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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \zj8| +  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qMI%=@=  
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, :kY][_  
qr<5z. %  
Bj%{PK  
!R)v2Mk|  
  class filler ;"joebZ/  
  { E@ t~juF!  
public : ,6a'x~y<r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <bGSr23*  
} ; ~(I\O?k>H  
BszkQ>#6  
3TtnLay.k  
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: #<v3G)|aS  
*]x]U >EF  
Ae`K 9  
$qIMYX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); evimnV  
mKxQ U0`  
!y4o^Su[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -fG;`N5U  
U&`M G1uHe  
lg1?g)lv  
<k<  
二. 战前分析 v C><N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lv$tp,+  
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 G+\2Aj  
:j?Lil%R  
HlI*an  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c1MALgK~}\  
  /* --------------------------------------------- */ RE *UIh*O  
vector < int *> vp( 10 ); 9O@ eJ$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O]^E%;(]}i  
/* --------------------------------------------- */ (zgXhx_!D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9.1%T06$  
/* --------------------------------------------- */ fS!%qr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #\t?`\L3  
  /* --------------------------------------------- */ %G\rL.H|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zbi[r  
/* --------------------------------------------- */ dk{yx(Ty  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ->K*r\T  
4V<s"  
`+]4C+w  
rC/m}`b  
看了之后,我们可以思考一些问题: FeSe^^dW  
1._1, _2是什么? M@s2T|bQw  
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。 L F Z  
2._1 = 1是在做什么? +XFF@h&=t  
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。 &IOChQ`8P  
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。 Z4E:Z}~''  
_?O'65  
Q> @0'y=s  
三. 动工 ivw2EEo,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WBTX~%*U  
`sJkOEc`  
?L{[84GSO  
uN6TV*]:  
template < typename T > Wl::tgU  
class assignment P) GBuW  
  { \t^q@}~0Wz  
T value; k\x>kJ}0  
public : kQ{pFFO  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,}`II|.oB  
template < typename T2 > Sn" 1XU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .xCO_7Rd  
} ; 3VA Lrb;  
m:Z=: -x  
yWt87+%T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -i?!em'J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SaQ_%-&#p  
vPSH  
0'z$"(6D  
,$W7Q  
  class holder )Hl;9  
  {  SvDVxK  
public : GG%j+Ed  
template < typename T > H%Q@DW8~@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #N@sJyI N  
  { *9?-JBT&F  
  return assignment < T > (t); ~~:i+-[  
} G~u94rw|:  
} ; jIAl7aoY  
ZqS'xN :k  
s{`r$:!  
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: i<)c4  
8cR4@Hqx  
  static holder _1; ^Zydy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V0ulIKck  
]rC6fNhQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CKNH/[ ZR,  
而不用手动写一个函数对象。 l)=Rj`M  
jo{GPp}  
RK"dPr  
im4V6 f;%  
四. 问题分析 YX!%R]c%  
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。 Aw9^}k}UfD  
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。 1&Nk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dl(cYP8L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O<."C=1~E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QZt/Rm>W0  
2/qfK+a  
五. 问题1:一致性 ]}~*uT}>  
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?| 1th|n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >Y)jt*vQ  
FU5vo  
struct holder |UBR8  
  { !-LPFy>  
  // ]%ikr&78u  
  template < typename T > s26:(J [{  
T &   operator ()( const T & r) const 9IC"p<D  
  { Hc5@ gN  
  return (T & )r; h^?[:XBeav  
} sAC1Pda  
} ; @&mv4zz&W  
) dwPD  
这样的话assignment也必须相应改动: YDC[s ^d5  
y%`^* E&  
template < typename Left, typename Right > 6hAeLlU1  
class assignment mY#[D; mUe  
  { lNls8@  
Left l; s e2+X>@>  
Right r; s1:UCv-%  
public : $zyY"yWRZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a}0\kDe  
template < typename T2 > u <D&RT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :$dGcX}  
} ; E3_EXz9 h  
1LT)%_d@  
同时,holder的operator=也需要改动: tiI>iP`!  
<;phc~0+  
template < typename T > <y(>z*T;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (#X/sZQh  
  { j}#48{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3Ki`W!C  
} r >u0Y  
P_,f  
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。 ATk>:^n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `c(,_o a{  
N[){yaj  
return l(rhs) = r; o/2\8   
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。 `f8{ ^Rau  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gO gZ  
MU-ie*+  
template < typename Tp > Xr6lYO_R  
class constant_t ce 1KUwo]  
  { 'O \YL(j_e  
  const Tp t; %:YON,1b=7  
public : p_!Y:\a5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VKS:d!}3E  
template < typename T > DU({Ncge  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8!4=j  
  { &CCB;Oi%  
  return t; ?K|PM <A  
} K>w}(td  
} ; ,#`gwtFG  
`i,ZwnLh{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %4imlP  
下面就可以修改holder的operator=了  ORp6  
ZgZ}^x  
template < typename T > .A&Ey5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +2|X 7wA  
  { y%v<Cp@R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NnGQ=$e  
} yL_-w/a  
{ZY^tTsY  
同时也要修改assignment的operator() $/Zsy6q:  
s7D_fv4e  
template < typename T2 > 0F0V JE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -Z4J?b  
现在代码看起来就很一致了。 I8 8y9sW  
k2j:s}RHY  
六. 问题2:链式操作 q !EJs:AS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t \Fc <  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 nxA]EFS  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vXq=f:y4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 PF1!aAvVb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i ao/l  
aluXh?  
template < typename T > G5kM0vs6L  
struct result_1 R^f~aLl  
  { HI,1~ Jw+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <E&1HeP  
} ; Iwize,J~X  
h" P4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: j/ #kO?  
I&q:w\\z8|  
template < typename T >  C!Y|k.`p  
struct   ref {{tH$j?Q  
  { /49PF:$?  
typedef T & reference; U@ALo  
} ; `(_cR@\  
template < typename T > }rn}r4_a  
struct   ref < T &> Kbg`ZO*  
  {  aVz<RS  
typedef T & reference; w4:n(.;HK  
} ; 67<zBw2  
4)]g=-3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Olj]A]v}  
^h1VCyoR*  
template < typename T > N#bWMZ"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const / h0-qW  
  { ie 2X.#  
  return l(t) = r(t); ^ B=x-G.  
} v"F.<Q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 dt',)i8D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &oWWc$  
Hm-+1Wx  
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 })M$#%(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |n}W^}S5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mkk74NY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c1jHg2xim  
最后的布局是: {,]BqFXv  
                Add MN$j{+!Q  
              /   \ GH7{_@pv8  
            Divide   5 P9B@2#  
            /   \ Bag2sk  
          _1     3 e%R+IH5i  
似乎一切都解决了?不。 SV<*qz  
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。 hIXGfvUy  
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。 QTz{ZNi!  
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: #h6(DuViKw  
;}A#ws_CD_  
template < typename Right > .sbU-_ij@U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9(|[okB  
Right & rt) const +y6|Nq  
  { tmRD$O%:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ojs&W]r0Z  
} i\3BA"ZX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /q uf'CV}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 W ;P1T"*A  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 R`76Ae`R8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d;m Q=k 1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Dr6Br<yi  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? c~5#)AXMT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?uU0NKZA  
\S=!la_T@m  
template < class Action > Pl}}!<!<z  
class picker : public Action mIFS/C  
  { ,^26.p$  
public :  ,H1J$=X'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yx{Ac|<mR  
  // all the operator overloaded hO;bnt%(  
} ; >:W)9o  
8kW9.   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @tEVgyN  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: vEtogkFA"  
**_VNDK+  
template < typename Right > |GdA0y\v*}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iJ?8)}  
  { Q, #M 0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ RTQJ+ms  
} Pu/0<Orp7  
C;dA?Es>R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sx*1D9s_  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 g_0"T}09(  
tborRi)  
template < typename T >   struct picker_maker X2 M<DeF:  
  { puZ<cV e/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iL|*g3`-f  
} ; uqTOEHH7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F|xXMpC.f  
  { @h>#cwhU  
typedef picker < T > result; ,=$yvZs4[]  
} ; _N/]&|.. !  
Xuh_bW&zF  
下面总的结构就有了: "{z9 L+  
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。 `3pe\s  
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。 j@GMZz<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m9#u. Q*  
至此链式操作完美实现。 U|{WtuR  
vbDw2  
:&?#~NFH  
七. 问题3 D1o 8Wo  
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。 ?z:xQ*#X  
k\ I$ve"*  
template < typename T1, typename T2 > "MoV*U2s,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w2+RX-6Ie  
  { gvoK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;Ic3th%u  
} !PUhdW  
)z/j5tnvm  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +S;8=lzuV  
Z]w_2- -  
template < typename T1, typename T2 > cb'8Li8,j  
struct result_2 :6HMb^4  
  { JYv&It  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zE<vFP-1v  
} ; CvbY2_>Nh  
ec=4L@V*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {E6W]Mno  
这个差事就留给了holder自己。 ?ZDx9*f  
    sv0kksj  
`Z%XA>  
template < int Order > cLR8U1k'  
class holder; Ae ue:u>  
template <> (a^F`#]  
class holder < 1 > #:s'&.6  
  { f{3FoN= z  
public : TUpEh Q+*  
template < typename T > h(G&X9*  
  struct result_1 \GMudN  
  { 6\::Ku4_2  
  typedef T & result; 5+ fS$Q  
} ; Cs]xs9  
template < typename T1, typename T2 > B5I(ai7<M  
  struct result_2 ; H:qDBH  
  { QtN0|q{af  
  typedef T1 & result; da I-*  
} ; t:M>&r:BL  
template < typename T > ~gBqkZ# y?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wV5<sH__  
  { oK(ua  
  return (T & )r; <7 PtC,74  
} A)`M*(~  
template < typename T1, typename T2 > l@j!j]nE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k?J}-+Bm[|  
  { D(h|r^5  
  return (T1 & )r1; 2B!nLL Cp+  
} >`oO(d}n[0  
} ; BwEL\*$g  
8\I(a]kM`  
template <> 8i:b~y0  
class holder < 2 > 6PPvf D^  
  { <n6/np!  
public : U{ahA  
template < typename T > }:jXl!:V  
  struct result_1 7kJ,;30)  
  { ?C $_?Qi  
  typedef T & result; uk\GAm@O  
} ; b%)a5H(  
template < typename T1, typename T2 > C y& L,  
  struct result_2 {ld([  
  { .S5&MNE  
  typedef T2 & result; GbL,k? ey  
} ; 8=2)I.   
template < typename T > D~mGv1t"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SR43#!99Q  
  { mS%D" e  
  return (T & )r; ")sq?1?X  
} DD~8:\QD  
template < typename T1, typename T2 > / 5=A#G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IF1?/D"<  
  { nZ%<2  
  return (T2 & )r2; $}\. )^[}  
} l|uN-{ w  
} ; kXOlZ C  
SQz>e  
]I}' [D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L3kms6ch  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [e*8hbS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RKBtwZx>f  
sF<4uy  
return l(i, j) = r(i, j); zF{ z_c#3@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yXEC@#?|  
nKHyq\  
  return ( int & )i; ?VzST }  
  return ( int & )j; L~0B  
最后执行i = j; FvvF4 ,e5  
可见,参数被正确的选择了。 `Zk?.1*2/  
 Ng-3|N  
Pd@?(WQ  
^$T>3@rDB  
G4=v2_]  
八. 中期总结 9^aMmN&6N2  
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: :_?>3c}L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GJ((eAS)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +Uk/Zg w^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VTV-$Du[}  
a2g15;kM  
\?GMtM,  
0<P -`|X  
R"82=">v  
RQh4RUm  
九. 简化 icnp^2P  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4W1"=VL[g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |\b*p:e l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K(Cv9YQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /[us;=CM  
  +-*/&|^等 *.i` hfRc  
2. 返回引用。 r<~1:/F|  
  =,各种复合赋值等 av5lgv)3  
3. 返回固定类型。 +:^tppg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q *lZ;~R  
4. 原样返回。 bx5X8D  
  operator, hZyz5aZ)K  
5. 返回解引用的类型。 9cj:'KG)!  
  operator*(单目) \Hy~~Zh2  
6. 返回地址。 p~M^' k=d  
  operator&(单目) S(rA96n  
7. 下表访问返回类型。 hsVWD,w  
  operator[] 3|@Ske1%Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O-mP{  
  operator<<和operator>> <)"Mi}Q[)p  
gE:qMs;  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v'DL >Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8Y&(o-R0  
%*Y:Rm'>  
template < typename Left > JA1(yt  
struct value_return 4wK!)Pwq  
  { WF:i}+g+^  
template < typename T > G-T:7  
  struct result_1 y&SueU=  
  { \E0Uj>9+[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B'&%EW]  
} ; 'GNT'y_  
[S*bN!t  
template < typename T1, typename T2 > d7l0;yR&+  
  struct result_2 jMZ{>l.v  
  { 4Kx;F 9!%~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wLNO\JP'  
} ; #,$d!l @  
} ; jtN2%w;  
RELLQpz3  
8wwD\1pLS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /(XtNtO*  
$0{c =r9  
下面我们来剥离functor中的operator() iGm[fxQ|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k+%6 :r,r&  
e6]u5;B r  
return l(t) op r(t) 72Ft?;R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N0/DPZX7  
return op l(t) Bm.%bA>  
return op l(t1, t2) &|55:Y87  
return l(t) op 5H>[@_u+:  
return l(t1, t2) op y<.1+TG  
return l(t)[r(t)] n Hy|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {3!v<CY'  
`|Tr"xavf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: k%Jw S_F  
单目: return f(l(t), r(t)); JZN'U<R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 41,Mt  
双目: return f(l(t)); \u2p]K>  
return f(l(t1, t2)); tE- s/  
下面就是f的实现,以operator/为例 n|3ENN  
#(!>  
struct meta_divide  lcyan  
  { vMDV%E S1t  
template < typename T1, typename T2 > 91e&-acA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3fM~R+p  
  { AEhh 6v  
  return t1 / t2; > STWt>s  
} L)J0T Sh  
} ; E_7N^htv  
PJS\> N&u  
这个工作可以让宏来做: =K}5 fe  
_KC()OIeC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B&`#`]  
template < typename T1, typename T2 > \ dz&8$(f,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }M * Oo  
以后可以直接用 &+d>xy\^/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ojUBa/  
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 j:\MrYt0H  
(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。。。) i\2~yXw\  
GnkNoaU  
"\)j=MI8u+  
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 &8z`]mB{t  
n<uF9N<   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9JpPas$]  
class unary_op : public Rettype K1]H~'  
  { zT*EpIa+LS  
    Left l; vc5g 4ud  
public : :WJ[a#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C /\)-^  
iE!\)7y  
template < typename T > -: dUD1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^[uA^  
      { bBn4m:  
      return FuncType::execute(l(t)); VE6 V^6SL  
    } f3[gA Y  
d.3-@^P  
    template < typename T1, typename T2 > X@2[!%nm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I_oJx  
      { Cpz'6F^oP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D({% FQ"  
    } }v"X.fa^  
} ; OV_Y`u7YR  
nK)U.SZ  
bb`GV  
同样还可以申明一个binary_op {.K >9#^m  
'C)`j{CS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W MU9tq[  
class binary_op : public Rettype )xy1 DA  
  { (:4N#p  
    Left l; uK2MC?LP  
Right r; b*\K I  
public : ! av B&Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?k CK$P  
yO; r]`j0  
template < typename T > Az8>^|@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o['HiX  
      { aqSHo2]DX9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^OnU;8IC  
    } \!Cix}}1  
Gt3V}"B3\  
    template < typename T1, typename T2 > *$1M= $  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u^8:/~8K  
      { >7[. {Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n,q+EZd  
    } }1VxMx@  
} ; )7l+\t  
e)]9u$x  
k7z;^:  
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 *NHBwXg+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;P3sDN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 71_{FL8  
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。 !o1{. V9q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =UE/GTbl  
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。。。  G?AZ%Yx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9~2}hXm;  
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) aVNBF`  
下面是修改过的unary_op DK;p6_tT  
D~E1hr&Vd>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a|Io)Qhr  
class unary_op tpOMKh.`  
  { h,o/(GNnW  
Left l; j6]+ fo&3  
  EnnT)qos  
public : YBqu7&  
uLX5khQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T[]2]K[&B  
e33j&:O  
template < typename T > >qk[/\^O  
  struct result_1 #Mkwd5S|L  
  { ,:Qy%k}f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fa:fBs{  
} ; (99P9\[p  
{>PN}fk2QP  
template < typename T1, typename T2 > 6A&e2K>A  
  struct result_2 /`McKYIP  
  { K<TVp;N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WDQtj$e+  
} ; Y /$`vgqs  
=@q 9,H  
template < typename T1, typename T2 > q<Gn@xc'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e=ZwhRP  
  { J6J[\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ysbd4 rN  
} onL&lE  
AlT41v~6  
template < typename T > t[*;v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o8Vtxnkg  
  { u>SGa @R)  
  return OpClass::execute(lt(t)); exT O#*o  
} y=7WnQc  
})RT2zw}  
} ; HxCq6Y_m<  
t>.1,'zb  
[!1z; /  
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 29]-s Utqv  
好啦,现在才真正完美了。 3 r4QB  
现在在picker里面就可以这么添加了: k]?M^jrm  
)NAC9:8!  
template < typename Right > GG%X1c8K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H EdOo~/~  
  { hp=TWt~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Rj6:.KEJ  
} {,EOSta  
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。 l,AK  
DY1?37h  
v0hr~1  
64xq@_+  
=+;1^sZ  
十. bind ^T*^L=L_(  
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。 x}Qet4vV  
先来分析一下一段例子 C/V{&/5w  
=Lx*TbsFYt  
]+A>*0#"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O0OBkIj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7LMad%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tKg\qbY&  
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。 f[v~U<\R  
我们来写个简单的。 *AX)QKQ@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yem*g1  
对于函数对象类的版本: NCbl|v=  
7 +A-S9P)  
template < typename Func > )P4#P2  
struct functor_trait Vfew )]I  
  { D~_|`D5WK  
typedef typename Func::result_type result_type; `s74g0h  
} ; kB_uU !G  
对于无参数函数的版本: gNk x]bm  
Y^5X>  
template < typename Ret > obWBX'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dv3+x\`9  
  { [ox!MQ+s  
typedef Ret result_type; C {.{>M  
} ; _|%pe]St  
对于单参数函数的版本: X&qRanOP;z  
XgY( Vv  
template < typename Ret, typename V1 > sX53(|?*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hCRW0 I  
  { pl62mp!  
typedef Ret result_type; T{=.mW^ x  
} ; tMGkm8y-A  
对于双参数函数的版本: s '%KKC  
,Nl]rmI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aIaydu+\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !R,9Pg*Ey  
  { ?3 J  
typedef Ret result_type; 9D74/3b*  
} ; ^aVoH/q*C  
等等。。。 'G z>X :  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %-"?  
<}'hkEh{d=  
template < typename Func > pKK&+umg  
struct func_return 3$f%{~3  
  { INwc@XB  
template < typename T > cyUNJw  
  struct result_1 ( 8+_~_  
  { 4eb<SNi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JtYc'%OF  
} ; dIv/.x/V  
S!J.$Y<Ko  
template < typename T1, typename T2 > x)<5f|j  
  struct result_2 oH~ZqX.3  
  { M (dVY/ i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I\ V33Nd  
} ; Sd'Meebu  
} ; rXo2MX@u  
}%k,PYe/  
:@g@jcbYq`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #$V`%2>  
AfvTStwr  
template < typename Func, typename aPicker > i gzISYC_  
class binder_1 M52kau  
  { 20gPx;  
Func fn; YN 4P >d  
aPicker pk; 2c fzLW(  
public :  N3^pFy`  
#|*;~:fz  
template < typename T > }8Wp X2U  
  struct result_1 #r 1 $=GY  
  { K8*QS_*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6$wS7Cu  
} ; n`f},.NM|  
s%]-Sw9  
template < typename T1, typename T2 > z.23i^Q  
  struct result_2 tF)K$!GR[  
  { Lc^nNUzPo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $I_ 04k#t  
} ; [ d<|Cde  
HC w$v#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} js Tb0  
`xe[\Z2  
template < typename T > SqY;2:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jM J[6qj  
  { M0o=bYI  
  return fn(pk(t)); Y%qhgzz?/  
} ZTd_EY0q  
template < typename T1, typename T2 > pfg"6P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _J&u{  
  { rPK?p J  
  return fn(pk(t1, t2)); H^"BK-`hs  
} _%l+v  
} ; pPCxa#OV  
$V?zJ:a>L  
T,(IdVlJ  
一目了然不是么? M "p6xp/  
最后实现bind 3hR7 . /  
Bt,qG1>$-  
YU76(S9 0#  
template < typename Func, typename aPicker > BieII$\P%P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {d(PH7R  
  { c}vy9m$B_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .}ZX~k&P  
} *Q=-7a m  
F']Vg31c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hk2@X(  
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。 (o^V[zV  
4M(w<f\5F  
十一. phoenix F~a5yW:R=)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^w2n  
Pb} &c  
for_each(v.begin(), v.end(), `(;d+fof  
( .5L/<  
do_ s5|LD'o!  
[ 7x9YA$IE  
  cout << _1 <<   " , " &m8B%9w  
] cv:nlq)  
.while_( -- _1), C Cq<y  
cout << var( " \n " ) K1O/>dN_\O  
) 9YHSL[  
); < Q\`2{  
_1y|#o  
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: 2EE/xnwX  
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 F)e*w:D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "+nURdicO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hv*n";V   
oZ6xHdPc4  
f;u;hQxs  
template < typename Cond, typename Actor > *-+~H1tP  
class do_while 9Lz)SYd  
  { qCgP8U/jv  
Cond cd; a}E8A DyC  
Actor act; nS?HH6H  
public : ?RWd"JTGue  
template < typename T > uNXh"?  
  struct result_1 `k\]I |6  
  { LDV{#5J  
  typedef int result_type; \07Vh6cj  
} ; }J`{g/  
+Q-~~v7,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (~Zg\(5#  
EUuMSDp  
template < typename T > '4Z%{.;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^0{S!fs  
  { m_rRe\  
  do .e.vh:Sz  
    { qx0o,oZN!  
  act(t); V<4)'UI?k9  
  } fbuop&FN+q  
  while (cd(t)); r@%32h  
  return   0 ; fY%Sw7ql<  
} NBMY1Xgj  
} ; p6=#LwL'  
4vqu(w8 L  
R<UjhCvx.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aE{b65'Dt  
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。 "6KOql3  
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。 Cc Ni8Wg_  
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。 PY z | d  
下面就是产生这个functor的类: $Uewv +  
T82=R@7  
n+uq|sYVa  
template < typename Actor > (OG@]|-  
class do_while_actor /-|xxy  
  { $ @1&G~x  
Actor act; >MQW{^  
public : -IX;r1UD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MeplM$9  
{{EQM +  
template < typename Cond > q6_1`Ew  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #UWQ (+F  
} ; ;'o>6I7Ph  
?N|PgNu X  
@XIwp2A{+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '.kbXw0}  
最后,是那个do_ *;gi52tM  
?,%N?  
HYg _{  
class do_while_invoker xD1wHp!+  
  { Y(A?ib~K  
public : UVI=&y]c,p  
template < typename Actor > n,HWVo>([  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~{NDtB)  
  { UT{N ly8u  
  return do_while_actor < Actor > (act); HPCA,*YR`  
} _v $mGZpGY  
} do_; W\KZFrV@  
@ics  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Sr+1.77}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =)I{KT:y  
最后来说说怎么处理break和continue O/-OW: 03  
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。 @K+u+} R  
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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