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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D}T+X ;u)K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Vw";< <0HZ  
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, Mwtd<7<!A  
V:'_m'.-Y  
M$Or|HTG  
$+WMKv@<  
  class filler l1UN.l'p  
  { ~O8Xj6  
public : ;d<RP VE:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sjj,q?  
} ; d$5\{YLy  
jI!WE$dt  
GUcGu5tw:  
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: Q@ghQGn#  
-izZ D  
w%?6s3   
]I: h4hgw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0eFvcH:qG  
M _e^KF  
?#gYu %7DN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >A.m`w  
"w&G1kw5I  
+`&-xq76  
?4sF:Y+\  
二. 战前分析 pxV@fH+`  
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(c2F]  
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 5pz(6gA  
}J+ \o~  
9jf2b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <sor;;T  
  /* --------------------------------------------- */ snvixbN  
vector < int *> vp( 10 ); f9a_:]F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ><w=  
/* --------------------------------------------- */ cz;gz4d8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T:0#se  
/* --------------------------------------------- */ F.$NYr/|y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }%Vx2Q  
  /* --------------------------------------------- */ R4 AKp1Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Sp\ 7  
/* --------------------------------------------- */ {GhM,-%e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &Xp<%[:  
NsF8`r g  
eUEO~M2&U{  
EZ)$lw/!J  
看了之后,我们可以思考一些问题: wq>0W 4(  
1._1, _2是什么? I%tJLdL  
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。 :>o2UH  
2._1 = 1是在做什么? !8}x6  
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。 dPb@[k  
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。 q-D|96>8  
"PfNC<MQo  
v~KgCLo  
三. 动工 ~@ML>z 7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l g43  
w ;]~2$  
] :n! \G  
hWAZP=H  
template < typename T > w<jlE8u  
class assignment @R s3i;"W  
  { =x-@-\m  
T value; cwBf((~  
public : J`[He$7)  
assignment( const T & v) : value(v) {} eGk`Z>  
template < typename T2 > tish%Qnpd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |P`:NAf2  
} ; dZ{yNh.]  
,+o*>fD  
>*e,+ok  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %Kc2n9W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {i|$^A3  
uS&NRf9A  
egh_1Wg2a  
ST25RJC  
  class holder e!p?~70  
  { 3ox 0-+_  
public : 0})mCVBY  
template < typename T > s*UO!bHa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y4,LXuQ  
  { CSNfLGA  
  return assignment < T > (t); kdp- |9  
} +kZW:t!-  
} ; [O\[,E"K  
#7"*Pxb#A  
65AG# O5R  
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: ofHe8a8  
4 t< mX  
  static holder _1; |^T?5=&Kt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y)D7!s  
AA~6r[*~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5~E'21hJ  
而不用手动写一个函数对象。 B<6Ye9zuG  
/><+[\q4LM  
{n-6e[  
?n V& :~eY  
四. 问题分析 THf*<|  
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。 \%$z!]S>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QTbv3#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9vw0box  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q<>aZ|r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h+d3JM  
WJF#+)P:Y  
五. 问题1:一致性 k+`e0Jago  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .F@0`*#rE~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CI~ll=9`  
L6f$ID:  
struct holder .wJv_  
  { hkoCbR0}8  
  // 4.qW ~ W{  
  template < typename T > yVl?gGgh  
T &   operator ()( const T & r) const _|} GhdYE  
  { Gk2R:\/Y  
  return (T & )r; _NkbB"+L  
} \A=:6R%Qb  
} ; ' Y cVFi  
# 25%17  
这样的话assignment也必须相应改动: :Miri_l  
9Netnzv%  
template < typename Left, typename Right > @-G^Jm9~\m  
class assignment .7v .DR>  
  { PA<<{\dp  
Left l; F2Nb]f  
Right r; _7Rp.)[&  
public : \SQwIM   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (OT&:WwW  
template < typename T2 > *g~\lFX,u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GMJ</xG  
} ; j_Q kw ?   
C,#FH}  
同时,holder的operator=也需要改动: \\9$1yg   
?/ Cl  
template < typename T > |)+; d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g}Esj"7  
  { < rqFBq 8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l4smAT  
} ExJexjOWI^  
x9s1AzM{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YMfjTt@Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SxWK@)tP  
;8J+Q0V  
return l(rhs) = r; E|>oseR  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +=&A1{kR3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lx"#S '^~  
)[d>?%vfd  
template < typename Tp > "l.1 UB&  
class constant_t j@4AY}[tX  
  { >4@/x{{  
  const Tp t; l-G] jXu  
public : #I] ^Wo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MPI=^rc2  
template < typename T > i |IG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mpu8/i gX,  
  { yo@S.7[/  
  return t; U-0A}@N  
} }Rx`uRx\  
} ; r[Zg$CW  
oGXndfd"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oP 4z>  
下面就可以修改holder的operator=了 ">D7wX,.>  
WjVj@oC  
template < typename T > P}RewMJ$L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @.SuHd  
  { 1w/Ur'8we  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D`C#O 7.N  
} hEv}g  
D<:J6W7]  
同时也要修改assignment的operator() ::eYd23  
jDwLzvM O  
template < typename T2 > 3HI- G.]hC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H 6~6hg  
现在代码看起来就很一致了。 |NoTwK  
gvl3NQQ%t  
六. 问题2:链式操作 <4m@WG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z6+D=<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 do>,ELS+m  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 L/sMAB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 QqU>V0y"w(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xJSK"  
4UV<Q*B\F  
template < typename T > )%T< Mw2u  
struct result_1 M7JQw/,xs  
  { QaYUcma~n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Sh+$w=vC  
} ; 7\xGMCctM  
cEc_S42Z  
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: LqA&@  
7Fd`M To  
template < typename T > p,'Z{7HG  
struct   ref aF (L_  
  { yoc;`hO-  
typedef T & reference; Z2cumx(  
} ; pi|P&?yw  
template < typename T > 2\/,X CQV  
struct   ref < T &>  o<Z  
  { G!L(K  
typedef T & reference; Tb@r@j:V  
} ; ^+'[:rE  
qVDf98  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: THl={,Rw`  
1q7Y,whp  
template < typename T > -fm1T|>#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !i{9wI  
  { KqI<#hUl  
  return l(t) = r(t); |0Y: /uL#)  
} VsJ4sb7  
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。 pd Fa]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eGF+@)K1"  
>&g^ `  
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 ^KRe(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _9<nM48+t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2b i:Q9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l}jC$B`5  
最后的布局是: K\3N_ztu  
                Add PDi]zp9>H  
              /   \ xB<^ar  
            Divide   5 q<Sb>M/\,  
            /   \ `EJ.L6j$'  
          _1     3 qjrl$[`X:  
似乎一切都解决了?不。 CNkI9>L=W`  
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。 2f8\Osn>m  
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。 KyQd6 1  
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: 4J9VdEKk  
)4tOTi[  
template < typename Right > d(X/N2~g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HkL`- c0  
Right & rt) const "z6 xS;  
  { |3{"ANmm'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WNmG'hlA  
} N R0"yJV>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nd4Z5=X  
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。 fb*h.6^y9  
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。 ]o<&Q52|  
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。 |T)  $E  
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。 FO S5?%J  
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? =lOdg3#\a  
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: qe3d,!  
ALY3en9,  
template < class Action > 4A {6)<e  
class picker : public Action q4y sTm  
  { # X`t~Y'  
public : $3'xb/3|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W_bp~Wu  
  // all the operator overloaded uG){0%nX  
} ; qOs'Ljx6l  
\Aq$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。 Zb4+zps^-  
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: m<liPl uv  
z55g'+Kab  
template < typename Right > AdgZau[Y6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iz-B)^8.  
  { .:I^O[k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s$D"  
} 9pMXjsE   
pAtt=R,Ht  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a9N$I@bi]  
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。 zc.r&(d  
8quH#IhB  
template < typename T >   struct picker_maker #Y%(CI  
  { ?[!_f$50]P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y)K!l :X  
} ; f>zd,|)At  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P|tNmv[;  
  { 3'z L,WW  
typedef picker < T > result; /)*si  
} ; !~_6S*~  
HrS-o=  
下面总的结构就有了: Min {&?a  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 I1 +A$<Fa  
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。 m 88(f2Ch  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pJo#7rxd6  
至此链式操作完美实现。 VoC|z Rd_  
| <bZ*7G  
E@J}(76VS  
七. 问题3 8O| w(z  
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。 =v(&qh9Q2  
9l<}`/@}W  
template < typename T1, typename T2 > k!0vpps  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E|"QYsi.Ck  
  { ;;}}uW=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c yH=LjgJf  
} 8'-E>+L   
ql I1<Jx  
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: pqDlg  
rKkFflOVO  
template < typename T1, typename T2 > :/\KVz'fw}  
struct result_2 XYze*8xUb  
  { j*_>/gi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q"-+`;^7(-  
} ; U]PsL3:  
kIJ=]wU|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? WiqkC#N  
这个差事就留给了holder自己。 -?L3"rxAP  
    5 D[`nU}  
q-r5zGI  
template < int Order > ?6V U4nK/*  
class holder; /}Ct2w&<k  
template <> PnJA'@x  
class holder < 1 > !N74y%=M  
  { #SR )tU  
public : 8E|FFHNK<2  
template < typename T > Bp/ k{7  
  struct result_1 TeHxqWx  
  { 4hWFgk  
  typedef T & result; Exz(t'  
} ; "P!zu(h4  
template < typename T1, typename T2 > xgJyG.?  
  struct result_2 p?#xd!tc2N  
  { /xb37,   
  typedef T1 & result; Eyh(257  
} ; I|tn7|*-A[  
template < typename T > {k)H.zwe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I3A xK A  
  { V>"N VRY  
  return (T & )r; d(q2gd@  
} L"'L@ A|U  
template < typename T1, typename T2 > EASN#VG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'e*:eBoyb  
  { nnuJY$O;M  
  return (T1 & )r1; |k<5yj4?  
} (AT)w/  
} ; kPYQcOK8  
RY9Ur  
template <> X<uH [  
class holder < 2 > @#::C@V]  
  { @5\/L6SRfL  
public : {PkPKp  
template < typename T > _/5xtupxE  
  struct result_1 cHUj6'neO  
  { Tl S 904'  
  typedef T & result; N#8$pE  
} ; +K61-Div  
template < typename T1, typename T2 > GC)xQZU)s  
  struct result_2 P`y 0FKS  
  { /H$/s=YU\U  
  typedef T2 & result; 3gz4c1 s^:  
} ; }b / G{92  
template < typename T > 5[A4K%EL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bkL5srH  
  { p}lFV,V  
  return (T & )r; fYzZW  
} ,,~|o3cfq  
template < typename T1, typename T2 > Zrp9`~_g<!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E|ZLz~  
  { +f\r?8s  
  return (T2 & )r2; j12khp?  
} Wa'm]J  
} ; r~sQdf  
'+iqbcUd,  
qdwjg8fo4Z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 cB4p.iO   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w6 .J&O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 29k\}m7l<*  
JDm7iJxc_  
return l(i, j) = r(i, j); UP@-@syGw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F}4jm,w  
Y -G;;~  
  return ( int & )i; K2ry@haN  
  return ( int & )j; 8p.O rdp  
最后执行i = j; "uD^1'IW2  
可见,参数被正确的选择了。 Zl7m:b2M  
_.BX#BIF  
QE~#eo  
wIK&EGQ  
[ FNA:  
八. 中期总结 `YPNVm<3)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =xPBolxm5U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y 9~z7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 usOIbrQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S<DS|qOo  
>TwL&la  
P*6&0\af|  
Oxr?y8C~  
)Tj\ym-Vl  
J2Eb"y>/;  
九. 简化 -,} ppTG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 'E~[I"0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a[Oi  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: X5wYfN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 roE*8:Y  
  +-*/&|^等 AE&IN.-  
2. 返回引用。 }|4dEao\  
  =,各种复合赋值等 AV^Sla7|_  
3. 返回固定类型。 ^n8r mh_%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zIgD R  
4. 原样返回。 J(%kcueb  
  operator, VU 8 ~hF  
5. 返回解引用的类型。 %)G]rta#  
  operator*(单目) P]||Xbbp  
6. 返回地址。 X00!@ ^g  
  operator&(单目) w|WehNGr  
7. 下表访问返回类型。 b+ J)  
  operator[] x@480r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]BBL=$*  
  operator<<和operator>> 1U;p+k5c  
 d`&F  
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。 ,MdK "Qa>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ET}Dh3A  
4^Ghn  
template < typename Left > i-_ * 5%A  
struct value_return _T[m YY  
  { ( mKuFz7  
template < typename T > 7!-y72qx  
  struct result_1 63n<4VSH  
  { 6zJfsKf$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -VlXZj@u+  
} ; L/n?1'he  
2q ,> *B?  
template < typename T1, typename T2 > #iAEcC0k5  
  struct result_2 q+Cq&|4 ?2  
  { o$_,2$>mn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TEi~X 2u  
} ; ]M5w!O!  
} ; Q`7.-di  
Gw)>i45 :  
[Oy5Td7[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d y^zOqc  
,wE cRN w  
下面我们来剥离functor中的operator() c})f&Z@<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wA;Cj  
(5(TbyWwD  
return l(t) op r(t) 9akIu.H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _r&,n\ T  
return op l(t) !*@sX7H  
return op l(t1, t2) xf]_@T;  
return l(t) op a@&P\"k  
return l(t1, t2) op O#962\  
return l(t)[r(t)] y}t1r |p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hbg:}R=B<  
$D)Ajd;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !+# pGSk  
单目: return f(l(t), r(t)); J"Z=`I)KON  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p 3*y8g-  
双目: return f(l(t)); EFNi# D8s  
return f(l(t1, t2)); =1'vXPv`  
下面就是f的实现,以operator/为例 fNnemn@>  
@XL5$k[Y  
struct meta_divide d`+@ _)ea  
  { n^2p jTkl  
template < typename T1, typename T2 > r1)@ 7Nt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BQfq]ti  
  { lEe<!B$d"  
  return t1 / t2; A\v(!yg  
} @ =M:RA  
} ; ,_(AiQK  
8A ;)5!  
这个工作可以让宏来做: _`(WX;sK  
n$O[yRMI[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hPB^|#}  
template < typename T1, typename T2 > \ <//#0r*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d1rIU6  
以后可以直接用 3pF7} P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F$k^px  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?'$Yj>R6  
(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。。。) @ysc?4% q  
LnZC)cL P/  
}[>X}"_e  
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 H ]x-s  
/$ :w8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Z0bMO<  
class unary_op : public Rettype *VPj BzcH  
  { GF=rGn@,)`  
    Left l; B3V;  
public : HDY2<Hzc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EDf"1b{PX  
0;V "64U  
template < typename T > / !@@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9$[PA jwk  
      { L" GQ Q  
      return FuncType::execute(l(t)); =W_Pph  
    } k:qS'  
.*(xkJI3  
    template < typename T1, typename T2 > %HAforH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V6ICR{y<3  
      { 4fyds< f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8*iIJ  
    } C3"5XR_Ov  
} ; &xYO6_.  
#NZ#G~oeO  
^.|P&f~  
同样还可以申明一个binary_op p?v.42R:z  
_P{f+HxU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y k{8O.g  
class binary_op : public Rettype 0lm7'H*~  
  { # zbAA<f  
    Left l; Ap<kK0#h  
Right r; ZZu{c t9  
public : :+q d>;yf#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '=X)0GG  
 h/*q +H  
template < typename T > ,|RN?1?U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L]kd.JJvy  
      { G8t9Lx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !w;oVPNg  
    } R0A|} Ee*  
N7 FndB5%  
    template < typename T1, typename T2 > }83a^E9L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "-T[D9(A  
      { G=ly .  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =G,wR'M  
    } !K[UJQ s\  
} ; <9bfX 91  
pRys 5/&v  
u$38"&cmA  
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 !ay:h Iv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [(rT,31cW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ouE/\4'NB  
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。 Kt#_Ln_6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M(/ATOJ(  
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。。。 W2Ik!wEe&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xk*&zAt  
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) S T1V  
下面是修改过的unary_op Mm)yabP  
ZO#f)>s2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E#!tXO&,  
class unary_op -Lhq.Q*a  
  { DEw>f%&4  
Left l; B%^W$7 q  
  bt{b%r  
public : Ls` [7w  
0H/)wy2ym  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d@XXqCR<  
J yO2P  
template < typename T > ) UCc!  
  struct result_1 Iz^vt#b  
  { cE;n>ta"F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'L@kZ  
} ; DYDeb i6  
F1)5"7f  
template < typename T1, typename T2 > ,r8#-~A6,A  
  struct result_2 vR3\E"Zi  
  { f OasX!=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IE|? &O  
} ; 2O 2HmL  
21$E.x 6  
template < typename T1, typename T2 > nSv@FT'~z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D"V(A\sZ  
  { 7tbY>U8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vc0LV'lmg  
} uc>":V  
jNvDE}'  
template < typename T > _70Z1_ ;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @V&c=8) 8  
  { g\% Z+Dc  
  return OpClass::execute(lt(t)); AU1U?En  
} E|vXM"zFl  
9Vru,7g  
} ; U4.$o ]58  
IIG9&F$G  
_ a#k3r  
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 ,v%' 2[}  
好啦,现在才真正完美了。 4_`(c1oA  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1Q/= s,{u  
Kh$Q9$  
template < typename Right > E<l/o5<nC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *4ido?  
  { RH.qbPjx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5-hnk' ~  
} e }Mf  
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。 r7,}"Pl  
e\em;GTy  
.* )e24`  
0NeIQr1N_  
*`q?`#1&&.  
十. bind ", p5}}/  
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。 %tMx48'N  
先来分析一下一段例子 o "6 2~  
 W,|+Dl  
FUarI5#fwF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kuI~lBWI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `a%MD>R_Lg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?P}bl_  
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。 Gp{,v  
我们来写个简单的。 p$t|eu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q;}iW:r&Q  
对于函数对象类的版本: j4<K0-?  
Xhq7)/jp  
template < typename Func > NS65F7<&  
struct functor_trait P(3k1SM  
  { Z5E; FGPb  
typedef typename Func::result_type result_type; WfD fj  
} ; EV?U !O  
对于无参数函数的版本: Z}TLk^_[  
g)5mr:\  
template < typename Ret > \BuyJskE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^)wKS]BQ..  
  { zak|* _  
typedef Ret result_type; =ecLzk"+F  
} ; |r*)U(c`  
对于单参数函数的版本: ae2Q^yLA  
lYTQg~aPm  
template < typename Ret, typename V1 > d[>HxPwo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [~u&#!*W  
  { Zwm/c]6`  
typedef Ret result_type; W#%s0EN<_  
} ; f1]zsn:  
对于双参数函数的版本: @0 'U p  
'Oj 1@0*0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TF%Xb>jy[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X@"G1j >/  
  { Q6W![571;  
typedef Ret result_type; i!zFW-*5  
} ; ei<0,w[V1{  
等等。。。 0$]iRE;O]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R{fJ"Q5'  
>MGWN  
template < typename Func > c} +*$DeT  
struct func_return *5 +GJWKN  
  { g@37t @I  
template < typename T > {"+M%%`*#  
  struct result_1 PJcfiRa'jQ  
  { s-_D,$ |  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BY.k.]/  
} ; V ^+p:nP  
J*[@M*R;&  
template < typename T1, typename T2 > qa-FLUkIk!  
  struct result_2 r=&,2meo  
  { qXg&E}]:=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'S1u@p,q  
} ; G[\TbPh  
} ; #]x3(}3W  
VJ=>2'I  
Km;}xke6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~\mh\a&  
i1|>JM[V  
template < typename Func, typename aPicker > .G8>UXX  
class binder_1 K J\kR  
  { {BmqUoZrC  
Func fn; G.H8 ><%  
aPicker pk; {g! 7K  
public : !uQT4< g  
^3TNj  
template < typename T > N(Ru/9!y"  
  struct result_1 Lx wi"ndP  
  { |82q|@e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1!KROes4  
} ; ~PI2G 9  
9H/>M4RT  
template < typename T1, typename T2 > f4h~c  
  struct result_2 X58U>4a  
  { 4%^z=%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {_Wrs.a'8  
} ; 755,=U8'wi  
n&njSj/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W48RZghmx  
RkE)2q[5  
template < typename T > B=!!R]dxA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZQ]qJDk  
  { mUa#sTm  
  return fn(pk(t)); Ifn|wrx;g  
} $ ]s^M=8  
template < typename T1, typename T2 > N<9 c/V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y)fMVD"(  
  { zak\%yY`  
  return fn(pk(t1, t2));  yf:Vhr  
} /[<F f  
} ; 2ZY$/  
&em~+83  
A$=ny6  
一目了然不是么? :$$~$P  
最后实现bind WM'!|lg  
d ItfR'$  
orFwy!  
template < typename Func, typename aPicker > &KjMw:l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #NW+t|E  
  { !fzS' pkk.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !+%gJiu:  
} [UA*We 1  
Jh3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P |t yyjO  
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。 >$JE!.p%o  
C< c6Ub  
十一. phoenix Z 2N6r6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Vr EGR$  
w$:\!FImx  
for_each(v.begin(), v.end(), gx.\H3y  
( In1W/ ?  
do_ ;OlnIxH(W  
[ c!ZZMC s  
  cout << _1 <<   " , " k( :Bl  
] 6G2~'zqPc~  
.while_( -- _1), A|\A|8=b  
cout << var( " \n " ) )8A.Wg4S;c  
) "E\vdhk  
); %J M$]  
i1cd9  
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: 0vqVE]C  
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 J\y^T3Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mD'nF1o Ly  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O>' }q/  
8"j$=T6;W  
c["1t1G  
template < typename Cond, typename Actor > 6Qkjr</  
class do_while ,`bW (V  
  { },8|9z#pyB  
Cond cd; _ LHbP=B  
Actor act; ku5|cF*%  
public : Cw,a)XB  
template < typename T > G'\[dwD,u  
  struct result_1 yv4x.cfI2W  
  { \6|y~5Hw{r  
  typedef int result_type; 1m~|e.g_'`  
} ; Mt4  
 ;j26(dH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s9ix&m  
nK;d\DO  
template < typename T > .V hU:_u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t`8Jz~G`  
  { R4'.QZ-x  
  do G`!,>n 3  
    { a51(ySC}<s  
  act(t); F_qApyU,7  
  } rr tMd  
  while (cd(t)); k*C69  
  return   0 ; /(^-= pAX  
} 4;6"I2;zfG  
} ; =3035{\  
Fqeqn[,  
}k VC ]+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }dN\bb{#  
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。 j\>&]0-Iq  
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。 ".>#Qp%  
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。 BQ6$T&  
下面就是产生这个functor的类: p6- //0qb  
gX{j$]^6G8  
}ppApJT  
template < typename Actor > ! v![K  
class do_while_actor b$'%)\('g  
  { ^UvL1+  
Actor act; 0XA\Ag\`G  
public : !f/K:CK|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2U[/"JL  
>)WE3PT/O"  
template < typename Cond > u.2X "  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Yb5U^OjyJ  
} ; e8`d<U  
fz|*Plv  
f/sz/KC]~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2!6hB sEr  
最后,是那个do_ dEDhdF#f  
U<=TAWZ@  
gveGBi  
class do_while_invoker Nf4@m|#  
  { 791v>h    
public : Q,.dIPla  
template < typename Actor > dcrvEc_/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =#2%[kGq  
  { NN7KwVg  
  return do_while_actor < Actor > (act); - k0a((?  
} ~~{lIO)&  
} do_; |KJGM1]G  
()|e xWW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aUMiRm-   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cUug}/!I  
最后来说说怎么处理break和continue !\'w>y7  
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。 y;ey(  
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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