;.s$  
} ; @.g4?c  
} ; SOUA,4  
d+IPa<N  
l s_i)X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 od|pI5St  
5fLCmLM`  
template < typename Func, typename aPicker > fe Q%L  
class binder_1 cKxJeM07  
  { -,i1T(p1  
Func fn; ;0BCM(>Wo  
aPicker pk; 9u)h$VC  
public : Og&2,`Jb  
OIoAqt  
template < typename T > /qp`xJ  
  struct result_1 $rlIJwqn  
  { X;0EgIqh3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tru`1/ 7I  
} ; !BY=HFT  
6-JnT_  
template < typename T1, typename T2 > iFHVr'Og'  
  struct result_2 $:xUXEi{  
  { e@q[Dv'mu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +}1]8:>cq  
} ; ooD/QZUE  
77 `/YE#M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k\%{1oRA  
dE^'URBiA  
template < typename T > zMG4oRPP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "90}H0(+  
  { :N[2*.c[  
  return fn(pk(t)); .O,gl$y}  
} gz88$BT  
template < typename T1, typename T2 > Y# lE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #?-W.  
  { #F9$"L1Hg  
  return fn(pk(t1, t2)); @-7K~in?^  
} 1X{A}9nA  
} ; "RG.vo7b  
-kJF@w6u  
[mwfgh&4%  
一目了然不是么? p1&d@PF&&  
最后实现bind XRz.R/  
` Y ut 1N  
p"X\]g^jA>  
template < typename Func, typename aPicker > 4dy)g)wM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :wF(([&4p!  
  { }W YY5L8^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }tJ:-!*2  
} bVVa5? HP  
T JVNR_x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9XoKOR(  
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。 1'd "O @  
)GR^V=o7,Y  
十一. phoenix i&l$G55F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZNx{7]=a  
Na`qAj}  
for_each(v.begin(), v.end(), R<wb8iir  
( 57oY]NT?  
do_ a$KM q>  
[ ^*0;Z<_  
  cout << _1 <<   " , " =B/^c>w2  
] ngNg1zV/q  
.while_( -- _1), \/,SH?>4x  
cout << var( " \n " ) %%f=aPw  
) %bv<OMD  
); OrH&dY  
<n#JOjHV  
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: ) wGC=,  
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 SC!IQ80H#D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~svu0[Vx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aN7u j  
QF^An B  
@ce4sSo  
template < typename Cond, typename Actor > /bw-*  
class do_while S-L6KA{  
  { hQk mB|];5  
Cond cd; ";zl6g"  
Actor act; *JDc1$H0  
public : 2/bck)p=  
template < typename T > U M#]olh  
  struct result_1 B(>_.x#kv  
  { AUN Tc3  
  typedef int result_type; ~L1N1Z)Kk  
} ; p@^2 .O+  
Y /w vn8~C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =N3~2=g~A  
Mr&]RTEE  
template < typename T > gNO$WY^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :bh[6 F  
  { FTB"C[>  
  do lF#Kg !-l  
    { ;or> Sh7  
  act(t); f.u{;W  
  } ,%:`Ll t]$  
  while (cd(t)); -Pvt+I>  
  return   0 ; {=(4  
} q6,xsO,+  
} ; qItI):9U  
%tu{`PN<  
w%$n)7<*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0lBl5k e  
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。 sG}9l1  
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。 O_:Q#  
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。 3 C[ ;2  
下面就是产生这个functor的类: $iB(N ZV  
q&wMp{  
5jV]{ZV#  
template < typename Actor > T xN5K`q  
class do_while_actor (+ >n/I6  
  { 7eq;dNB@gq  
Actor act; . XY'l  
public : $)uQ%/DH>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jrW7AT)\  
x,V_P/?%  
template < typename Cond > `q/y|/v<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; im?nR+t+X  
} ; g)"6|Z?D"  
 ,cB`j7p(  
n^A=ar.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AfY(+w6!K  
最后,是那个do_ :@p`E}1r{  
oL~Yrb%R  
s}A]lY  
class do_while_invoker g>Z1ZK0;M  
  { <6`,)(dj  
public : ?@u &3/&  
template < typename Actor > <.AIV p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zdak))7  
  { d#W[<,  
  return do_while_actor < Actor > (act); !P;qc  
} 6z(_^CY  
} do_; \jfW$TtZm  
jXdn4m/O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E8503  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  aCTVY1  
最后来说说怎么处理break和continue cbIW>IbM  
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。 E>[~"~x"pV  
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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