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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?ev G=S4>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e H  
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, T(UYlLe  
mzxvfXSF  
iT5SuIv  
\~t~R q  
  class filler M5kHD]b  
  { ^3|$wB=  
public : bM^A9BxD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \a2oM$PX  
} ; o:D BOpS  
}8M`2HMFR  
Gu`Vk/&  
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: ** r?    
k^5R f  
|D`b7h  
Y"kS!!C>[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u7zB9iQ&  
!VX_'GyK  
G=!bM(]R~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {2k< k(,  
'eDgeWt/CQ  
qj"syO  
bC>>^?U1m  
二. 战前分析 V 1nZ M  
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。 $t# ,'M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 XjZao<?u  
gpK_0?%  
jnp6qpY{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bb [e[,ah  
  /* --------------------------------------------- */ gDNTIOV  
vector < int *> vp( 10 ); y2"S\%7$h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z!C4>,  
/* --------------------------------------------- */ *<1x:PR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `V):V4!j),  
/* --------------------------------------------- */ uxMy 1oy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "8iiRzt#  
  /* --------------------------------------------- */ O"qa&3t%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VgsCwJ9w  
/* --------------------------------------------- */ 2<o[@w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [G[{l$Eit  
199hQxib:  
_2X6bIE  
[{p?BTs  
看了之后,我们可以思考一些问题: -)a_ub  
1._1, _2是什么? 4a.e ,gitf  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e4YfT r  
2._1 = 1是在做什么? mGpkM?Y"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 '"]>`=R  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0?Tk* X  
o%^k T&  
}Q r0T  
三. 动工 _l!U[{l*d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )-?uX.E{  
w4fJ`,  
&PBWJ?@O)r  
D*T$ v   
template < typename T > wdcryejCkr  
class assignment S5E,f?l  
  { OZB}aow  
T value; &>zy_)  
public : ?fa,[r|G  
assignment( const T & v) : value(v) {} U~#^ ^  
template < typename T2 > >RL6Jbo|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `k{ff  
} ; o(X90X  
@@{_[ir  
0]eh>ab>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !OoaE* s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^W[B[Y<k  
ghobu}wuF  
oY2?W  
llaZP(pJ  
  class holder K!- &Zv  
  { =Mu'+,dT  
public : ~0[G/A$]  
template < typename T > 4&]To@>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z)W#&JFF  
  { ^tg6JB;s  
  return assignment < T > (t); !: EW21m  
} Qk~0a?#y5  
} ; $-fjrQ  
~Miin   
{F(-s"1;xO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \p3nd!OIG  
dW{o+9nw  
  static holder _1; Xs%R]KOwt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !|Xl 8lV`  
:L [YmZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B=q)}aWc  
而不用手动写一个函数对象。 Jp.3KA>  
."F'5eTT~  
>d27[%  
_!C)r*0(  
四. 问题分析 k;K> ,$ F  
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%}CB Tm  
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。 / UaNYv/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C6D=>%uY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 liCCc;&B;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3D$\y~HU  
0+n&BkS'  
五. 问题1:一致性 v't6 yud  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| c_-" Qo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "S B%02  
*fQ ?A|l!x  
struct holder *2"bG1`  
  { &3 XFg Ho  
  // <(#xOe  
  template < typename T > N'eQ>2>O@  
T &   operator ()( const T & r) const oA!5dpNhU  
  { - 5o<Q'(  
  return (T & )r; k}I5x1>&  
} mI?* Z%>g  
} ; 7}#*3*]  
'.%iPMM  
这样的话assignment也必须相应改动: W>q*.9}Y"  
Jv 6nlK`  
template < typename Left, typename Right > ~ F?G5cN5  
class assignment x^M5D+o  
  { 0gv3v@QO  
Left l; j'#jnP*P  
Right r; \'s$ZN$k  
public : r3[t<xlFf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r}_Lb.1]  
template < typename T2 > ;l/}Or2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .y %pGi  
} ; M 9(ez7Z  
Xc8= 2n  
同时,holder的operator=也需要改动: JK(`6qB>(6  
^ Hz  
template < typename T > h \D_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y"|K |QT  
  { t`<}UWAH+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); teq^xTUF[  
} 8m/FKO (r  
#RR:3ZP ZC  
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。 HsjELbH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p@cfY]<7  
3r~>~ueZ  
return l(rhs) = r; PmPyb>HK=P  
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。 iioct_7,g<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bxd3  
9:9N)cNvfX  
template < typename Tp > q9W~7  
class constant_t .q5J^/kr  
  {  Z;j/K  
  const Tp t; ||{T5E-.F  
public : p|FlWR'mA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Eu`2w%qz  
template < typename T > 2y9:'c|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cS"f  
  { iXUWIgr  
  return t; ":UWowJO  
} 2X qTyf<  
} ; Lf,CxZL5  
'L>&ZgLy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rQu  
下面就可以修改holder的operator=了 F:[7^GQZ{  
71k!k&Im  
template < typename T > )CC?vV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5`4}A%@&  
  { !p]T6_t]Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %|:;Ti  
} ;=5@h!@R  
Y=P9:unG  
同时也要修改assignment的operator() Mv/IMO0rR  
GN:Ru|n  
template < typename T2 > 88Fb1!a5Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S+.21,  
现在代码看起来就很一致了。 e={k.y }x}  
yPf?"W  
六. 问题2:链式操作 wFK:Dp_^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 MuDFdbtR  
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。 io1S9a(y  
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。 ;yk9(wea}"  
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。 a za o`z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;jRL3gAe)  
[n!$D(|"!V  
template < typename T > l?3vNa FeR  
struct result_1 /M0l p   
  { 3[MdUj1y[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @Ufa -h5"(  
} ;  =3h+=l[  
G"G{AS  
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: SL[rn<x|  
:wQC_;  
template < typename T > -rE eKt  
struct   ref Zij"/gx\  
  { 7!O^;]+,  
typedef T & reference; Nc G,0K  
} ; KotPV  
template < typename T > GwgFi@itN  
struct   ref < T &> Ak xH  
  { #=X)Jx~  
typedef T & reference; ShC_hi  
} ; #^5a\XJb  
:~\LOKf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n?y'c^  
^c/mj9M#C  
template < typename T > F{TC#J}I%'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y<O@rD8iA  
  { WuBmdjZ  
  return l(t) = r(t); * <B)Z  
} yr FZ~r@-  
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。 *D\0.K,o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]XmQ]Yit  
whV&qe;sw  
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 gsW=3m&`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c Dfx)sL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LiiK3!^i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4st~3,lR$  
最后的布局是: @)9REA(U  
                Add Jb( DJ-&  
              /   \ f&6w;T=  
            Divide   5 99J+$A1  
            /   \ PPUEkvH W  
          _1     3 q $t&|{  
似乎一切都解决了?不。 Xy:Gj, @  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 uK$=3[;U/!  
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。 dVvZu% DFp  
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: 9OPK4-  
Bx+d3  
template < typename Right > *y)4D[ z-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #0}Ok98P  
Right & rt) const # .~ga7Q  
  { lo"j )Zt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +c-6#7hh  
} 2>\b:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pNP_f:A|  
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。 N2ni3M5v  
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。 %,33gZzf  
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。 BqQ] x'AF  
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。 ||R0U@F,  
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? R78!x*U}  
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: 3 t/ R2M  
6hp{,8|D"m  
template < class Action > |a%B|CX  
class picker : public Action 5i|s>pD4z1  
  { ):/,w!1  
public : XFtOmY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OWqrD@  
  // all the operator overloaded -UJ?L  
} ; Sbp  
yb69Q#V2  
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。 k69kv9v@J  
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: ~D*b3K 8X  
/j11,O?72  
template < typename Right > I"B8_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?2/uSG|  
  { w- r_H!-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <}&7 a s  
} Sc$gnUYD{  
q1H~ |1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9t#P~>:jY}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 FQ U\0<5  
g`kY]lu  
template < typename T >   struct picker_maker ZOp^`c9~  
  { mU50pM~/i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]+mjOks~  
} ; r)Or\HL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WPtMds4  
  { J`W-]3S#  
typedef picker < T > result; 8}bZ [  
} ;  -H`\? R  
J6DnPaw-G  
下面总的结构就有了: I|Z/`9T  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 10?qjjb&  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 mqdOu{kQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  '6O|H  
至此链式操作完美实现。 MvBD@`&7  
o/WC@!wg K  
!Ri r&gF  
七. 问题3 Z{} n8 b*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 R0vww_fz  
V>B'+b+<  
template < typename T1, typename T2 > m*`cuSU|o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4\\.n  
  { W,DZ ;). %  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WK*S4c  
} o!=WFAi[pX  
3B;}j/h2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: IJ0#iA. T  
7RD$=?oO'  
template < typename T1, typename T2 > RE 9nU%!  
struct result_2 MA$Xv`6I\  
  { fSjs?zd`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l~rb]6E  
} ; $6# lTYN~  
Rnr#$C%  
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? c8<xFvYG  
这个差事就留给了holder自己。 *!Y- !  
    b_|u<  
F;pQ\Y  
template < int Order > []"=]f{1};  
class holder; !9DX=?  
template <> ~\ [?wN  
class holder < 1 > p'g^Wh  
  { VRtO; F  
public : Z^*NnL.'  
template < typename T > )yrAov\z*  
  struct result_1 q4k.f_{  
  { {c@G$  
  typedef T & result; gM#jA8gz  
} ; \-c#jo.$8  
template < typename T1, typename T2 > 5KJ%]B(H2  
  struct result_2 5/ * >v  
  { VRF6g|0;  
  typedef T1 & result; t7bqk!6hM\  
} ; ` 5#h jLe  
template < typename T > ~p\n&{P0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {OCJ(^8i  
  { qU-!7=}7  
  return (T & )r; nVXg,Jl  
} :Jk33 N4y0  
template < typename T1, typename T2 > tFiR!f)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3{e'YD~hP  
  { g8l5.Mpx  
  return (T1 & )r1; > ws!5q  
} @cIgxp  
} ; LWD#a~  
nv)))I\  
template <> w.uK?A>W,  
class holder < 2 > hg8Be6G <  
  { DvYwCgLR  
public : Z(; AyTXA  
template < typename T > +ubnx{VC  
  struct result_1 jgq{pZ#E  
  { (sCAR=5v\  
  typedef T & result; I+" lrU  
} ; Xk,>l6 vc  
template < typename T1, typename T2 > ZdH1nX(Yh3  
  struct result_2 /c#l9&,  
  { ! Mo`^ t  
  typedef T2 & result; LG&5VxT=,<  
} ; |` "?  
template < typename T > 2m"_z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NAJVr}4f  
  { 7Cy<mS  
  return (T & )r; 9B=1 Yr[  
} ertBuU  
template < typename T1, typename T2 > 5un^yRMB-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g<a<*)&  
  { 0hwj\{"  
  return (T2 & )r2; |dk[cX>  
} 8W -@N  
} ; 1 i3k  
NR3`M?Hjf  
=9$mbn r  
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> >。 'zxoRc-b@N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XYAmJ   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .S7:;%qL6  
"SR5wr   
return l(i, j) = r(i, j); [PWL<t::c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6/1$< !WH  
V`bs&5#Sx  
  return ( int & )i; si(cOCj/  
  return ( int & )j; * t!r@k  
最后执行i = j; vv+J0f^  
可见,参数被正确的选择了。 +EkW>$  
sV2iITF p  
z"UPyW1?  
1bSD,;$sQ  
`R+,1"5=  
八. 中期总结 x=*L-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: aWGon]2p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EB,4PEe:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1'O0`Me>#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Im)EDTm$  
Uc&iZFid2K  
C-w5KW  
$Q/Ya@o  
-5k2j^r;  
#SnvV  
九. 简化 9Cvn6{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 X+l'bp]Ry  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :E'P7A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: O+"ac /r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vz"u>BP3~  
  +-*/&|^等 K)N0,Qwu  
2. 返回引用。 %|+E48  
  =,各种复合赋值等 @cv{rr  
3. 返回固定类型。 T)SbHp Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H?Jm'\~  
4. 原样返回。 Oy_c  
  operator, j@| `f((4  
5. 返回解引用的类型。 Eju~}:Lo  
  operator*(单目) WG5W0T_  
6. 返回地址。 M_|> kp  
  operator&(单目) !w2gGy:I>  
7. 下表访问返回类型。 f/y`  
  operator[] DWm SC}{.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n7l%gA*  
  operator<<和operator>> >]?H`>4(  
|W7rr1]~S  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _0(7GE13p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4["&O=:d  
-JV~[-,  
template < typename Left > p]ivf  
struct value_return GEe`ZhG,  
  { J/W{/E>;  
template < typename T > RU&_j* U  
  struct result_1 Bs!4H2@{(]  
  { FxRXPt FK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r;gP}H ?  
} ; y%cO#P@  
2UadV_s+s  
template < typename T1, typename T2 > _MfD   
  struct result_2 k \qiF|B)Z  
  { e@n!x}t8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L?RF;jf  
} ; nE|@IGH  
} ; UVEz;<5@\  
J4aB Pq`  
q_t4OrLr=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?c#$dc"  
,pt%) c  
下面我们来剥离functor中的operator() 8;"*6vHZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R_kQPP  
Q@QFV~  
return l(t) op r(t) s;1h-Oq (  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;[$n=VX`  
return op l(t) -<f;l _(  
return op l(t1, t2) Q+$Tt7/  
return l(t) op +j[oEI`e  
return l(t1, t2) op Z|* !y]We  
return l(t)[r(t)] Ph,- sR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cQUC.TZ_  
i7Z=|&  
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: ]axh*J3`i  
单目: return f(l(t), r(t)); *xs!5|n+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kB P*K  
双目: return f(l(t)); <J{'o`{  
return f(l(t1, t2)); I+;-p]~  
下面就是f的实现,以operator/为例 L%cVykWY"  
vqNsZ 8|`  
struct meta_divide aT!;{+  
  { hOk00az  
template < typename T1, typename T2 > ,mFsM!|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) csQfic  
  { yR71%]*.  
  return t1 / t2; y,Q5; $w8  
} AuiFbRFi  
} ; K%j&/T j1  
vO@s$qi  
这个工作可以让宏来做: -kj< 1~YW  
b~0N^p[&%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r)T[(D'Tm-  
template < typename T1, typename T2 > \ 2eP ;[o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d"Q |I  
以后可以直接用 xN"Z1n7t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r':TMhzHq?  
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 :@3Wg3N  
(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。。。) b1`r!B,  
Rf"Mr:^  
e}{U7xQm1  
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 $t =O:  
3f76kl(&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6][1 <}8  
class unary_op : public Rettype =XY]x  
  { -9Ws=r0R  
    Left l; &h~aChJ  
public : MXvXVhCU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;%!m<S|%k  
[rY T  
template < typename T > YJF#)TkF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !?FK We  
      { 1s7^uA$}6  
      return FuncType::execute(l(t)); 2k -+^}r  
    } j tA*pL'/V  
>'=MH2;  
    template < typename T1, typename T2 > %{5n1w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HgRwi It  
      { FG-L0X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;</Lf=+Vm  
    } eC`pnE  
} ; ljJ>;g+  
m <k!^jp  
RDQ^dui  
同样还可以申明一个binary_op 6f%DpJ:$U  
RMXzU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @xWdO,#  
class binary_op : public Rettype ,"?A2n-qO  
  { w~\%vXla  
    Left l; 9IZu$-  
Right r; QLq@u[A  
public : 8Jr?ZDf`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8<#U9]  
)NW6?Pu"  
template < typename T > ]<w:V`(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5\4g>5PD  
      { =hH.zrI6e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5z/Er".P  
    } )@g;j>  
2XSHZ|;  
    template < typename T1, typename T2 > e$/B_o7(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  u\e\'\  
      { zA+@FR?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2%UBw SiqR  
    } i u]&;  
} ; tpf7_YP_!-  
+C{p%`<  
 z01>'  
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 (!K_Fy@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Oe]&(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I4_d[O9  
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。 lX!`zy{3k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6j9)/H P  
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。。。 c+' =hR[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }ZOFYu0f  
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) @ GDX7TPV  
下面是修改过的unary_op QB{rVI>mI!  
}xb=<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %1U`@0  
class unary_op 9}tG\0tL*  
  { C?Zw6M+  
Left l; Sr.;GS5i  
  kJK,6mN  
public : yfNX7  
y&J@?Hc>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $ 0Yh!L?\  
6tjcAsV  
template < typename T > :os z  
  struct result_1 !dcwq;Ea  
  { {U!uVQC'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7S^""*Q^  
} ; c'fSu;1  
1&)_(|p[C  
template < typename T1, typename T2 > ||B;o-  
  struct result_2 A2H4k|8  
  { l5t2\Fl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ss ?CfRM  
} ; :VA.QrKW  
~%y@Xsot>  
template < typename T1, typename T2 > -M5=r>1;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >H|` y@]  
  { 9ptFG]lZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '_0]vupvY  
} (&\aA 0-}H  
2ef;NC.&n  
template < typename T > UHO_Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] gb=  
  { S[:xqzyDg  
  return OpClass::execute(lt(t)); irBDGT~  
} g^>#^rLU  
q }C+tn"\  
} ; GR4?BuY,  
H^%.=kf  
|FR3w0o  
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 Ju` [m  
好啦,现在才真正完美了。 kAzd8nJ'  
现在在picker里面就可以这么添加了: T)CzK<LbR  
^(x^6d  
template < typename Right > `cB_.&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 748CD{KxW  
  { uZ6d35MJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /'DwfX  
} ww d'0P`/  
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。 2h^WYpCm  
e&I t  
I?!rOU= 0  
-0HkTY  
u V6g[J  
十. bind ,5k-.Md>2*  
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。 I0= NaZ7  
先来分析一下一段例子 "i)Yvh[y  
do/)~9[4\  
mXWTm%'[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I=DLPgzO9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |PVt}*0"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M@UVpQwgv  
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。 l0]d  
我们来写个简单的。 -f(/B9}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x<(b|2qf  
对于函数对象类的版本: $\Lyi#<  
m@xi0t  
template < typename Func > oUDVy_k  
struct functor_trait |VH!)vD  
  { !|wzf+V  
typedef typename Func::result_type result_type; eOl KbJU  
} ; (il0M=M  
对于无参数函数的版本: tOdT[&  
/ONV5IkPy  
template < typename Ret > :Waox"#=g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !3&kQpF  
  { 8|1^|B(l  
typedef Ret result_type; Eh8Pwt7C@  
} ; zi]%Zp  
对于单参数函数的版本: jh ez  
.q`{Dgc~  
template < typename Ret, typename V1 > N"5fmY<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +54aO  
  { Tt# bg1  
typedef Ret result_type; ;I6s-moq_  
} ; A/*%J74v  
对于双参数函数的版本: %"3 )TN4  
~fN%WZ;_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UV7%4xM5v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "u^EleE!  
  { m$Y :0_^-  
typedef Ret result_type; X!,@ j\L  
} ; Qu*1g(el!o  
等等。。。 _cI_#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FY0%XW  
$r.U  
template < typename Func > LC69td&  
struct func_return w:=V@-S 8  
  { (-yl|NFBw  
template < typename T > [W,|kDK  
  struct result_1 3 pWM~(#>-  
  { H -t|i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (yrh=6=z  
} ; :>3=gex@^0  
dz9Y}\2tf  
template < typename T1, typename T2 > g$37;d3Tx  
  struct result_2 GY!C|7kN  
  { ~4#B'Gy[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Wsz0yHD[`  
} ;  .jg0a  
} ; t=wXTK5"  
D> ef  
2OBfHO~D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m9$:9yRm  
(RL>Hn;.  
template < typename Func, typename aPicker > #B}?Zg  
class binder_1 a=]W zlz  
  { LgqGVh3\s  
Func fn; D#rrW?-z  
aPicker pk; "cUg>a3  
public : i2,U,>.  
T|4snU2M  
template < typename T > Z| 6{T  
  struct result_1 qt?*MyfV  
  { ?Hz2-Cn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &_-](w`  
} ; LK7Xw3  
, |E$'  
template < typename T1, typename T2 > HxwlYx,4  
  struct result_2 -AD2I {C  
  { |Fln8wB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C".1+Um  
} ; NlPS#  
2Oc$+St~8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {ISE'GJj  
2ypIq  
template < typename T > laREjN/\`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o+?@5zw -&  
  { htJuGfDx1  
  return fn(pk(t)); 4jwu'7 Q  
} = 7/-i  
template < typename T1, typename T2 > = 1|"-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~UMOT!4}3  
  { t8J/\f=  
  return fn(pk(t1, t2)); RVM&4#E  
} PXYE;*d(  
} ; }0/a\  
F 1W+o?B  
)c<6Sfp^B  
一目了然不是么? aq>?vti1D  
最后实现bind M@7Xp)S"  
Ej(2w Q  
h[Tk; h  
template < typename Func, typename aPicker > ] f 7#N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  -;c  
  { 6SEltm(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yY=<'{!  
} z/|BH^Vw  
w9&#~k]5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RI.2F*|  
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。 bH9Le  
6].:.b\qQc  
十一. phoenix XAic9SNu;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Eu<r$6Q0}o  
{w 5Z7s0  
for_each(v.begin(), v.end(), $[CA&Y.  
( l gq=GHW  
do_ p8>%Mflf  
[ EA0iYzV  
  cout << _1 <<   " , " fEqC] *s  
] KCqqJ}G  
.while_( -- _1), )2j:z#'>  
cout << var( " \n " ) NPU^) B  
) S7sb7c'4 k  
); \9m*(_Qf  
9%,;XQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &9B_/m3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @)0 Y~A )  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uH{'gd,q8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W kkxU.xXE  
mb1IQ &  
xy^1US ,L1  
template < typename Cond, typename Actor > vOT*iax0  
class do_while X0i3_RVa  
  { "sbBe73 m  
Cond cd; Lo`F  
Actor act; 4M`Xrfwm'[  
public : `iYc<N`  
template < typename T > :t$A8+A+0  
  struct result_1 'EX4.h a5  
  { tY_5Pz(@  
  typedef int result_type; UzQ$B>f  
} ; avNLV  
(_8#YyW#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FmT `Oa>  
Mtp%co)f  
template < typename T > esq<xuZM4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Z c)0I'  
  { #x)}29%e#  
  do "'{OIP  
    { '`o[+.  
  act(t); 19I:%$U3  
  } TmP8 q  
  while (cd(t)); x:-`o_Q*i  
  return   0 ; (V9h2g&8L  
} ixI:@#5wY  
} ; @YZ 4AC  
r*d Q5 _  
,U=E[X=H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xqWj|jA  
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。 sR79 K1*j  
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。 6VR[)T%  
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。 u4"r>e6 _B  
下面就是产生这个functor的类: <Jwo?[a  
L8P 36]>  
*zQOJsg"e  
template < typename Actor > l,bZG3,6  
class do_while_actor wRbw  
  { .TN2s\:]jw  
Actor act; l2/ @<0P  
public : `]>on`n?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VO-784I  
qZsnd7o{l.  
template < typename Cond > VkXn8J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~CFMIQ et  
} ; Bz:0L1@,4a  
(j N]OE^  
Wem?{kx0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3+ asP&n  
最后,是那个do_ {3 o% d:  
/0\QL+^!  
HD00J]y_   
class do_while_invoker 4*8&[b  
  { 4x]NUt  
public : hAAUecx  
template < typename Actor > U.Hdbmix  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fI}c 71b`  
  { %!wq:~B1  
  return do_while_actor < Actor > (act); @_O3&ZK  
} .zwVCW,u  
} do_; K+> V|zKuk  
B1,?{Ur  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R0IF'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M,G8*HI"  
最后来说说怎么处理break和continue ` ,-STIh)  
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。 x!+Z{x   
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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