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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -f=hL7NW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $(U|JR@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ig{5 ]wZ(  
-s"lW 7N^  
}__+[-  
A$cbH.  
  class filler _L":Wux  
  { bSfQH4F  
public : "Cb<~Dy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6tguy  
} ; F04Etf 2k  
R8l9i2  
xJCpWU3wM  
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: )w-?|2-w5  
CCV~nf  
C#>C59  
tUQ)q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wG O)!u 4  
c3##:"wr  
.E&~]<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kns]P<g  
|+;"^<T)l  
Fm "$W^H  
8*wI^*Q  
二. 战前分析 e+wd>iiB  
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。 zu#o<6E{  
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 / <p HDY  
0N.*c  
_q 8m$4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @^O ww(I  
  /* --------------------------------------------- */ N"TD$NrK\  
vector < int *> vp( 10 ); '#PT C,0UJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YbKW;L&Ff  
/* --------------------------------------------- */ a0R]hENC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PJ{.jWwD  
/* --------------------------------------------- */ _Gu ;U@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &,zeBFmc  
  /* --------------------------------------------- */ /!hW6u5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $Tg$FfD6&  
/* --------------------------------------------- */ ;QYK {3R?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q)*0G*  
ArY'NE\Htt  
'' 6  
4rm/+Zes  
看了之后,我们可以思考一些问题: F~1R.r_Lu  
1._1, _2是什么? scdT/|(U$  
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。 &>o)7H];  
2._1 = 1是在做什么? :R)IaJ6)  
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。 E' Bt1 u  
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。 . fIodk  
H|Ems}b  
isjkfl-!  
三. 动工 ]l%j>Vb!L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k;sUDmrO  
@UKd0kxPN{  
C1=[\c~jw  
SpgVsz  
template < typename T > cnR>)9sX  
class assignment -LyIu#  
  { ze- iDd_y  
T value; B !XT:.+  
public : }49?Z3  
assignment( const T & v) : value(v) {} {)mlXo(On  
template < typename T2 > ,O}zgf*H;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 157X0&EX  
} ; nMhc3t  
.qZ<ROZ  
b|NEU-oy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y3[@(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment + '`RJ,K+[  
CVm*Q[5s"  
R:Lu)d>=  
9cLKb  
  class holder 4Xz|HU?  
  { _#+i;$cO-X  
public : 'Gk|&^  
template < typename T > D<MtLwH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &b_duWs  
  { "k.<"pf  
  return assignment < T > (t); jzQgD ed ]  
} 6vDgM fw  
} ; E~B LY{3:  
KnuqU2< {  
[(C lvGx  
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: KLX>QR@  
}5K\ l  
  static holder _1; =6Z 1yw7s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [lf[J&}X  
m\(a{x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wegBMRQVp  
而不用手动写一个函数对象。 zIu1oF4[  
H_{Yr+p  
N67m=wRx  
FX{Sb"  
四. 问题分析 gY%-0@g  
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。 )lZb=t  
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。 %EuSP0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Pu=YQ #F'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J? C"be=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FGC[yz1g:  
Ae"B]Cxb_X  
五. 问题1:一致性 F J)la9  
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?| avQwbAh[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R8HFyP  
+p2)uXqW  
struct holder .L}ar7  
  { WaYT\CG7y  
  // zQ6otDZx  
  template < typename T > k]Yd4CC2  
T &   operator ()( const T & r) const E11"uWk`  
  { CGQ`i  
  return (T & )r; % 74}H8q_z  
} k3&Wv  
} ; ;aSEv"iWX  
K#>B'>A\  
这样的话assignment也必须相应改动: #(OL!B  
bS*9eX=K  
template < typename Left, typename Right > 8"+Kz  
class assignment L!\I>a5C0G  
  { ;X8eZQ  
Left l; #jQITS7  
Right r; a$ Z06j  
public : =cxjb,r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [L:,A{rve  
template < typename T2 > ,+ WDa%R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /0A}N$?>:  
} ; V[#jrwhA  
:p89J\  
同时,holder的operator=也需要改动: _f/6bpv  
>y5~:L  
template < typename T > ct`89~"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [j) :2  
  { =m UtBD.;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A," u~6Bn  
} {a(TT)d  
$. Ih-  
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。 {<V{0 s%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U<zOR=_  
PAJt M  
return l(rhs) = r; rAgb<D@,H  
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。 tks1*I$S<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &4LrV+`$V  
yTv#T(of  
template < typename Tp > @,$>H 7o  
class constant_t wtK+\Qnb  
  { NOQM:tBO>  
  const Tp t; ZjWI~"]  
public : />H9T[3=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} up1kg>i%"  
template < typename T > t\ ym4`"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :M3Fq@w=  
  { F.4xi+S_  
  return t; C-&\qAo?<:  
} +Y-Gp4"  
} ; o!:   
u{J$]%C   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F8nR.|  
下面就可以修改holder的operator=了 W2'u]1bs  
`KB;3L  
template < typename T > 6YNd;,it>p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L\a G.\  
  { voiWf?X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )m|)cLT&  
} f]Xh7m(Gh  
H>X:#xOA_  
同时也要修改assignment的operator() Dc2H<=];  
-a !?%  
template < typename T2 > y2cYRHN[X}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uWkW T.>$  
现在代码看起来就很一致了。 !ap}+_IA7^  
;ry~x:7L7  
六. 问题2:链式操作 Pd)mLs Jg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JD9)Qelw^$  
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。 @cukoLAn  
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。 ]V^ >aUlj  
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。 8u6*;*o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G0)}?5L1J  
1aDx 6Mq  
template < typename T > I;FHjnn(  
struct result_1 EV/DJ$C }  
  { u^, eHO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?L x*MJZ  
} ; W^k95%zBM  
7_HFQT1.N  
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: f}=>c|Do  
Q WcQtM  
template < typename T > Zjd9@  
struct   ref T\q:  
  { A`71L V%  
typedef T & reference; >P@g].Q-  
} ; Lcb5^e?'Q  
template < typename T > ^,}1^?*  
struct   ref < T &> zcGmru|k  
  { f\xmv|8  
typedef T & reference; iSbPOC7  
} ; ||D PIn]  
!y+uQ_IS@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x n?$@  
>jz9o9?8  
template < typename T > *+(rQ";x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %tB7 &%ut  
  { R#HVrzOO|T  
  return l(t) = r(t); ^p)#;$6b  
} 8wV`mdKN  
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。 'h R0JXy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GHY+q{'#V_  
ZmI0|r}QbY  
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 K @RGvP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DQ<4`wEM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nr&bpA/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ijP `fM8  
最后的布局是: Fs"i fn0  
                Add ?zex]!R  
              /   \ 9fm9xTL  
            Divide   5 >v2/0>U  
            /   \ D%L^[|)c\s  
          _1     3 __!LTpp  
似乎一切都解决了?不。 D6-R>"}  
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。 ,oykOda:|  
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。 (@->AJF1\  
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: I3HO><o f  
)pSA|Qt N  
template < typename Right > kM J}sS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $GP66Ev  
Right & rt) const j"K^zh  
  { C#-HWoSi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }{y)a<`  
} EHN(K-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^"<x4e9+j  
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。 'Lq+ONX5  
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。 aVCPaYe^  
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。 yIhPB8QL  
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。 s]]lB018O\  
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? ;4l8Qg 7  
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: 9 ,:#Q<UM  
k@ <dru  
template < class Action > BmKf%:l}  
class picker : public Action P -NR]f  
  { p#).;\M   
public : rY 6x):sC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D=Q.Q  
  // all the operator overloaded >$7x]f  
} ; hr;^.a^  
%N)B8A9kh  
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。 ]DKRug5  
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: 9}%$j  
Q,:{(R  
template < typename Right > ^3[_4av  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v^ "qr?3V  
  { BBM[Fy37!}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,`JYFh M  
} $33E-^  
 $TfB72  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (?m{G Q  
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。 &#L C'  
(>vyWd]  
template < typename T >   struct picker_maker O 2-n-  
  { 6#7hMQ0&;O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; md*U  
} ; ,VS(4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )7 q"l3e"u  
  { bn )1G$0|  
typedef picker < T > result; k:I,$"y4  
} ; OHi.5 (  
+}O -WX?  
下面总的结构就有了: #B<EMGH  
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。 Kf1J;*i|\  
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。 {;DAKWm@T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gu3iaM$W  
至此链式操作完美实现。 Mh*r)B~%[  
||JUP}eP  
4XNheP;b  
七. 问题3 x(._?5  
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+/`l*  
 Z/%FQ  
template < typename T1, typename T2 > & ?xR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gsv<Rjj:  
  { lhHH|~t0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M#; ks9  
} 0CX,"d_T,  
]o8]b7-  
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: & y5"0mA  
yI 2UmhA  
template < typename T1, typename T2 > 3l%Qd<  
struct result_2 5afD;0D5TI  
  { Sp492W+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xd=KBB[r?  
} ; gzIx!sc  
9T;4aP>6j#  
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? lhKn&U  
这个差事就留给了holder自己。 Hl`OT5 pNf  
    `*Yw-HL  
UB.1xcI  
template < int Order > |]4!WBK  
class holder; rz@q W2  
template <> &J)<1!|  
class holder < 1 > _;B wP  
  { )[ A-d(y=  
public : (iX8YP$%  
template < typename T > H"FK(N\  
  struct result_1 *{3d+j/?/  
  { lG)wa  
  typedef T & result; QQBh)5F  
} ; QkBw59L7  
template < typename T1, typename T2 > J-hJqR*;K  
  struct result_2 Jqj!k*=/  
  { g%&E~V/g$  
  typedef T1 & result; >E>yA d  
} ; mY.v:  
template < typename T > 1Z) Et,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8cG?p  
  { G IN|cv=  
  return (T & )r; #B;P4n3  
} ~Jk& !IE2  
template < typename T1, typename T2 > ,B[j{sE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tw_o?9  
  { 7q+D}+ Xf  
  return (T1 & )r1; 1(gs({  
} 7v*gwBH  
} ; TI'v /=;)  
=vbG'_[7  
template <> dymq Z<  
class holder < 2 > .\ ;'>qy  
  { UJL2IF-x  
public : 1uAjy(y  
template < typename T > +nE>)ZH  
  struct result_1 _#u\ar)  
  { f' ?/P~[  
  typedef T & result; Q#\Nhc  
} ; n9'3~qVZ  
template < typename T1, typename T2 > t>[W]%op  
  struct result_2 V`y^m@U!  
  { VHxBs  
  typedef T2 & result; ^.6[vmmq  
} ; Nap[=[rv  
template < typename T > ; ~pgF_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~[HzGm%  
  { wtw=RA  
  return (T & )r; w"v!+~/9  
}  r{;NGQYs  
template < typename T1, typename T2 > yp#!$+a}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PMfW;%I.  
  { $ln8Cpbca  
  return (T2 & )r2; ib=)N)l  
} Dh8ECy5k<*  
} ; gQ_<;'m)2  
)2&3D"V  
tm+*ik=x|  
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> >。 pey=zR!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G?s9c0f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o;$xN3f,  
'JOUx_@z  
return l(i, j) = r(i, j); ;7'O=%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $Zu?Gd?  
Ymz/:  
  return ( int & )i; gJQ#j~'  
  return ( int & )j; :W.H#@'(  
最后执行i = j; [Fl_R[o  
可见,参数被正确的选择了。 )9hqd  
WC#6(H5t$  
V&*IZt&  
,8e'<y  
`HX:U3/  
八. 中期总结 duaF?\vv  
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: rfqwxr45h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pk;\^DRC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `D4Wg<,9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /j~~S'sw  
AY /9Io-  
.KrLvic  
?2]fE[SqY  
rtj/&>  
39v Bsc  
九. 简化 QP (0  
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。 y98FEG#S}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (VeK7cU  
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: ^&qK\m_A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,b*?7R  
  +-*/&|^等 cibl j?"Wi  
2. 返回引用。 |p:4s"NT  
  =,各种复合赋值等 bf_ > ?F^  
3. 返回固定类型。 t%:7W[_s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P T;{U<5  
4. 原样返回。 3"h*L8No  
  operator, ~<[+!&<U  
5. 返回解引用的类型。 =-r"@2HBq  
  operator*(单目) y!b2;- Dp  
6. 返回地址。 I~&*^q6 |  
  operator&(单目) 2P"643tz  
7. 下表访问返回类型。 LKM018H>  
  operator[] JWNN5#=fQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W Z'<iI  
  operator<<和operator>> >V"{]v  
9<gW~ 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。 //&3{B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c8&3IzZ  
?MH=8Cl1w  
template < typename Left > `i`P}W!F  
struct value_return w|f+OlPXq  
  { y!b"Cj  
template < typename T > f)Qln[/  
  struct result_1 \@@G\\)er  
  { "yu{b]AU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A[l )>:  
} ;  "9;  
HxO+JI`'3  
template < typename T1, typename T2 > A?MM9Y}K  
  struct result_2 Ichg,d-M-K  
  { Zz0er|9]Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  zK6w0  
} ; q /JC\  
} ; 9C7Npf?~M  
R>bg3j  
mnA_$W3~I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Bl+\|[yd  
uuM1_nD[  
下面我们来剥离functor中的operator() sVh)Ofn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I#OZ:g^  
}ILBX4c  
return l(t) op r(t) 2hHRitt36  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I bD u+~)  
return op l(t) tR!C8:u  
return op l(t1, t2) "]eB2k_>  
return l(t) op kX L0  
return l(t1, t2) op cxR.:LD}  
return l(t)[r(t)] n.l#(`($4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;-3&yQ7N)  
o33t~@RX  
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: w[GEm,ZC  
单目: return f(l(t), r(t)); Zq 4%O7%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AWcbbj6Nd  
双目: return f(l(t)); #x.v)S  
return f(l(t1, t2)); 6.]~7n  
下面就是f的实现,以operator/为例 H'i\N?VL  
9wx]xg4l"  
struct meta_divide AJ\gDjj<  
  { Y2VfJ}%Q  
template < typename T1, typename T2 > Tf#Op v)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ./I?|ih  
  { u0W6u} 4;  
  return t1 / t2; #H6YI3 `G  
} )xVf3l pQ  
} ; lW"0fZ_x'E  
~C{:G;Iy0  
这个工作可以让宏来做: VP!4Nob  
S:z|"u:+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >$ZhhM/} J  
template < typename T1, typename T2 > \ Tv#d>ZSD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZY<R Nwu  
以后可以直接用 jTS8 qu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k;cIEEdZD  
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 |dxWO  
(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。。。) k9eyl)  
?$`kT..j,u  
\dQc!)&C9  
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 3^P;mQ$p1  
@:im/SE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 53hX%{3  
class unary_op : public Rettype &B5&:ib1D  
  { `a52{Wa  
    Left l; R?1Z[N  
public : o~'p&f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^Zvb3RJg  
a=W%x{  
template < typename T > '`;=d<'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z'A 3\f   
      { yMdu Zmkc  
      return FuncType::execute(l(t)); dA~_[x:Z  
    } u"zR_CzYc  
%KVmpWku  
    template < typename T1, typename T2 > or#] ![7N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JFI*Pt;X9  
      { sPc}hG+N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vw>(JCR  
    } Z;N3mD+\ye  
} ; .RmFYV0,  
sf$hsPC^  
Y;R,ph.a  
同样还可以申明一个binary_op GPni%P#a@0  
ts<\n-f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rV\G/)xL  
class binary_op : public Rettype }8AH/  
  { kxJs4BY0  
    Left l; 0e&&k  
Right r; 5=*i!c _m  
public : <#8}![3Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <}RD]Sc$1  
HY_>sD  
template < typename T > CF3x\6.q}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \A^8KVE!  
      { (Zx--2lc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q~#>MB}".  
    } q{V e%8$"  
/t`|3Mw  
    template < typename T1, typename T2 > e<uf)K=(C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0,-]O=   
      { X9PbU1o;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @-K[@e/uwy  
    } ;HAvor=?  
} ; Q\zaa9P  
%7 -(c  
hlre eXv  
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 )n"0:"Ou  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2u-J+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .h4NG4FIF  
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。 ,){#J"W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c|3oa"6T>  
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。。。 iOIq2&sV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4<tbZP3/6)  
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) rRe^7xGe7  
下面是修改过的unary_op s[a\m,  
"c} en[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CT_tJ  
class unary_op v6DjNyg<x  
  { >l8?B L  
Left l; S]=.p-Am  
  tq,^!RSbZ  
public : ] 7[#K^  
VOC$Kqg;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SFh<>J^ 0a  
ez9F!1  
template < typename T > ;F- mt(Y  
  struct result_1 prt(xr4@  
  { 5nBJj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o "0 ~  
} ; 1P"{TMd?  
&,8Qe;  
template < typename T1, typename T2 > \IC^z  
  struct result_2 Bx\ o8k  
  { |5`ecjb.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \ :s%;s51  
} ; IO&U=-pn&  
>Vx_Xv`Jwb  
template < typename T1, typename T2 > ud(0}[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F{QOu0$cA4  
  { z &P1C,n)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yogL8V-^4  
} x0%m}P/  
8EkzSe  
template < typename T > d0}(d Gl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K"t?  
  { NAtDt=  
  return OpClass::execute(lt(t)); ID`C  
} >`&2]Wc)  
)N~ p4kp  
} ; j 7:r8? G  
\z2y?"\?  
#>KiX84  
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 NwOV2E6@OW  
好啦,现在才真正完美了。 xv2c8g~vD  
现在在picker里面就可以这么添加了: @,= pG  
,J+L_S+B~  
template < typename Right > 9XQE5^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q5dqn"?  
  { P-[})Z=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QsxvA;7%  
} NTX0vQG  
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。 kl~/tbf  
yU/?4/G!  
ct|0zl~  
{*n<A{$[ m  
[G|(E  
十. bind B%u[gNZ  
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。 +J{ErsG?6P  
先来分析一下一段例子 1E||ft-1i*  
XRkUv>Yk  
q,#s m'S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G Wa6FX:/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 " 1a!]45+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Hc<@T_h+2  
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。 /d6Rd l`w  
我们来写个简单的。 *XWu)>*o  
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{w^ cT_Q  
对于函数对象类的版本: GTfM *b  
aj|PyX3P:  
template < typename Func > S]%,g%6i  
struct functor_trait Bca$%3M  
  { @}R y7H0O  
typedef typename Func::result_type result_type; |6?s?tC"u  
} ; xc @$z* w  
对于无参数函数的版本: '3^qW  
>Ho=L)u  
template < typename Ret > RuVk>(?WK%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "8ZV%%elp  
  { [~|k;\2 +  
typedef Ret result_type; 03|nP$g  
} ; xjnAK!sD  
对于单参数函数的版本: s}Go")p<:  
9?hF<}1XH}  
template < typename Ret, typename V1 > tvVf)bbz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H!}L(gjEG  
  { z}-R^"40  
typedef Ret result_type; D}}?{pe  
} ; >*O5Ry:4  
对于双参数函数的版本: d)biMI}<5  
{Y-'i;j?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kk<%VKC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qHe H/e%`V  
  { '^WR5P<8c  
typedef Ret result_type;  (t5y$b c  
} ; }yrs6pQ  
等等。。。 iNi1+sm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LzLJ6A>;R  
]Z\W%'q+  
template < typename Func > l}-k>fug  
struct func_return ziO(`"v  
  { fX,O9d$  
template < typename T > WW3Jxd  
  struct result_1 A_ &IK;-go  
  { %YF /=l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {_.(,Z{  
} ; mMZrBz7r  
X#0yOSR  
template < typename T1, typename T2 > 5M'cOJ  
  struct result_2 9cN@y<_I  
  { $4ZV(j]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; By!u*vSev  
} ; ,3}+t6O"  
} ; +&f_k@+  
,Iz9!i J"  
tGl|/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v_%6Ly  
q3/4l%"X  
template < typename Func, typename aPicker > yr>J^Et%_  
class binder_1 p}!)4EI=  
  { 5z3WRg  
Func fn; IRk)u`  
aPicker pk; j?$B@Zk  
public : rDwd!Jet  
[{xY3WS  
template < typename T > 6.45^'t]  
  struct result_1 <=%[.. (S  
  { yRyRH%p)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7u^wO<  
} ; bL0]Yuh  
~MB)}!S:  
template < typename T1, typename T2 > /#: *hn  
  struct result_2 ]x8Y]wAU&{  
  { +U,t*U4,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ] X]!xvN@  
} ; B&59c*K  
Z \ @9*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zSsBbu:  
LR#.xFQ+  
template < typename T > zn= pm#L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9%ct   
  { m^ar:mK@  
  return fn(pk(t)); @pv:uON\  
} Qz{Vl> "  
template < typename T1, typename T2 > BSSehe*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .uX(-8n ~  
  { ~v/` `s  
  return fn(pk(t1, t2)); (kK8 OxfF  
} *Z.{1  
} ; Fv/{)H<:y  
(qc <'$o  
oliVaavj  
一目了然不是么? 13 JG[,w  
最后实现bind v\!Cq+lFML  
Edh9=sxL  
{nA+-=T  
template < typename Func, typename aPicker > ~KGE(o4p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T=V{3v@zs  
  { $[cB6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UDcr5u eKn  
} y}U'8*,  
K|~ !oQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {t0!N]'  
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。 +dq2}gM  
'X&"(M  
十一. phoenix yl' IL#n]r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5c%Fb :BW=  
h= YTgJ  
for_each(v.begin(), v.end(), <R2SV=]Sq#  
( J$jLGy&'  
do_ n3/ Bs  
[ l_ x jsu  
  cout << _1 <<   " , " 1dp8'f5^  
] PDgZb  
.while_( -- _1), O6-';H:I]L  
cout << var( " \n " ) :u@ w ;  
) v,rKuvc'  
); $'*{&/@  
_Eq,udCso  
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: 5|bfrc  
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 ~ U8#yo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9K&YHg:1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )r*F.m{&:  
1Nv qtVC  
<Fl.W}?Q}  
template < typename Cond, typename Actor > B~< bc  
class do_while y?}<SnjP:  
  { a)+*Gf7?  
Cond cd; gK *=T  
Actor act; 5X]f}6kT  
public : XL1x8IB  
template < typename T > VeFfkg4  
  struct result_1 ct(euPU  
  { 6@(o8i   
  typedef int result_type; +'[*ikxD=g  
} ; OCqknA  
5HAAaI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /b4>0DXT5  
li')U  
template < typename T > {t'SA]|g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \4OU+$m  
  { h2+"e# _  
  do eVbT<9k  
    { e5n"(s"G*[  
  act(t); +rrA>~  
  } {FN4BC`3+  
  while (cd(t)); G)3r[C^[k  
  return   0 ; jR3mV  
} NPE 4@c_a@  
} ; \)g}   
A4L.bBl  
=G 'c%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;Q5o38(  
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。 UD2 l!)rW  
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。 _*t75e$-  
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。 H5gcP11r  
下面就是产生这个functor的类: xWWVU}fd1  
`Z2-<:]6&a  
,;h}<("q  
template < typename Actor > X4bZ4U*  
class do_while_actor ?*QL;[n1  
  { AY9#{c>X  
Actor act; leXdxpc  
public : 1l}fX}5%I;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d=HD! e  
niPqzi  
template < typename Cond > yyVE%e5nl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CSFE[F63  
} ; ?IiFFfs  
A;;OGJ,!\  
}hc+ENh  
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.a{,d  
最后,是那个do_ soB_j  
a{}8030S  
BL\H@D  
class do_while_invoker p<RIvSqM  
  { BDi+ *8  
public : z Hl+P*)  
template < typename Actor > mP +H C)2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %L  nG^L  
  { kxY9[#:<fB  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ht~YSQ~:y  
} A(JgAV1{  
} do_; Qer}eg`R  
gp^xl>E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )Y=ti~?M(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }A<fCm7  
最后来说说怎么处理break和continue  7"])Y  
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。 1=jwJv.^/  
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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