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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !>tXib]:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 it,%T)2H  
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, (F)zj<{f  
/vhh2`  
7mN?;X33  
qH ~usgqB7  
  class filler 4c% :?H@2  
  { ZFzOW  
public : Czp:y8YX-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L*Y}pO  
} ; fTeo,N  
_D:/?=y;e  
n'gfB]H[  
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: (xTHin$  
|'.SOm9)*  
,d7@*>T&  
o+na`ed  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YS]RG/'  
Gd"*mL d  
,[~EThcq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "*0 szz'  
ZG>OT@ GA  
xQ[YQ!l  
*M*k-Z':.*  
二. 战前分析 [B4?Z-K%  
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&>(|Y~I  
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 IE6/ E  
!xvPG  
=k_u5@.Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %%_90t  
  /* --------------------------------------------- */ J+zqu  
vector < int *> vp( 10 ); >#ou8}0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M3Z yf  
/* --------------------------------------------- */ UY+~xzm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +)|2$$m  
/* --------------------------------------------- */ D>mLSh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q>rQ/V  
  /* --------------------------------------------- */ =4[zt^WX"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _EY :vv  
/* --------------------------------------------- */ }PXWRv.gW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UYPBKf]A9  
]-6 G'i?  
t@Jo ?0s  
"7 l}X{b  
看了之后,我们可以思考一些问题: ._yr7uY[M  
1._1, _2是什么? 'i,<j s3\f  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 P.wINo  
2._1 = 1是在做什么? ^v},Sa/ot]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 t5_`q(:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]oY~8HW  
c.~|)^OXXO  
OYKV*  
三. 动工 ijTtyTC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =19]a  
o ZAjta_4  
/L~*FQQK>  
[9L(4F20  
template < typename T > O$$N{  
class assignment s:_5p`w>  
  { %ry>p(-pC(  
T value; /i"EVN`t  
public : sq^,l6es>  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y7p#K<y]9  
template < typename T2 > JWBWa-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6!'yU=Z`  
} ; n`hSn41A  
\-B>']:R4  
& dS+!<3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k X-AC5]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t _W |`  
-LY_7Kg  
H(X~=r  
dlU=k9N-  
  class holder #4Z$O(  
  { ZTun{Dw{  
public : QQw^c1@  
template < typename T > eDm,8Se  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]gEfm~YV  
  { J]N}8 0  
  return assignment < T > (t); QSLDA`  
} <(iOzn  
} ; v6r w.  
8]c`n!u=`  
C+iP @~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4[#.N 3Y4*  
MhsG9q_%  
  static holder _1; @@$ _TaI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 EZHEJW'JnE  
2rH6ap  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |&'*Z\*ya  
而不用手动写一个函数对象。 v ipmzg(S  
$D89|sy  
f8j^a?d|  
i|| YD-hkK  
四. 问题分析 D3Mce|t^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S\,{ qhd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 zEGwQp<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iaC$K@a{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RS1oPY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p[wjHfIq  
~% c->\Q  
五. 问题1:一致性 [ M'1aBx^  
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?| N.<hZ\].=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iO@wqbg$6  
*vb)d0}P  
struct holder c1/x,1LnMf  
  { F&P)mbz1  
  // A1_x^s  
  template < typename T > ooAZ,l=8  
T &   operator ()( const T & r) const Ac54 VN  
  { ]+l r  
  return (T & )r; gu/Yc`S[  
} :b=0_<G  
} ; o#Y1Uamkf  
`3OGCy  
这样的话assignment也必须相应改动: Bb o*  
yx-"YV}5  
template < typename Left, typename Right > <uvshZ v  
class assignment . FruI#99  
  { 4EK[gM8  
Left l; qL#R XUTP  
Right r; M]'AA Uo8  
public : zk]~cG5dT/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j oG>=o  
template < typename T2 > NplSkv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?/wloLS47  
} ; DkIkiw{L  
<ZiO[dEV  
同时,holder的operator=也需要改动: oMPQkj;  
Px8E~X<@  
template < typename T > :o:??tqw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ef!F;De)A  
  { 87Kx7CKF"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pIXQ/(h31  
} ,?qS#B+>  
,Tx8^|b#F  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 x#^kv)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OrBFe *2y  
*v9G#[gG  
return l(rhs) = r; Z Kvh]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |?> h$'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g9XtE  
by<2hLB9Q  
template < typename Tp > I?"5i8E  
class constant_t e#('`vGB  
  { !8g y)2  
  const Tp t; Ie~~LU  
public : U`Zn*O~/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !=we7vK}  
template < typename T > kD>vQ?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .phQ7":`  
  { iH>djGhTh  
  return t; El%(je,|  
} 8`2K=`]ES+  
} ;  b\2"1m0H  
z -D pLV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,b4&$W].  
下面就可以修改holder的operator=了 ,zFN3NLtA  
[xPE?OD  
template < typename T > {>Px.%[<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J[l K  
  { b<n)`;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gUp0RPs  
} C#Jj;Gd  
%vXQ Sz  
同时也要修改assignment的operator() DFonK{  
UwU]l17~  
template < typename T2 > @jHio\/_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6,PL zZ5  
现在代码看起来就很一致了。 brWt  
`2PT 8UM  
六. 问题2:链式操作 q4{tH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EMG*8HRI>r  
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。 yH^*Fp8V  
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。 qZh~Ay6I  
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。 BXY'%8q _a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jH1~Ve+q9  
vknFtpx  
template < typename T > YC'~8\x3z  
struct result_1 @Hh"Y1B  
  { ,)1e+EnV&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m##=iB|;  
} ; .Q@"];wH  
3:Wr)>l}#  
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: U4gJ![>5j  
}3 }=tN5  
template < typename T > R 28*  
struct   ref Mk[`HEO  
  { _3a 5/IZ  
typedef T & reference; h.0K PF]O  
} ; <.ky1aex7  
template < typename T > {9 O`/|  
struct   ref < T &> IJ; *N  
  { 3;:V1_JA  
typedef T & reference; [2V/v  
} ; v=VmiBq[  
mI#; pO2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]6 wi  
:8rCCop Uv  
template < typename T > `'WLGQG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [<QWTMjR  
  { gN~y6c:N  
  return l(t) = r(t); WKsx|a]U  
} R:N-y."La.  
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。 q;.]e#wvh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CN(4;-so)  
VKz<7K\/  
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 g/p }r.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .Er/t"Qs;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?` i/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J-F_XKqH  
最后的布局是: uszSFe]E  
                Add )AXH^&  
              /   \ -QDgr`%5  
            Divide   5 E e>j7k.G.  
            /   \ S8m&Rj3O&  
          _1     3 ()?co<@(l  
似乎一切都解决了?不。 rrYp^xLa`  
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。 ton`ji\^  
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。 =fK'Ep[  
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: (L%q/$  
X>7]g670@  
template < typename Right > rJp6d :M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !U:s.^{  
Right & rt) const \[1CDz=}1  
  { ( y*X8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |wQZ~Ux:  
} shIi,!bZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4&hqeY3  
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。 4uAafQ`@H  
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。 !!%[JR)cS  
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。 389.&`Q%Ut  
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。 QYXx7h r=$  
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? c0q)  
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: 8p{  
U^BXCu1km  
template < class Action > q- (N Zno  
class picker : public Action KxmPL  
  { K/v-P <g  
public : cu!bg+,zl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Mk/!,N<h#  
  // all the operator overloaded `sy &dyM  
} ; oh0|2IrM  
UQ])QTrZFi  
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。 h\*rv5\M  
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: zN/~a)  
2%C5P0;QX  
template < typename Right > %W',cu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y zW7;U S  
  { wn|@D<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |#:dC #  
} (Zg'pSs)  
y6jmn1K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~Z6p3# !o  
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。 XqS*;Zj0  
kjC{Zr  
template < typename T >   struct picker_maker W<|K  
  { Dh(T) yc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^@lg5d3F  
} ; 'oZn<c`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }_(^/pnk  
  { " IkF/  
typedef picker < T > result; i2a"J&,6O  
} ; L_1_y, 0N  
|z.GSI_!)  
下面总的结构就有了: vs)I pV(  
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。 =#2qX> ?  
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。 ZQ'  z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e$+f~~K  
至此链式操作完美实现。 a05:iFoJ  
U"y'Kd  
_7.GzQJ  
七. 问题3 qvU$9cTY  
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。 =>}.W:=  
Z F yX@#B9  
template < typename T1, typename T2 > ? Ga2K  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  vs])%l%t  
  { P,;b'-5C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &Dg)"Xji  
} *tfDXQ^mN  
1;kG[z=A  
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: ?~JxO/K  
{&}/p-S  
template < typename T1, typename T2 > ) ~)SCN>-  
struct result_2 M|5]#2J_2  
  { "K+N f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vgA!?P3  
} ; Q@W|GOH3  
x #X#V\w=  
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? R!k<l<9q  
这个差事就留给了holder自己。 g[wP!y%V  
    !P60[*>  
gUH'DS]{  
template < int Order > :O'C:n<g  
class holder; 3pTS@  
template <> yg-FJ/  
class holder < 1 > K[LVT]3 n  
  { mj~N]cxB  
public : (\mulj  
template < typename T > $dZ>bXUw:  
  struct result_1 &.  =}g]  
  { w{e3U7;  
  typedef T & result; ]Z$TzT&@%  
} ; ICl_ eb  
template < typename T1, typename T2 > n:*_uc^C  
  struct result_2 *0&4mi8  
  { 2 ]DCF  
  typedef T1 & result; eN| HJ=  
} ; A |taP$ %  
template < typename T > 6a%:zgkOpu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9oj e`Ay  
  { SGBVR^  
  return (T & )r; gN, k/U8  
} I`"-$99|t1  
template < typename T1, typename T2 > fY%M=,t3c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s la*3~ ?*  
  { N0K>lL=  
  return (T1 & )r1; E)80S.V  
} xOV A1p b,  
} ; iFnOl*TC  
Iu-'o  
template <> $h,&b<-  
class holder < 2 > xgtJl}L  
  { FYXw$7'l  
public : '"xL}8HX}  
template < typename T > ;zZ,3pl-E  
  struct result_1 B-\,2rCCZ  
  { |B%BwE  
  typedef T & result; 9QC"Od9H  
} ; jiwpDB&[  
template < typename T1, typename T2 > k(-Z@   
  struct result_2 (0OSGG9  
  { H]tSb//qc  
  typedef T2 & result; 1Nl&4YLO  
} ; 9ra HSzK@d  
template < typename T > |{7e#ww]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cyGN3t9`.  
  { h9<mThvgn  
  return (T & )r; '0R/6Z|/Y  
} }>{ L#JW  
template < typename T1, typename T2 > ;Na8 _}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nW $A^  
  { %z-dM` i  
  return (T2 & )r2; TV1e bH7q  
} ]r/(n]=(  
} ; ~A[YnJYA#  
9feD!0A  
FylWbQU9  
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> >。 /'Qu u)~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pAJ=f}",]E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j*;*Ka w  
`d}W;&c  
return l(i, j) = r(i, j); qa 6=W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b?Cmc  
lFiq<3Nk  
  return ( int & )i;  /,1SE(  
  return ( int & )j; hi;WFyJTu  
最后执行i = j; A$9q!Ui#d  
可见,参数被正确的选择了。 ERp:EZ'  
oF%^QT"R  
9,S,NvSq  
[<D+p qh  
c&Gz> L  
八. 中期总结 ]PR|d\O  
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: F-$Z,Q]S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &Q'\WA'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :kWZSN8.D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \g~ws9'~  
S}zC3  
xNC* ]8d  
V.K70)]  
Hi]vHG(  
W$z#ssr  
九. 简化 !: m`9o8  
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。 3 R5%N ~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?gd'M_-J,  
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: /;(<fh<bY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <)_:NRjBF&  
  +-*/&|^等 {[Uti^)m%  
2. 返回引用。 /yx=7<  
  =,各种复合赋值等 'fS?xDs-v  
3. 返回固定类型。 *4|9&PNLE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) beJZ pg  
4. 原样返回。 pGY [f@_x-  
  operator, 4|zd84g  
5. 返回解引用的类型。 f zLANya  
  operator*(单目) ^D9 /  
6. 返回地址。 e ZynF<i  
  operator&(单目) Qe2m8  
7. 下表访问返回类型。 kj x>  
  operator[] xh{mca>?G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k!Vn4?B"k  
  operator<<和operator>> :0nK`$'  
/t$rX3A  
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。 y!S^xS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: | d~B]65t  
C@ FxB[  
template < typename Left > @ L\-ZWq  
struct value_return nped  
  { sk#9x`Rw  
template < typename T > 0FG5_t"",\  
  struct result_1 K{|w 43>D  
  { I_:t}3s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HMF8;,<_w?  
} ; M_tj7Q3 W  
vAi"$e  
template < typename T1, typename T2 > dj3|f{kg{  
  struct result_2 HvAE,0N  
  { vkd *ER^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 63.( j P1;  
} ; grGhN q  
} ; XQK^$Iq]V  
]9fS@SHdx  
u06tDJ[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U%Dit  
j -#E?&2  
下面我们来剥离functor中的operator() \^yXc*C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Po!oN~r  
a4%`"  
return l(t) op r(t) mRwXN*Izw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )r=9]0=  
return op l(t) b([:,T7  
return op l(t1, t2) y^9bfMA  
return l(t) op /d[Mss  
return l(t1, t2) op }|AX_=a  
return l(t)[r(t)] n.@#rBKZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jh>N_cp  
&xgZF Sq  
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: 5xhM0 (  
单目: return f(l(t), r(t)); N"S3N)wgd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,cLH*@  
双目: return f(l(t)); !zU/Hq{wcK  
return f(l(t1, t2)); 6j_ 678  
下面就是f的实现,以operator/为例 B i'd5B5  
 Kr S  
struct meta_divide _0w1 kqW  
  { ?vvG)nW  
template < typename T1, typename T2 >  64SW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \e_IFISC  
  { 3b e6p  
  return t1 / t2; nZ~kZ |VS  
} B\f"Iirw  
} ; ebzzzmwo  
i)=m7i  
这个工作可以让宏来做: |ribWCv0  
5Wo5 n7o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z23#G>I&  
template < typename T1, typename T2 > \ ]7*kWc2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AHq M7+r9  
以后可以直接用 -=5EbNPwG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lbd(j{h>4  
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 H*GlWgfG  
(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。。。) JT}.F!q6E  
<o2,HTWNPS  
:Pc(DfkS  
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 Vu=] O/ =P  
$_wo6/J5+D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7q!?1 -?8R  
class unary_op : public Rettype 5lGQ#r  
  { 7"#f!.E  
    Left l; *-6?  
public : hzv3F9.x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (nq^\ZdF  
"3wv:BL  
template < typename T > alV dQfu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z4#v~!  
      { oooS s&t  
      return FuncType::execute(l(t)); C\OECVT  
    } RJ@\W=aZ  
7N| AA^I  
    template < typename T1, typename T2 > Q<1L`_.>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bf1)M>g,O  
      { BGN9, ii  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !W~QT}  
    } 7_KXD#  
} ; 7|Xe&o<n  
L1:nfH&:'  
MF^_Z3GS'  
同样还可以申明一个binary_op i*'Z3Z)  
7LfcF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "-P/jk  
class binary_op : public Rettype v$;@0t:;#  
  { w763 zi{  
    Left l; d+0^u(gc!8  
Right r; YtpRy% R  
public : "T7>)fbu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oPsK:GC`U  
*!w25t  
template < typename T > @`S.@^%7fO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] opto  
      { jQ|:I7y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '$?du~L-  
    } tvGlp)?.  
NJm-%K  
    template < typename T1, typename T2 > I>aGp|4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^&NN]?  
      { F\-Si!~oOz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e}e6r3faz  
    } >Mw'eQ0(y  
} ; n+rM"Gxz  
r8,om^N6  
lH6fvz  
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 AuXs B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jM@?<1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zqf[Z3  
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。 e1UITjy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X8Fzs!L`  
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。。。 $ser+Jt=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IJ_ m  
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) Bzw19S6y  
下面是修改过的unary_op [~)x<=H8{  
^BiP LQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7&foEJ3q  
class unary_op CdL.?^  
  { [,b)YjO~Xd  
Left l; JD*8@N  
  G\ex^&M  
public : ,56;4)cv  
WqQU@sA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (v^Z BM_  
$w/E9EJ)3A  
template < typename T > r^5jh1  
  struct result_1 B`1kGEx .  
  { |vz9Hs$@l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'yr{^Pek  
} ; uY]0dyI  
|'$ l7  
template < typename T1, typename T2 > b i~=x  
  struct result_2 i/*,N&^  
  { h/?6=D{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \0&SI1Yp  
} ; vBoO'l9'M  
y\,f6=%k  
template < typename T1, typename T2 > `{o$F ::(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PIxjM>  
  { qrE0H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J^:n* C  
} P)hi||[  
~},W8\C>  
template < typename T > F 7LiG9H6`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <u0,Fp  
  { n[CoS  
  return OpClass::execute(lt(t)); M*`hDdS  
} c1#+Vse  
n NQ-"t  
} ; 30d#Lq  
g "*;nHI D  
hKN6y%  
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 q3+8]-9|5  
好啦,现在才真正完美了。 N2FbrfNFa  
现在在picker里面就可以这么添加了: `eD1|Go9  
5v|EAjB6o  
template < typename Right > JC2*$qu J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a g;dc  
  { .iT4-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;;Tq$#vd  
} 'RLOV  
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。 N|Habua<Xw  
ArXl=s';s4  
-N# #w=  
=/}X$,@2  
V3uXan_  
十. bind $[z<oN_Q  
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。 Yqj+hC6>,  
先来分析一下一段例子 m&/=&S  
P }Te"Y  
JA6";fl;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ri=+(NKo-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iLtc HpN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "DpKrVuG  
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。 #pA[k -  
我们来写个简单的。 T*+A.G@L"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~Z/7pP+  
对于函数对象类的版本: l$M +.GB<  
j^ EbO3  
template < typename Func > vYnftJK&  
struct functor_trait mi^hvks<  
  { sE9Ckc5  
typedef typename Func::result_type result_type; 4ZI_pf  
} ; N!c gN  
对于无参数函数的版本: e U;jP]FA  
$ $4W}Ug3U  
template < typename Ret > ti9}*8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z<<Tk.65  
  { %VJW@S>j/  
typedef Ret result_type; X| <yq  
} ; Ac\W\=QvB  
对于单参数函数的版本: 88o:NJ}_  
f#OQ (WTJE  
template < typename Ret, typename V1 > z_l. V/G)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~:Mm<*lL%  
  { i!,HB|wQ  
typedef Ret result_type; xZ+]QDKC  
} ; v3-?CQb(  
对于双参数函数的版本: =x H~ww (D  
6N3@!xtpi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ik\S88|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ug&92Hdvy3  
  { TB#N k5  
typedef Ret result_type; Kz[BB@[  
} ; r\xXU~$9v  
等等。。。 ?OsS`)T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j)L1H* S%  
a5V=!OoMk  
template < typename Func > O?E6xc<8  
struct func_return aU(tu2  
  { *h:kmT  
template < typename T > VGZ6  
  struct result_1 gp/YjUH7k8  
  { ikHOqJ-,m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o](.368+4  
} ; /b{HG7i\  
#T"64%dX  
template < typename T1, typename T2 > N-%#\rPq.  
  struct result_2 * nCx[  
  { c<tmj{$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J"&y |; G  
} ; ^:z7E1 ~  
} ; r/Dd& x  
E}$V2ha0zu  
9v~5qv;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [z+x"9l0!  
`qu] Pxk  
template < typename Func, typename aPicker > hdj%|~Fj  
class binder_1 C Z tiWZ  
  { P) 1 EA;  
Func fn;  ?Ib}  
aPicker pk; 4z0L ke  
public : ?Aw3lH#:  
SqqDV)Uih1  
template < typename T > m6MaX}&zv  
  struct result_1 o4~kX  
  { \EI#az=I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xA-jvu9@  
} ; ZNL5({lv  
yVYkuO  
template < typename T1, typename T2 > ? s4oDi|:  
  struct result_2 0b++ 17aV  
  { )X%oXc&C|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u+z~  
} ; j_c+.iET  
OjATSmZ@@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FmI;lVF0j  
Efr3x{ j  
template < typename T > [*HiI=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OG}KqG!n  
  { mz-N{>k  
  return fn(pk(t)); VIg\]%qse  
} !NA`g7'  
template < typename T1, typename T2 > ,qu:<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !gJzg*{u@  
  { PWG;&ma  
  return fn(pk(t1, t2)); 24X=5Aj  
} vHc#m@4o  
} ; eJaUmK:  
dEET}s\  
?i%nMlcc  
一目了然不是么? r?$ &Z^  
最后实现bind ?Cc :)  
@,Jb7V<  
UN(3i(d  
template < typename Func, typename aPicker > A^L?_\e6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u\3ZIb  
  { f1\7vEE,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yxY h?ka  
} Gh iHA9.  
[yF^IlSs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rkIMM,   
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。 S}mm\<=1  
hXTYTbTX  
十一. phoenix D-D #`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2-7Z(7G{ F  
5"uNj<.V  
for_each(v.begin(), v.end(), k.Gl4 x  
( vX 1W@s  
do_ ZQ|gt*  
[ -;ER`Jqs,  
  cout << _1 <<   " , " b=G4MZQ  
] B G5X_s0/  
.while_( -- _1), xD^wTtT  
cout << var( " \n " ) )@,N7Y1h  
) L6x B`E9  
); `GS cRhbh  
6kR -rA  
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: 4v>o%  
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 $>![wZ3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8=pv/o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8W@dtZ,d  
X98#QR#m  
[9J:bD  
template < typename Cond, typename Actor > wBE7Bv45  
class do_while ;Rs.rl>;t/  
  { z6 a,0&;-L  
Cond cd; GI?PGAT  
Actor act; ;/R kMS  
public : e`;t<7*i  
template < typename T > 3l$E8?[Zwi  
  struct result_1 ^8Z@^M&O"  
  { |zh +  
  typedef int result_type; ?0uOR *y'  
} ; @"0uM?_)-  
P*7S3Td  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9p4%8WhJ  
yYM_lobn  
template < typename T > e|JIrOnc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m|lM.]2_  
  { W oWBs)E  
  do *h:D|4oJ(  
    { ^glX1 )  
  act(t); <8*A\&  
  } ovB=Zm  
  while (cd(t)); B_!wutV@  
  return   0 ; 'V1!&Q6  
} WqR7uiCi  
} ; \FVNXU MU  
PP],HB+*[  
Q7L)f71i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^]i" H|(x  
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。 )U]:9)   
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。 Etw~*  
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。 El{r$-}  
下面就是产生这个functor的类: K[*h+YO  
[#IBYJ.6  
#jOOsfH|k  
template < typename Actor > `|&\e_"DE  
class do_while_actor =,O /,2)  
  { Qg[heND  
Actor act; ?vMK'"  
public : p?}f|mQS)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '^e0Ud,  
k]t,q$Vd  
template < typename Cond > &<`-:x12_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; AjG)1  
} ; o T:j:n  
U7jhV,gO4  
zaH 5 Km_j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gAj0ukX5  
最后,是那个do_ EG%I1F%  
w<Zdq}{jO  
E1#H{)G  
class do_while_invoker 0h^uOA; c  
  { hK Fk$A  
public : KuIkul9^%  
template < typename Actor > d8 rBu jT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HJc<Gwm  
  { yq1Gqbh l  
  return do_while_actor < Actor > (act); h] <GTWj  
} C?8PT/  
} do_; keae.6[  
P`7ojXy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J 0&zb'1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JvKO $^  
最后来说说怎么处理break和continue 2XzF k_6H  
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。 BHEs+ e0  
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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