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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;0f?-W?1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zT5@wm  
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, V=,VOw4  
,3`RM $  
AK*F,H9  
<U ?_-0  
  class filler ZiS<vWa3R  
  { TZ,kmk#  
public : aN5w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b8@gv OB  
} ; s-He  
hh!^^emo  
C4jq T  
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: aI6fPQe  
['SZe0  
&91U(Go  
+EWfsKz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aT %A<'O!  
loLN ~6  
:>K=kZ=k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ws;}D}+  
$0MP*TFWa  
aBO%qmtt  
7]~65@%R-&  
二. 战前分析 )"IBw0]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5)MVkJ=R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *y;(c)_w/%  
2vit{  
PfI~`ke  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); buRK\C  
  /* --------------------------------------------- */ 6_# >s1`R  
vector < int *> vp( 10 ); t(|\3$z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Lit@ m2{\  
/* --------------------------------------------- */ tDl1UX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K)AJx"  
/* --------------------------------------------- */ S"Dw8_y7}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c bk|LQ.O  
  /* --------------------------------------------- */ QJaF6>m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V+mTo^  
/* --------------------------------------------- */ JZ5N Q)sX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); od7 [h5r  
|X6]#&g7  
NiwJ$Ah~X  
#O< 2wMb2<  
看了之后,我们可以思考一些问题: s4RqMO5eI  
1._1, _2是什么? DJv;ed%x  
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。 `&"-|  
2._1 = 1是在做什么? S 'jH  
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。 0"~`U.k~M  
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。 g $\Z-!(  
,rB"ag !  
R~$W  
三. 动工 fJ3*'(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?=%Q$|]-  
<MlRy%3Z  
|d* K'+  
'= _}&  
template < typename T > z@nJ-*'U8  
class assignment pm-SDp>s  
  { Zjz< Q-  
T value; do2~LmeW  
public : g9fS|T  
assignment( const T & v) : value(v) {} S?W!bkfn  
template < typename T2 > G &'eP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Xi]WDH \  
} ; Mb6 #97  
s^X(G!V{c  
btC 0w^5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @?A39G{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f3>8ZB4  
@iZ"I i&+  
Mt@P}4   
?d*0-mhQ,  
  class holder o5(p&:1M  
  { 8:%=@p>$  
public : (GVH#}uB  
template < typename T > =|lKB;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NzmVQ-4  
  { km; M!}D  
  return assignment < T > (t); ?NZKu6  
} k\T,CZ<  
} ; }*{@-v|_R  
"#4p#dM0e  
D{&0r.2F  
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: 8#OcrJzC  
-uDB#?q:W  
  static holder _1; D@V1}/$UoN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '2u(fLq3h  
xS) njuq4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }t tiL  
而不用手动写一个函数对象。 | fMjg'%{}  
c5K@<=?,E  
=_%i5]89P  
D}SYv})Ti  
四. 问题分析 EK^B=)q6:W  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7q&//*%yF  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9]AiaV9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 biCX: m+_?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i,Yq oe`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _c=[P@  
qRg^Bp'VD#  
五. 问题1:一致性 <_HK@E<_HO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| gO*:< B g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v$R+5_@[l  
03ol!|X "9  
struct holder as1ZLfN.  
  { yub|   
  // D|W^PR:@h  
  template < typename T > mC P*v-  
T &   operator ()( const T & r) const $2uZdl8Rvj  
  { }QszOi\fV1  
  return (T & )r; Yx21~:9}  
} :"+/M{qz  
} ; 'iM;e K  
L lmdydC%  
这样的话assignment也必须相应改动: gU7@}P  
Ca[H<nyj  
template < typename Left, typename Right > >E;-asD  
class assignment tZS-e6*S  
  { huTa Ei  
Left l; EP.nVvuL  
Right r; `I(#.*  
public : SF.4["$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j?&Rf,,%  
template < typename T2 > NZ(c>r6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MS~c  $  
} ; bi:m;R  
0f.rjd  
同时,holder的operator=也需要改动: d\Xi1&&  
rlEp&"+|M  
template < typename T > yUb$EMo \  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'j84-U{&)  
  { ,wJ#0?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U$[C>~r  
} v:*t5M >  
q2* G86  
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。 ^qL2Q*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }]1=?:tX%  
! 6kLL  
return l(rhs) = r;  y{h y  
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。 B3V:?#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <qD/ #$   
l MCoc'ae  
template < typename Tp > _qg)^M6  
class constant_t *={` %  
  { yvxdl=s  
  const Tp t; x0^O?UR  
public : AtRu)v6r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZCJOh8  
template < typename T > v\Zni4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tGGv 2TCEy  
  { O) ks  
  return t; x OCHP|?  
} OhmKjY/}  
} ; % AqUVt9}  
@5n!t1(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x{Y}1+Y4  
下面就可以修改holder的operator=了 shbPy   
Vv=/{31  
template < typename T > AV0m31b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nQuiRTU<  
  { IwC4fcZX6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0be1aY;m&  
} 8spoDb.S  
pkjf5DWp  
同时也要修改assignment的operator() I@VhxJh  
z=TaB^-)  
template < typename T2 > }m Rus<Ax  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } > Y <in/  
现在代码看起来就很一致了。 v?zA86d_  
xaO9?{O  
六. 问题2:链式操作 TJ@@k SSbl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZhqrN]x  
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。 rzJNHf=FVY  
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。 lWS @<j  
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"OBm#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aC0[OmbG  
y2k '^zE  
template < typename T > jU2Dpxkt  
struct result_1  %Gp%l  
  { ]M AB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,-PzUR4_Kj  
} ; Fw!wSzsk3  
{9sA'5  
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: \|20E51B[  
`oP<mLxle  
template < typename T > J+f .r|?  
struct   ref n}9vAvC  
  { Ju3-ZFUS4  
typedef T & reference; "0o1M\6Z  
} ; aY8"Sw|4  
template < typename T > >jEn>H?  
struct   ref < T &> (vm &&a@  
  { fMe "r*SU  
typedef T & reference; Rk2V[R.`S  
} ; |FZ)5  
DA)+)PhY7K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q3MG+@)S  
D"o}XTH  
template < typename T > 1PWs">*(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Bw-<xwD  
  { "p>$^   
  return l(t) = r(t); \\F^uM7,  
} <. j`n  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 OE87&Cl"{t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '>[l1<d!G  
K;jV"R<9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 WF0%zxg]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CZB!vh0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /(C?3 }}L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mm-!UsT  
最后的布局是: 3-cCdn  
                Add }ge~Nu>w  
              /   \ 7'wt/9  
            Divide   5 ~=hM y`Ml  
            /   \ :.kc1_veYS  
          _1     3 (_G&S~@.  
似乎一切都解决了?不。 ;h[p "  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 oh+Q}Fa:  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 32!jF}qpD  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: V@gweci  
~l$u~:4Ob  
template < typename Right > nR)/k,3W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [.\uHt  
Right & rt) const Df;EemCh  
  { IC&xL9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <p"[jC2zF;  
} /]H6'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "]M:+mH{]  
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。 n%; wQ^  
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。 c$?(zt ;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 tins.D  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 1iWo* +5  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  W7I.S5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zfvMH"1  
:3`6P:^  
template < class Action > C/Vs+aW n  
class picker : public Action Q 6djfEN>  
  { OiI[w8  
public : D<}z7W-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >hqev-   
  // all the operator overloaded C^ngdba\  
} ; +_Nr a  
""cnZZ5)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4yhan/zA  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^LfN6{  
O~t]:p9_  
template < typename Right > 4]L5%=atn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N@D]Q&;+(T  
  { d-e6hI4b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b-pZrnZ!  
} '6l4MR$j&m  
R=uzm=&nR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $4K( AEt[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~WH4D+  
C9^[A4O@X!  
template < typename T >   struct picker_maker 3WdYDv]N}L  
  { [RtTi<F^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h2kb a6rwk  
} ; ovv<7`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h LYy  
  { [?rK9I&  
typedef picker < T > result; ]dzBm!u  
} ; #CKPNk c  
qYD$_a  
下面总的结构就有了: }Rujh4*  
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。 ~{GbuoH  
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。 r!H'8O!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m80e^  
至此链式操作完美实现。 e>yPFXSk  
Y~ j.Kt  
7!%/vO0m  
七. 问题3 E'3=qTbiD  
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。 *v1M^grKd  
tHF -OarUO  
template < typename T1, typename T2 > yW::`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hY$gzls4  
  { L?~>eT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 12 y=Eh  
} 8K: RoR  
bI~ R6o  
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: !|!k9~v!  
^PwZP;On  
template < typename T1, typename T2 > a=(D`lQ8  
struct result_2 @qP uYFnw  
  { }yQ&[Mt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P2y`d9,Q  
} ; l=EnK"aU  
DK' ? '  
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? XY1D<  
这个差事就留给了holder自己。 |wF_CZ*1  
    q-7C7q  
P2HR4`c  
template < int Order > CPJ8G}4  
class holder; 9a\H+Y~  
template <> Ziclw)   
class holder < 1 > Swugt"`nN  
  { f uzz3#  
public : m]C|8b7Y  
template < typename T > OIi8x? .~]  
  struct result_1 6T-h("t  
  { X`/3X}<$7  
  typedef T & result; [bE-Uu7q5P  
} ; ;#'YO1`gf3  
template < typename T1, typename T2 > L`sg60z  
  struct result_2 #cHH<09 rl  
  { 9o)sSaTx=  
  typedef T1 & result; UoD S)(i  
} ; Q7<%_a  
template < typename T > ;E,^bt<U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q]44A+M]  
  { 2x PkQOj3  
  return (T & )r; %:yp>nm  
} Eb 8vnB#  
template < typename T1, typename T2 > w;;yw3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <x&0a$I  
  { ie<zc+*rW  
  return (T1 & )r1; JONfNb+  
} P X9GiJN"  
} ; uD'yzR!]+  
G6W_)YL  
template <> }s+ t*z  
class holder < 2 > ibzcO,c  
  { y]3`U UvXD  
public : _H{6{!=y  
template < typename T > /-J  
  struct result_1 p\;\hHai  
  { jl-2)<  
  typedef T & result; Whoqs_Mm{  
} ; qV;E% XkkS  
template < typename T1, typename T2 > =sm<B^yj  
  struct result_2 X`/GiYTu  
  { @wvgMu  
  typedef T2 & result; #%Hk-a=>)#  
} ; a$=BX=  
template < typename T > Ux[2 +Cf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KjWF;VN*[3  
  { ,=_)tX^  
  return (T & )r; e>$d*~mwn  
} Y"{L&H `  
template < typename T1, typename T2 > Bb[WtT}=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @euH[<  
  { %fbV\@jDCX  
  return (T2 & )r2; s=S9y7i(R  
} q?R^~r  
} ; G3.*fSY$.<  
i2+r#Hw#5R  
;C ^!T  
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> >。 .j et0w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $ol]G`+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _+sb~  
eeVDU$*e=  
return l(i, j) = r(i, j); /"+CH\) E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8ln{!,j;  
UC e{V]T  
  return ( int & )i; *|gY7Av*  
  return ( int & )j; HbI'n,+  
最后执行i = j; enC/@){~  
可见,参数被正确的选择了。 -1_WE/Ps  
O'Mo/ u1-  
us5<18 M5  
Fe[)-_%G  
h6CAd-\x\  
八. 中期总结 !Y8+ Z&^2  
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: GyC/39<P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F_U9;*f]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IZ/PZ"n_(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gye84C2E=  
Cy frnU8g  
^ABt g#  
>^=;b5I2K  
1+F0$<e}  
G?M<B~}  
九. 简化 /IxoS  
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。 Z5j\ M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [S~/lm  
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: $+k|\+iJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z|F38(%JJN  
  +-*/&|^等 > `1K0?_  
2. 返回引用。 v~*Co}0OB  
  =,各种复合赋值等 ~xa yGk  
3. 返回固定类型。 1^ijKn@6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a Xn:hn~O  
4. 原样返回。 AqA.,;G  
  operator, >]L\Bw  
5. 返回解引用的类型。 xA'RO-a}h  
  operator*(单目) :' =le*h  
6. 返回地址。 ptc.JB6  
  operator&(单目) } =p e;l  
7. 下表访问返回类型。 dfA2G<Uc  
  operator[] :@RX}rKG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dO1h1yJJ  
  operator<<和operator>> ,Y&7` m  
l\/uXP?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j%U'mGx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ynZp|'b?<  
XtZeT~/7RT  
template < typename Left > ]+k]Gbty6  
struct value_return Yu}[RXC(=  
  { 4C#r=Uw`  
template < typename T > eP|_  
  struct result_1 pJ3-f k"i  
  { w61*jnvi@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WK.K-bd  
} ; */APe #  
p)qM{`]G\  
template < typename T1, typename T2 > Lp7h'| ]u  
  struct result_2 0iAQ;<*xi  
  { w)XnMyD(P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OcE,E6LD  
} ; e#AmtheZR  
} ; XxYwBc'pc  
R0#'t+7^  
\>\_OfY1W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pil_zQ4  
!DM GAt\  
下面我们来剥离functor中的operator() o zMn8@R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fB)S:f|  
7Y%Si5  
return l(t) op r(t) M9QYYo@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) to{7B7t>q  
return op l(t) v@d]*TG  
return op l(t1, t2) b&*)C#7/T  
return l(t) op ;d .gVR_V  
return l(t1, t2) op V2S HF  
return l(t)[r(t)] Q-?6o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m@y<wk(  
;lQ>>[*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !{?<(6;t  
单目: return f(l(t), r(t)); +,_%9v?3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  K,o&gY  
双目: return f(l(t)); 7.*Mmx~]=  
return f(l(t1, t2)); &u4;A[- R  
下面就是f的实现,以operator/为例 #= T^XHjQ  
#0f6X,3  
struct meta_divide c 'rn8Jo}  
  { U;=1v:~d  
template < typename T1, typename T2 > <2e[;$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eUKl(  
  { 3>6rO4,  
  return t1 / t2; FOAXm4"  
} 4$y P_3  
} ; Mt*V-`+\  
b(Yxsy{U  
这个工作可以让宏来做: S "/-)_{  
3=("vR`!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'A,)PZL9i  
template < typename T1, typename T2 > \ R:`)*=rL%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +xuj]J  
以后可以直接用 A!v:W6yiz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e0M'\'J  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @Hl+]arUh  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) G+t=+T2m  
T|2v1Vj  
FEi@MJJ\e  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "vfpG7CG  
P7epBWqDP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L1kA AR  
class unary_op : public Rettype T7^?j :kJ/  
  { C;%1XFzM  
    Left l; B2Kh~Xd  
public : %R<xe.X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A`* l+M^z  
2%/+r  
template < typename T > 6MpV ,2:>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q8}he~a  
      { NcX`*18  
      return FuncType::execute(l(t)); +q%b'!&Q  
    } .;)V;!  
IN,=v+A  
    template < typename T1, typename T2 > 9w6 uoM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j XYr&F  
      { 3a'#Z4Z-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <rFh93  
    } '?6j.ms M  
} ; ZA\;9M=  
xKkXr-yb`f  
8H,k0~D  
同样还可以申明一个binary_op 7b7WQ7u  
#S(b2LEc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7u:QT2=&  
class binary_op : public Rettype +(Jh$b_  
  { VNs3.  
    Left l; AzVv- !Y  
Right r; #itZ~tol  
public : =imJ0V~RW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /i{V21(%  
]!uId#OH  
template < typename T > C%|m[,Gx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }lP`3e  
      { _Nh`-R%B)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iqFC~].)  
    } ^I{/j 'b&  
X%T%N;P  
    template < typename T1, typename T2 > W^pf 1I8[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n7|,b- <  
      { VI-6t"l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dl(!{tZ#  
    } qC B{dp/  
} ; XRTiC #6  
C#B|^A_  
R\-]$\1D  
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'y|_XsBB)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @aP1[(m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :%h|i&B  
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。 e@1A_q@.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A1*\ \[  
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。。。 HM#|&_gV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !;K zR&  
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) O Q$C#:?  
下面是修改过的unary_op Yy;BJ_  
S%e)br}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?g:sAR'  
class unary_op  `fE'$2  
  { {w@9\LsU  
Left l; =ui3I_*)  
  !JBj%|!  
public : u'^kpr`y  
MY^o0N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X|aD>CT  
S|fb'  
template < typename T > biS{.  
  struct result_1 csA-<}S5]b  
  { @1i<=r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ro;I%j  
} ; mW~*GD~r  
s~ou$!|  
template < typename T1, typename T2 > 6  $`l  
  struct result_2 ErgWsAw-  
  { sLWVgD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HA[7)T N1E  
} ; < FY%QB)h  
[,{Nu EI  
template < typename T1, typename T2 > ";/ogFi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *U$%mZS]1  
  { fe8hgTP|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FNw]DJ]  
} z|t2;j[  
8m?cvI  
template < typename T > X3~` ~J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B4 5#-V  
  { Ug384RzHN  
  return OpClass::execute(lt(t)); %m|1LI(  
} QMy1!:Z&!  
[7NO !^  
} ; QKhGEW~G  
/,~g"y.;,  
h lSav?V_  
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 Z:^ S-h  
好啦,现在才真正完美了。 2H`>Kj  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3d,:,f|h  
#hk5z;J5  
template < typename Right > Q3Y(K\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dkqyn"^  
  { m/;fY>}3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *aq"c9  
} y.s\MWvv>u  
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。 ] g8z@r"b  
ML0_Uc3en  
'ka$@,s:  
t,Q"Pt?  
qe22 kE#  
十. bind bR;.KC3C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 G_zK .N   
先来分析一下一段例子 4?bvJJuf)  
*_P'>V#p  
J#q^CWN3R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,gM:s}l!dJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Az-!X!O*f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,6o tm  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @sW!g;\T  
我们来写个简单的。 PIdGis5G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <;uM/vS i  
对于函数对象类的版本: ?b"'w  
A-J#$B  
template < typename Func > OJhMM-  
struct functor_trait )."dqq^ q  
  { ~)zxIO!  
typedef typename Func::result_type result_type; kB%.i%9\\  
} ; }8s&~f H  
对于无参数函数的版本: _g-0"a{-  
]h=5d09z  
template < typename Ret > @= =)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n&DBMU  
  { EXwU{Hl  
typedef Ret result_type; o wI:Qs_/4  
} ; 7j29wvSp5  
对于单参数函数的版本: @1' Y/dCyD  
EWY'E;0@5  
template < typename Ret, typename V1 > ZE= Yn~XM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P,(_y8  
  { g++-v HD  
typedef Ret result_type; EEo I|  
} ; (_6JQn  
对于双参数函数的版本: #k[Y(_  
yk(r R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iXWB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ix<!0! vk  
  { =-&h@mB;G  
typedef Ret result_type; l|iOdKr h  
} ; >_G'o  
等等。。。 2E`mbT,v&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u:6R|%1fNn  
.}uri1k"@k  
template < typename Func > U0iV E+)Bt  
struct func_return jw 5 U-zi  
  { t;-F]  
template < typename T > X[f)0w%  
  struct result_1 c-!3wvt)  
  { B(5>H2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^SW9J^9  
} ; SoHaGQox  
k*!iUz{]  
template < typename T1, typename T2 > +@H{H2J4  
  struct result_2 M{jq6c  
  { YpRhl(|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GV28&!4sS  
} ; p )]x,F  
} ; & JJ*?Dl  
tkkh<5{C   
r. (}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7$t['2j3  
wA)n ryXV  
template < typename Func, typename aPicker > OVc)PMp  
class binder_1 k#7A@Vb  
  { euW   
Func fn; ;t,v/(/3  
aPicker pk; N9y+P sh  
public : W-Vc6cq  
K5t.OAA:  
template < typename T > Fs(S!;  
  struct result_1 "dE[X` }=  
  { )qOcx I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H SGz-  
} ; ,A)Z .OWOq  
/L5:/Z  
template < typename T1, typename T2 > q_mxZM ->  
  struct result_2 jzZ]+'t  
  { uPxjW"M+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g5u4|+70  
} ; LafBf6wds  
12_ 7UWZ"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8G9( )UF.  
0 0|!g"E>$  
template < typename T > V<;_wO^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *!{&n*N  
  { bD|"c  
  return fn(pk(t)); =6i+K.}e  
} pjFj{  
template < typename T1, typename T2 > @Y>PtA&w*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <*-8E(a  
  { m/(/!MVy  
  return fn(pk(t1, t2)); 7Cbr'!E\_V  
} J#t8xL  
} ; Z,81L3#6  
T!HAE#xC  
:nc%:z=O  
一目了然不是么? /=A@O !l  
最后实现bind 3bjCa\ "  
2V u?Y  
9 `q(_\x  
template < typename Func, typename aPicker > R rYNtc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  H{Lt,#  
  { f5l\3oL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [p}~M-$V8Y  
} csxn" Dz\  
.tyV =B:h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 </?ef&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mH5>50H;  
Ggst s  
十一. phoenix Wg,@S*x(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *.+F]-  
_`0DO4IU  
for_each(v.begin(), v.end(), }d iE'  
( %L7DC`  
do_ lN{>.q@V`r  
[ +aPe)U<t  
  cout << _1 <<   " , " N'$P( bx  
] 5MZv!N   
.while_( -- _1), UvB\kIH  
cout << var( " \n " ) ]#rV]As  
) E}a.qM'  
); ,Mi'NO   
/BvMNKb$$  
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: TcJJ"[0  
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 Qz%q#4Zb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :`"- Jf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R!WDQGR(2  
AN[pjC<  
0Js5 ' 9}H  
template < typename Cond, typename Actor > rg]b$tL~  
class do_while &jQqlQ j  
  { a|[f%T<<  
Cond cd; 3u^wK  
Actor act; #N64ZXz_  
public : :,R>e}lM  
template < typename T > (nuTfmt>  
  struct result_1 SMRCG"3qwA  
  { 9f5~hBlo  
  typedef int result_type; 1&7?f  
} ; O:RN4/17  
(b&Z\?"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3pL4 Zhf  
px+]/P <dX  
template < typename T > @Gw]cm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6"}F KRR  
  { EM +! ph  
  do QQS "K g  
    { yv>uzb`N  
  act(t); f;l}Z|dok6  
  } wN/v-^2  
  while (cd(t)); 9L4;#cy  
  return   0 ; {.o4U0+  
} >c5   
} ; \_(0V"  
qNrLM!Rj  
Fl{~#]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7M5H vG#w%  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 a\Gd;C ^`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?:l:fS0:{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5INw#1~  
下面就是产生这个functor的类: 2bw.mp&v1  
;'Z"CbS+  
o54=^@>O<j  
template < typename Actor > xcQ^y}JN  
class do_while_actor l 6aD3?8LN  
  { rwh 4/h^S  
Actor act; `_ZbA#R,  
public : 48G^$T{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RF4B ]Gqd  
:6EX-Xyj  
template < typename Cond > $ kMe8F_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m] p]J_6A  
} ; ~HT:BO$  
REi"Aj=  
2\+N<-(F5  
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.v`J=R  
最后,是那个do_ $M4_"!  
0R(['s:3`  
s- 0Xt<  
class do_while_invoker oblw!)  
  { n:s _2h(u  
public : vMn$lT@  
template < typename Actor > SNSoV3|k-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FJ?]|S.?,  
  { s*i,Ph  
  return do_while_actor < Actor > (act); T<y fpUzX  
} C$LRX7Z`o  
} do_; H/8u?OC  
8(S|=cR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r( wtuD23q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +#(GU9_i+M  
最后来说说怎么处理break和continue Bqk+ne  
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。 rfSEL 57'  
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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