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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z3S\@_/;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <1hwXo  
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, ntjUnd&v\  
6R?J.&|  
zis-}K<   
!Dz:6r  
  class filler ;aD_^XY  
  { 0m?ul%=  
public : & ??)gMM[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t[#`%$% '  
} ; PZ"xW0"-  
%.Mtn%:I *  
0ai4%=d-  
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: {(t (}-:Z  
f(9w FT  
h>\}-|Ek  
!FO92 P16  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0w OgQ n  
dso\+s  
zO!`sPP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A]R"C:o  
BL]^+KnP  
S?D2`b  
^%\p; yhL  
二. 战前分析 (s}9N   
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。  *A_  
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 #ReW#?P%b/  
=r GkM.^  
~r!jVK>^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $-o39A#  
  /* --------------------------------------------- */ G"J6X e  
vector < int *> vp( 10 ); I2zSoQ1P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jq.26I=  
/* --------------------------------------------- */ #{N#yReh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \Z)'':},C  
/* --------------------------------------------- */ u |#ruFR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :s8,i$Ex  
  /* --------------------------------------------- */ C8(sH@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V @8X .R>  
/* --------------------------------------------- */ lMP|$C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <KJ18/  
iPHMyxT+S  
J_`.w  
EQ7cK63  
看了之后,我们可以思考一些问题: OxqP:kM  
1._1, _2是什么? W}(dhgf  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `UeF3~)>E  
2._1 = 1是在做什么? O" T1=4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6C)OO"Bc  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 +LrW#K;  
h#;yA"j1&  
}P^n /  
三. 动工 ukri7 n*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @89mj{  
/ZD/!YD&R  
ay4|N!ExO  
5nEvnnx0  
template < typename T > QAX+oy  
class assignment 1)k))w9  
  { uE/qraA  
T value; g |2D(J  
public : #&DJ3(T  
assignment( const T & v) : value(v) {}  6W3}6p  
template < typename T2 > .%D] z{''  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FSH6C2  
} ; !M}&dW2  
f!1K GP  
u,&Z5S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W+Iln`L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `.><$F  
k ^+h>B-;  
.]8 Jeb  
Ih"f98lV  
  class holder ^gv)[  
  { c L84}1QD  
public : KxiZx I  
template < typename T > M"~B_t,Nw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &0Nd9%>  
  { /@on=~  
  return assignment < T > (t); >R.~'A/$F  
} ;/ p)vR  
} ; b}[{'  
3`-[95w  
|n]^gTJt  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: oq;}q  
6s>PZh  
  static holder _1; Qza[~6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8B\,*JGY2  
_*&<hAZj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qB"y'UW8  
而不用手动写一个函数对象。 i"_JF-IbN  
]_#[o S  
GVFD_;j'  
~|?2<g$gYR  
四. 问题分析 UlQ}   
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。 !74*APPHR  
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。 8vnU!r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o'R_kadN[T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K@ W~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IgSe%B  
.8g&V|  
五. 问题1:一致性 mVk:[ }l6  
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?| JCE364$$"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nj)M$'  
k98--kc5  
struct holder +]UPY5:F  
  { gNe{P~ $=  
  // !L>'g  
  template < typename T > v82@']IN  
T &   operator ()( const T & r) const |nMbf  
  { j^:\a\-1  
  return (T & )r; 3",6 E(  
} aiUn bP  
} ; `\#Q r|GC  
[NC^v.[1[  
这样的话assignment也必须相应改动: \5X34'7   
{9Y@?  
template < typename Left, typename Right > [gD02a: u  
class assignment vO <;Gnh~  
  { %_} #IS1  
Left l; e@@kTny(  
Right r; "<bL-k*H)  
public : gTiDV{ Ip  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ho*S >Y  
template < typename T2 > 0]NjsOU =  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EYMwg_  
} ; &>sG x K  
Jtc?p{  
同时,holder的operator=也需要改动: sp'q=^t  
'(I"54W  
template < typename T > B>-Iv _  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !/Hln;{  
  { Vs m06Rj{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bm(0raugs  
} 3Qn! `  
b abDLaC@  
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。 ?T?%x(]I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0^tF_."Y  
k|a{ |2p  
return l(rhs) = r; )p ,-TtV  
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。 hoeOdWI pf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: : 8(~{<R  
b- %7@j  
template < typename Tp > U{{RRK|  
class constant_t 9OP d'f  
  { [ *R8XXuL  
  const Tp t; tz._*n83  
public : %k1*&2"1#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C$M^<z  
template < typename T > '$l*FWOEal  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (w@|:0t^y[  
  { W:hR8 1ci  
  return t; E$*I.i_m  
} Q8T4_p [-o  
} ; \-`L}$  
a]$KI$)e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d.2   
下面就可以修改holder的operator=了 o y}(  
Wf>UI)^n  
template < typename T > x&8fmUS:@;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2.?:[1g!  
  {  Zna }h{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TkmN.@w_C  
} Za4 YD  
tWL9>7]G  
同时也要修改assignment的operator() vAU^<$D27  
>TwOL  
template < typename T2 > eGtIVY/D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6'|J ;  
现在代码看起来就很一致了。 [,xFk* #  
B<LQ;n+  
六. 问题2:链式操作 kMN z5P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %|r@q  
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。 *s;$`8fM<  
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。 024*IoVZ  
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。 c$@,*c 0n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 80l(,0`,  
1b* dC;<  
template < typename T > +xFtGF)  
struct result_1 I\`:(V  
  { B3)#Ou2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GsE?<3  
} ; DpI_`TF#$Z  
?jz{fU  
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: |oPqX %?  
7q$9\RR5  
template < typename T > sW|u}8`  
struct   ref ;MNEe% TJ  
  { 2|w(d  
typedef T & reference; `[57U,v  
} ; iTqv=  
template < typename T > V>4 !fD=  
struct   ref < T &> Qh?q 0VKU^  
  { s13Iu#  
typedef T & reference; ur9-F^$  
} ; 75I* &Wl  
{%b>/r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: umI#P,%[  
u\s mQhQGE  
template < typename T > [sACPn$f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {l\v J#r:  
  { o NJ/AT  
  return l(t) = r(t); {RwwSqJ  
} &hjrJ/'^  
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。 ~sMn/T*fv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ft:/-$&H  
WNlWigwYl  
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 LPewoAXO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C @hnT<e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6Q>:g"_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '00DUUa  
最后的布局是: Lu1>A {et  
                Add LTBqXh  
              /   \ 3_vggK%  
            Divide   5 Hagj^8  
            /   \ ?8YHz  
          _1     3 zSDiJ$Xk  
似乎一切都解决了?不。 >d#B149  
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。 9FH=Jp  
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。 93[`1_q7\  
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: LOR$d^l  
^Q2K0'm5  
template < typename Right > kf&id/|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;)c SdA9  
Right & rt) const ~A>3k2 N/e  
  { {lx^57v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4'G<qJoc  
} $].< /  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Gd:fWz(  
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。 ;y4 "wBX  
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。 oA_AnD?G+  
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。 eEezd[p  
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。 k<8:  
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}oH]jVKL6  
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: l&;#`\s!V  
p.8G]pS  
template < class Action > qhLe[[>  
class picker : public Action 4)Z78H%>  
  { %w' @:~0  
public : S WYiI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nVs0$?}  
  // all the operator overloaded "4n_MV>p  
} ; kw}J~f2  
8%vk"h:u:  
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。 JF24~Q4P  
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: J|,| *t  
CQ#p2  
template < typename Right > 7}TjOWC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EQu M|4$ix  
  { Z78&IbR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d=H C;T)  
} i#(T?=VPcy  
(fY(-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6Dw[n   
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。 oNl_r:G  
*8X: fq  
template < typename T >   struct picker_maker :N%]<Mq  
  { o5 . q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <=^YIp  
} ; +4B>gS[ F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AR/`]"'  
  { 6ZCt xs!  
typedef picker < T > result; YI&^j2  
} ; eX;"kO  
"d%":F(  
下面总的结构就有了: 9b()ck-\F#  
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。 ,v>P05  
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。 =(.HO:#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l(%bdy  
至此链式操作完美实现。 OC"W=[Myl  
?ry`+nx  
#L BZ%%v  
七. 问题3 !63x^# kg  
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。 #}e)*(  
;Fp"]z!Qh+  
template < typename T1, typename T2 > '.d el7s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y/)>\  
  { Jr\4x7a;`~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  A5Y z|  
} S :9zz  
* J~N  
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: #Z (B4YO  
LI"ghz=F  
template < typename T1, typename T2 > & 7JCPw  
struct result_2 ze!7qeW  
  { ;]vE"Mx$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5BTQJa  
} ; 4 K)P Yk  
lE$X9yIt  
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? 0j_`7<,:  
这个差事就留给了holder自己。 a|lcOU  
    ewY+a , t  
U6n%rdXJ=  
template < int Order > vSPkm)O0)  
class holder; umSbxEZU@  
template <> co@Q   
class holder < 1 > <_ddGg~  
  { @<AyCaU`.  
public : vMj"%  
template < typename T > ~Ci|G3BW  
  struct result_1 nwHi3ojD:  
  { Xxp<qIEm  
  typedef T & result; l*b3Mg  
} ; k+&LOb7  
template < typename T1, typename T2 > r5tv9#4]  
  struct result_2 Ba6''?;G  
  { ([tbFI}A  
  typedef T1 & result; v#nYH?+~mJ  
} ; | u7vY/  
template < typename T > `NyvJt^<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _ z{:Q  
  { G W|~sE +  
  return (T & )r; NFU 5+X-c  
} MXSPD# gN  
template < typename T1, typename T2 > gKn"e|A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9.D'!  
  { YYZE-{ %  
  return (T1 & )r1; Fl<BCJY  
}  ()=  
} ; q %8,@xg  
r;I 3N+  
template <> QJ-6aB  
class holder < 2 > -HS(<V=a?k  
  { Qc Ia%lf  
public : K"#np!Y)  
template < typename T > V!a\:%#^Y  
  struct result_1 @/E5$mX`  
  { O: :X$O7  
  typedef T & result; e>z3 \4  
} ; pDrM8)r  
template < typename T1, typename T2 > ]k " j  
  struct result_2 !T#~.QP4  
  { bAGQ  
  typedef T2 & result; 7M=`Z{=9  
} ; 2u/~#Rt&*  
template < typename T > uiPfAPZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .@gv }`>  
  { Y u8a8p|  
  return (T & )r; nO,<`}pV  
}  -*M/,O  
template < typename T1, typename T2 > A +e ={-*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K p ~x  
  { pg [F{T<  
  return (T2 & )r2; 1|q$Wn:*  
} )$]_;JFr  
} ; q1.w8$  
jDqe)uVvtV  
Vf`1'GY  
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> >。 "U4Sn'&h@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4b,N"w{v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {%)bxk6  
Y2"X;`<  
return l(i, j) = r(i, j); LIT{rR#8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Gp6|M2Vu_5  
c7[|x%~  
  return ( int & )i; C;-9_;&  
  return ( int & )j; 7D|g|i  
最后执行i = j; h%8[];*DpN  
可见,参数被正确的选择了。 V<ziJ7H/  
am]$`7R5d  
W}50E.\#  
FrIguk1  
2$V]XSe  
八. 中期总结 ^dJ/>?1  
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: K|[[A)tt6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *&Np;^~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U^-:qT;CX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BlF>TI%2  
N2 wBH+3w  
"M3R}<Vt  
uosFpa  
\25Rq/&w  
T<=Ci?C v  
九. 简化 )+'FTz` c  
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。 @{ _[bKg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vUk <z*  
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: 5A g 4o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [y7BHikX)  
  +-*/&|^等 jeFX?]Q  
2. 返回引用。 KB0 HM  
  =,各种复合赋值等 8 2nQ]  
3. 返回固定类型。 AcqsXBKd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O(2)A>}  
4. 原样返回。 -NHA{?6r  
  operator, swss#?.se  
5. 返回解引用的类型。 s5F,*<  
  operator*(单目) s2FJ^4  
6. 返回地址。 K;a]+9C  
  operator&(单目) *e&OpVn  
7. 下表访问返回类型。 &U^6N+l9  
  operator[] rvgArFf}]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ] ?w hx &+  
  operator<<和operator>> 8=Xy19<;t  
s.d }*H-o  
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。 d~M;@<eD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u,mC`gz  
> `R}ulz)  
template < typename Left > ebxpKtEC  
struct value_return (RW02%`jjy  
  { iG()"^G  
template < typename T > ~>2@55wElp  
  struct result_1 !C]0l  
  { TPEg>[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3)b[C&`  
} ; "xe %  IS  
l*V]54|ON3  
template < typename T1, typename T2 > t}n:!v"|+O  
  struct result_2 $$ma1.t"  
  { ca%s$' d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #usi1UWB#Q  
} ; R>f$*T  
} ; 9. :r;HG  
G;#-CT  
BQmHYar  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CV&+^_j'k  
SEu1M}+E  
下面我们来剥离functor中的operator() b9b384Q1O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gmtp/?>e  
Jn!-Wa,  
return l(t) op r(t) f86h"#4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BV_rk^}Ur  
return op l(t) pxy=edd  
return op l(t1, t2) JG\T2/b  
return l(t) op "|ZC2Zu<  
return l(t1, t2) op |+K3\b  
return l(t)[r(t)] M*li;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /D2 cY>  
Z3X/SQ'0  
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: y;aZMT.YI  
单目: return f(l(t), r(t)); ,kS3Ioj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qa-]IKOs  
双目: return f(l(t)); YL*yiZ9  
return f(l(t1, t2)); 4&]Sb}  
下面就是f的实现,以operator/为例 `L n,qiA  
.;nU" a3'  
struct meta_divide I.#V/{J  
  { n3Uw6gLD  
template < typename T1, typename T2 > %zDh07VT\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /=4 m4  
  { 2I DN?Mw  
  return t1 / t2; )%H@.;cD_r  
} k<xPg5  
} ; [HNWM/ff7+  
=qG%h5]n  
这个工作可以让宏来做: cXP*?N4C f  
t6m&+N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {6}H}_( ]  
template < typename T1, typename T2 > \ \o}m]v i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; www#.D%'U  
以后可以直接用 ^U1@ hq*u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u~[=5r  
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 O)v?GQRj  
(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。。。) BOqu$f+  
b7;`A~{9v  
"%^T~Z(_j  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 jFAnhbbCE  
LcL|'S)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "`WcE/(  
class unary_op : public Rettype }_,1i3Rip  
  { W%$sA}O  
    Left l; %#7NCdk;S  
public : Z|l/6L8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J4Yu|E<&  
IXQxjqd^  
template < typename T > ]nmVT~lBe"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Rv!c+?  
      { Q)vf>LwC2S  
      return FuncType::execute(l(t)); )o4B^kq  
    } ^xz*%2@  
O>FE-0rW}e  
    template < typename T1, typename T2 > &?[uY5Mk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d#l z^Ls2  
      { 6yU#;|6d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |t<Uh,Bt  
    } F`C$F!GE  
} ; -l)u`f^n|  
Q:rQ;/b0/  
`Ckx~'1M:  
同样还可以申明一个binary_op e$ pXnMx7  
LHJ}I5zv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A!xx#+M  
class binary_op : public Rettype @B e7"Fm  
  { n*yVfI  
    Left l; SLGo/I*  
Right r; mEh([ZnY  
public :  :oN$w\A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jEa U;  
/^Ckk  
template < typename T > (j>a?dKDS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XXwe/>J  
      { mT:Z!sS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o=%pR|  
    } ^/`W0kT  
G&7!3u  
    template < typename T1, typename T2 > qHQWiu% h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;^yR,32F  
      { lxVA:tz0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); APR"%(xD#  
    } hv4om+  
} ; 8l<4OgoK  
4nvi7  
%]U'   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 }hoyjzv]L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }={TVs^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Pjvzefp  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !=/wpsH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C*C;n4AT  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 JI5%fU%O#n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k/lU]~PE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 39!$x[  
下面是修改过的unary_op ;5cN o&  
!Au@\/}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7k<6oM1  
class unary_op BSyl!>G6n8  
  { 45 \W%8  
Left l; igGg[I1?  
  :b~5nftr  
public : RkMs!M   
$F#eD 0|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #uc9eh}CWO  
j92X"yB  
template < typename T > 26K sP .-  
  struct result_1 |mS-<e8LY4  
  { \H&8.<HJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dm(Xy'*iQ  
} ; OZ SM2~  
c04;2gR  
template < typename T1, typename T2 > ;1[a*z<l&s  
  struct result_2 $yoIz.?V  
  { &%=]lP]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *mVQN1  
} ; s^vw]D  
y' r I1eF  
template < typename T1, typename T2 > gXb * zt2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FdcmA22k*  
  { [ 11D7L%1t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,qz:(Nr  
} R5b!Ao  
2m8|0E|@  
template < typename T > j=U^+jAn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6eB2mcV  
  { S}}L& _  
  return OpClass::execute(lt(t)); j8cXv  
} l'Kx#y$  
x)0''}E~  
} ; o"19{ D^.  
:T9 P9<  
`P4 3O gA  
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 />0 Bm`A  
好啦,现在才真正完美了。 {yCE>F\  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ij{ K\{y  
tso\bxiU  
template < typename Right > t3VZjO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tupAU$h?!  
  { C&/_mm5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AK_,$'f  
} ]ME2V  
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。 5\jzIB_?  
ZQ)vvD<  
7 ~9Lj  
pl.x_E,HP  
PFSh_9. q  
十. bind K2@],E?e%|  
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。 8iwH^+h~  
先来分析一下一段例子 n5z";:p  
b.#0{*/G  
"">{8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d&owS+B{48  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /V"6Q'D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $a.,; :  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 % s),4  
我们来写个简单的。 Id<O/C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k"pN  
对于函数对象类的版本: *a2-Vte  
C lWxL#L6~  
template < typename Func > gnWEsA\!  
struct functor_trait PZYVLUw `  
  { i$jzn ga  
typedef typename Func::result_type result_type; 'S'Z-7h>0  
} ; #J`M R05  
对于无参数函数的版本: @;b @O _  
9lR-  
template < typename Ret > qo!6)Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RemjiCE0'  
  { "*HVL  
typedef Ret result_type; -A(]U"@n  
} ; ('oA{,#L  
对于单参数函数的版本: n qC@dHP  
j9g0k<eg  
template < typename Ret, typename V1 > K4vOy_wT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0wpGIT!2  
  { mXK7y.9\  
typedef Ret result_type; j|DjO?._'  
} ; ,(v=ZeI  
对于双参数函数的版本: r=Od%  
4OTrMT$y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D0*+7n3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &,%+rvo}  
  { +8Q5[lh2]j  
typedef Ret result_type; "Gc\"'^r  
} ; DPBWw[  
等等。。。 a2.@Zyz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3:?QE  
z`2Ais@ao  
template < typename Func > )n{9*{Ch  
struct func_return D&|HS!  
  { v:zKn[;o  
template < typename T > 3,dIW*<**  
  struct result_1 PE&$2(  
  { d8N4@3CkL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N@3&e;y  
} ; Tr$37suF  
@E%f AC  
template < typename T1, typename T2 > -Zfq:Kr  
  struct result_2 `6FH@" |I  
  { f =kt0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [t+qYe8  
} ; 0fAo&B  
} ; [{-5  
wCw_aXqq  
dCO7"/IHW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >7(7  
['DYP-1J  
template < typename Func, typename aPicker > fIii  
class binder_1 N/8_0]Gf  
  { :S=!]la0h  
Func fn; %~EOq\&  
aPicker pk; ~n{lu'SIX2  
public : 6e4A| <  
A(T=  
template < typename T > !~!\=etm  
  struct result_1 U*cWNn:."  
  { kPezR: 31  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fK; I0J  
} ; 4)].{Z4 q  
Y=(%t:#_  
template < typename T1, typename T2 > (5efNugc  
  struct result_2 (AswV7aGe  
  { ZeE(gtM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b.mWB`59  
} ; dhmrh5Uf  
\(`,z}Ht _  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +1>\o|RF  
3fq'<5 ^  
template < typename T > JK^pb0ih  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :r+F95e  
  { J  7]LMw7  
  return fn(pk(t)); C sx EN4  
} Z/+H  
template < typename T1, typename T2 > 22gh,e2o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6bd{3@   
  { N7#,x9+E  
  return fn(pk(t1, t2)); M6:$ 0(r  
} Cg&:+  
} ; ~09kIO)  
m:5x"o7)ln  
vg-'MG  
一目了然不是么?  Dac ,yW  
最后实现bind >+F +"NAN  
t&nK5p95(  
b0h>q$b  
template < typename Func, typename aPicker > `V=F>s$W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Oi$$vjs2  
  { R0bWI`$Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^9`~-w  
} }-%:!*bLj  
i?IV"*Ob1N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .( X!*J]G  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 U~_G *0  
?Suv.!wfLl  
十一. phoenix E#/vgm=W;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I^!c1S  
xG|n7w*  
for_each(v.begin(), v.end(), ^k4 n  
( O+PRP"$g"  
do_ ?RU_SCp-  
[ ,Laz515  
  cout << _1 <<   " , " 2hFOwI  
] C0-,<X  
.while_( -- _1), F?hGt]o  
cout << var( " \n " ) 2/RW(U  
) !Tu4V\^~A  
); 'OvyQ/T  
Jk,}3Cr/  
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: Hg`2- Nl  
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 T74."Lo#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ({9P, D~2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7&*d]#&~j  
7U`8W\-  
{z*`* O@  
template < typename Cond, typename Actor > &d&nsQ  
class do_while N7}y U~j^  
  { W=zp:6Z~  
Cond cd; dY'>'1>P 9  
Actor act; }(v <f*7=n  
public : S'(Hl}h!.  
template < typename T > @+(a{%~7y  
  struct result_1 :AM_C^j~ D  
  { 8npjQ;%4>  
  typedef int result_type; 5gH'CzU?  
} ; %tZ[wwt  
;7bY>zc(w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A\T9>z^k  
7,,#f&jP  
template < typename T > ~ _W>ND  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jec<1|  
  { sT+\ z  
  do _VI3b$  
    { ~=9]M.$  
  act(t); CQ^I;[=d  
  } kf2e-)uUs  
  while (cd(t)); x(bM   
  return   0 ; (5&l<u"K~  
} Xr$hQbl5D  
} ; d{~Qd|<rr  
g%2twq_  
LAPC L&Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XYHVw)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *&vi3#ur  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 nQM7@"R  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 6uubkt  
下面就是产生这个functor的类: gfm aO ]  
g@IYD  
9}Qrb@DT  
template < typename Actor > 7kH GU  
class do_while_actor KSy.  
  { Eumdv#Qg  
Actor act; O>sE~~g]?  
public : Ll'!aar,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6HxZS+], c  
kJ:zMVN  
template < typename Cond > l$eKV(CZ4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 77o&$l,A|  
} ; `%Uz0hF  
fqS cf}s  
2mVLR;s{_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~ZXAW~a}  
最后,是那个do_ B)L;ja  
Dd$CN&Ca  
Oky9G C.a  
class do_while_invoker 0fU^  
  { X]AbBzy  
public : } P/ x@N  
template < typename Actor > "Go)t + -  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lp%i%*EQ*  
  { +Y|HO[  
  return do_while_actor < Actor > (act); *r]Mn~3  
} Ax"I$6n>  
} do_; h2#S ?  
t4CI+fqy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PbN"+qM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3+| {O  
最后来说说怎么处理break和continue ]z_C7Y"4BR  
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。 {_5PN^J  
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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