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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )w4i0Xw^C:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]QlgVw,  
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, &s-iie$"@x  
 LhKaqR{  
oSq?. *w<  
2<q>]G-nN  
  class filler >k }ea5+  
  { W US[hx,  
public : TF R8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o<cg9  
} ; L 7VDZCV  
Lyo!}T  
z@Pv~"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ve)P/Zz}^  
e%[0 NVo  
(w[#h9j  
N> 7sG(!'"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  3-~*  
^#( B4l!  
RW-) ({  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1aAY7Dm_&  
R`5g#  
Ms=5*_J2Jk  
{{6D4M|s  
二. 战前分析 +P! ibHfP  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7F5v-/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \1Xr4H u  
o|kiwr}Y  
d4~;!#<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dvAG}<  
  /* --------------------------------------------- */ ;NMv>1fI  
vector < int *> vp( 10 ); =cR"_Z[8X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vmzc0J+3p  
/* --------------------------------------------- */ 'GI| t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \E(^<Af  
/* --------------------------------------------- */ Y1Q240  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a`e'HQ  
  /* --------------------------------------------- */ CM%Rz-c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 57wHo[CJ  
/* --------------------------------------------- */ @ D,]v:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K'Y/0:"*  
R 7h^ @  
{j6$'v)0  
I A%ZCdA;  
看了之后,我们可以思考一些问题: |*/-~5"  
1._1, _2是什么? $d-$dM?R5  
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。 ;kI)j ?  
2._1 = 1是在做什么? \ 5.nr*5  
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。 Cnr=1E=  
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。 w}]BJ<C  
S{m:Iij[;  
wz..  
三. 动工 O3V.4tp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q`'m:{8  
P{L S +.  
[_eT{v2B4  
7Ll? #eun  
template < typename T > 0&u=(;Dr\  
class assignment L +mE&  
  { u6 QW*8b4  
T value; R; w$_1  
public : blLl1Ak  
assignment( const T & v) : value(v) {} w&@zJ[  
template < typename T2 > 2$o#b .  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '>ASr]Q  
} ; 7H*,HZc@=  
=0L%<@yA  
-X_\3J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yEMM@5W)8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lN&+<>a  
d~MY z6"  
QLU <%w:B  
)Tieef*Q~  
  class holder ])G| U A.  
  { ]cv/dY#  
public : 9B![l=Gh  
template < typename T > mU(v9Jpf7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yN)(MmX'1  
  { qRgFVX+vc  
  return assignment < T > (t); 2 FoLJ  
} f[vm]1#  
} ; ,cxe"U  
3-E-\5I  
uF|Up]Z G  
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: e|W;(@$<  
]8R@2L3s  
  static holder _1; mZXtHFMu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *|j4>W\J  
dGj0;3FI%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wuo:PX'/9  
而不用手动写一个函数对象。 R:(i}g<3  
E24SD'|)  
F+*fim'NK  
$m~&| s  
四. 问题分析  3s| :7  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 CS(XN>N  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 PH&Qw2(Sx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 94et ]u%7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [3qH? 2&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 livKiX`  
;du},>T$n  
五. 问题1:一致性 F-b]>3r  
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?| '_V9FWDZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /;w(sU  
z;P#  
struct holder Y>/_A%vQU  
  { ab2Cn|F  
  // Wu<;QY($5  
  template < typename T > =H8FV09x}  
T &   operator ()( const T & r) const =n ,1*  
  { ;+(_stxqV9  
  return (T & )r; DBsoa0w  
} _aOs8#(X  
} ; kppi>!6  
VD@$y^!H  
这样的话assignment也必须相应改动: TfkGkVR  
7g]mrI@  
template < typename Left, typename Right > RCYv2=m>Q  
class assignment L7aVj&xM  
  { I}o} # OJ  
Left l; Yq51+\d  
Right r; B+~ /-3  
public : VpY D/Oj4;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q:Pp'[ RK  
template < typename T2 > Y$"m*0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D&"lu*"tg  
} ; o+x! (  
J ;z`bk^  
同时,holder的operator=也需要改动: w0Nm.=I-   
"0Z /|&  
template < typename T > wMN{9Ce3j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w{dRf!b69  
  { et~D9='E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1hCU"|VH:  
} P2f^]z  
 )sdHJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .TdFI"Yn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CUG"2K9  
@$^4Av-  
return l(rhs) = r; F.aG7  
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。 -N^Ah_9ek  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kiN,N]-V  
5NN;Fw+  
template < typename Tp > PDw+Q  
class constant_t l#T %N@X  
  { !',%kvJI  
  const Tp t; X[tB^`  
public : ZAy/u@qt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v'?o#_La+  
template < typename T > |O>e=HC#q8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Rrry;Hr  
  { _<mY|  
  return t; ?.F^Oi6 u  
} ,4'y(X<R  
} ; [o(!/38"@=  
C@:X9NU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @J 5TDq @  
下面就可以修改holder的operator=了 Yl'8" \HF  
>0ZG&W9  
template < typename T > ke;=Vg|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Tq )hAZ  
  { 286reeN/e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %>9L}OAm  
} " 62g!e}!c  
Z&iW1  
同时也要修改assignment的operator() pL[3,.@WA  
3V^5 4_  
template < typename T2 > }AB_i'C0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u ynudO  
现在代码看起来就很一致了。 `kvIw,c.  
5RWqHPw+  
六. 问题2:链式操作 '-N 5F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #T>?g5I  
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。 oGI'a:iff  
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。 0',buJncV  
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。 Z}vDP^rf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k\SqDmv  
BGj!/E  
template < typename T > B-KMlHe  
struct result_1 v,QvCozOz  
  { )nj fqg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #*y.C[^5{  
} ; n!8W@qhew  
=ca[*0^Z7  
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: D~i5E9s5  
|X XO0  
template < typename T >  *$DD+]2  
struct   ref JtMl/h  
  { V{q*hQd_3  
typedef T & reference; RkF^V(  
} ; d(RMD  
template < typename T > < -W 8  
struct   ref < T &> lo6upir ZX  
  { /\mYXi \  
typedef T & reference; F[jqJzCz  
} ; $vO<v<I'Gb  
`{N0+n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :'f#0ox  
G! zV=p  
template < typename T > }v;@1[.B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C=h$8Q  
  { 1V+a;-?  
  return l(t) = r(t); <3LyNG.  
} 'vhgR2/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9|D!&=8   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :7e2O!zH_  
vy,ER<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {Lk~O)E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GW ?.b_6*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z(:0@5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ii?<Lz  
最后的布局是: bkceR>h%  
                Add Qa5<go{  
              /   \ ` *&*jdq&i  
            Divide   5 3:PBVt=  
            /   \ (NFq/w%  
          _1     3 0X~   
似乎一切都解决了?不。 ?>1AT ==wI  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 KR^lmN  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 fS>W-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: e/6WhFN #  
;? '`XB!  
template < typename Right > Zuo7MR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (i.MxG Dd  
Right & rt) const 8ysU.5S  
  { zg.'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [`Ol&R4k  
} - A x$Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )p~\lM}?d  
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。 Q i&!IG  
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。 ^ W eE%"  
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。 ua/A &XQx  
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。 Y 1rU  
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? $LRvPan`  
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: 8+k\0fmy  
e#:.JbJ:D  
template < class Action > pD9*WKEf*  
class picker : public Action b*',(J94  
  { -m(9*b{h@  
public : MOP/q4j[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MBIt)d@Ix  
  // all the operator overloaded lE78 Yl]  
} ; D?44:'x+-  
\L}Soe'  
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。 M9.jJf  
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: t.t$6+"5We  
M n`gd#  
template < typename Right > Y#V`i K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v,bes[Ik  
  { :XxsDD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b6RuYwHWV0  
} w=vK{h#8  
VU J*\Sg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^GQ+,0Yy  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %E}f7GT 4  
c/DB"_}!a  
template < typename T >   struct picker_maker 3Wa^:8N  
  { |a%&7-;   
typedef picker < constant_t < T >   > result; -|\V'  
} ; @] uvpI!h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vR.=o*!%  
  { W=|sy-N{2  
typedef picker < T > result; kO{A]LnAH  
} ; tV%:sk^d  
1Jg&L~Ws"  
下面总的结构就有了: NYA,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =e=sK'NvD  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 L:nZ_O;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #!wu}nDu  
至此链式操作完美实现。 bCHJLtDQ  
&<2~7?$!  
x ok8  
七. 问题3 J,Du:|3o  
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。 N_(qMW  
k%YvJXL  
template < typename T1, typename T2 > X:+lD58  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FBJw (.Jr  
  { h)fJ2]JW8W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :c[iS~ ~Y  
} .xo#rt9_"=  
i}"Eu< P  
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: %"B+;{y(5  
%MGbIMpY  
template < typename T1, typename T2 > <Dojl #  
struct result_2  =z`#n}v  
  { g\^7Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~3bH2,{L[  
} ; gg $/  
 -i*{8t  
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? f|Dq#(^\  
这个差事就留给了holder自己。 8 :B(}Y4K  
    ZmU7tK  
)RV.N}NU  
template < int Order > M9so3L<N0  
class holder; ;%wQnhg  
template <> P(AcDG6K  
class holder < 1 > 6?\X)qBI  
  { s\&qvL1D  
public : Cn+'!?!d,  
template < typename T > OwRH :l  
  struct result_1 o^HzE;L}  
  { <g9@iUOI  
  typedef T & result; ~Y;_vU  
} ; +9Vp<(  
template < typename T1, typename T2 > Q|T9 tc->  
  struct result_2 $;~  
  { ,F^Rz.  
  typedef T1 & result; cl3@+v1  
} ; vhsHyb  
template < typename T > 5}-e9U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ujb7uho  
  { &\Kp_AR  
  return (T & )r; wP-BaB$_  
} Ek#?B6s  
template < typename T1, typename T2 > #>)OLKP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JSKAlw  
  { eD<Kk 4){  
  return (T1 & )r1; _}G1/`09#  
} A\xvzs.d  
} ; [OTZ"XQLI  
67,@*cK3?J  
template <> jbrx)9Z+%  
class holder < 2 > d9bc>5%-F  
  { !u0|{6U  
public : Fke_ms=I^  
template < typename T > Fkq;Q  
  struct result_1 s}m.r5  
  { dJ/(u&N  
  typedef T & result; svT1b'=\$I  
} ; HzuB.B<  
template < typename T1, typename T2 > 6xfG`7Az  
  struct result_2 bi =IIVlH  
  { v J `'x  
  typedef T2 & result; +#$(>6Zu"{  
} ; i7 *cpNPO  
template < typename T > OsSGVk #Qh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;`p!/9il  
  { uW@o,S0:  
  return (T & )r; *Y!c6eA  
} iD/r8_}  
template < typename T1, typename T2 > Adyv>T9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]E8S`[Vn  
  { =5 zx]N1r  
  return (T2 & )r2; #" 3az8u  
} Z,x9 {  
} ; hp:8e@  
"@h 5 SF  
 oJ<Wh @  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'J0Erk8(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xQKD1#y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @qGg=)T  
W;^bc*a_  
return l(i, j) = r(i, j); XyM?Dc5,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L.]mC !  
r]0UF0#  
  return ( int & )i; 6Eu&%`  
  return ( int & )j; ":o1g5?  
最后执行i = j; A \6Q*VhK  
可见,参数被正确的选择了。 C6"bGA  
Q302!N  
[;]@PKW?w  
@|2}*_3\  
1V@\L|Y  
八. 中期总结 <;?&<qMo,P  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: [H3~b=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N$j I&SI?}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _z3Hl?qk=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Vu6p l  
hVfiF  
T21SuM  
M~G1ZB  
F[ Itq  
\sy;ca)[6g  
九. 简化 .%@=,+nqz  
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。 ^z[-pTY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &<u pjb  
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: kRk=8^."By  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 10/N-=NG18  
  +-*/&|^等 D4"](RXH  
2. 返回引用。 y %k`  
  =,各种复合赋值等 ,H3C\.%w\  
3. 返回固定类型。 !n`ogzOh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @UO=)PxN3  
4. 原样返回。 "~h.u  
  operator, #"M 'Cs  
5. 返回解引用的类型。 |U_48  
  operator*(单目) C { }s  
6. 返回地址。 NVnKgGlHgd  
  operator&(单目) 7p?6j)rj  
7. 下表访问返回类型。 zXB]Bf3TH  
  operator[] '_n{+eR74  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i\S } aCm  
  operator<<和operator>> ?l_>rSly5  
HrA6wn\O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 JlsRP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b; SFnZa8  
i3.8m=>  
template < typename Left > dXh@E 7  
struct value_return DytOS}/^9  
  { +q]  
template < typename T > fB5Bh;K  
  struct result_1 Vgs( feGs  
  { 9p!V?cH#8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g1\4Jb  
} ; %E7+W{?*1  
k@5,6s:  
template < typename T1, typename T2 > .2hQ!)+  
  struct result_2 q[]!V0Ek10  
  { ~?vm97l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RR:m <9l  
} ; !^ 6x64r  
} ; 3V`K^X3  
zQ {g~x  
%^"Tz,f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0$,Ag;"^?  
d@"eWvnlZ  
下面我们来剥离functor中的operator() +byw*Kk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wC BL1[~C  
>qx~m>2|8]  
return l(t) op r(t) ~0fT*lp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]t1)8v2w>  
return op l(t) NV;5T3  
return op l(t1, t2) 5v~Y>  
return l(t) op tZa)sbz  
return l(t1, t2) op 5vY h~|  
return l(t)[r(t)] )1j~(C)E8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PZpwi?N  
+M@G 8l  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )X\.Xr-6q  
单目: return f(l(t), r(t)); N)  {  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S M987Y!B  
双目: return f(l(t)); ItKwB+my  
return f(l(t1, t2)); *8/Q_w  
下面就是f的实现,以operator/为例 wXZ.D}d  
/~7H<^}  
struct meta_divide A>>@&c:(  
  { (L|SE4  
template < typename T1, typename T2 > *&UVr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u{H,i(mx?  
  { U]hQ#a+  
  return t1 / t2; +@%9pbM"z  
} ":7cZ1VN2  
} ; /GM-#q a  
EemKYcE@Nr  
这个工作可以让宏来做: &O0+\A9tP  
a4`@z:l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]N=C%#ki!  
template < typename T1, typename T2 > \ jI;bVG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .[2MPjg  
以后可以直接用 ?]9uHrdsN}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~g|e?$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 mZ/B:)_  
(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。。。) lBG* P>;  
f!LZT!y  
Vg \-^$  
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<mv9U(  
:-"J)^V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o4~ft!>  
class unary_op : public Rettype #mkr]K8A4  
  { R@VO3zsW  
    Left l; -'}iK6  
public : GE5@XT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )&R;!#;5  
LG<lZ9+y  
template < typename T > /$eEj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [tD*\\IA  
      { IB!Wrnj?  
      return FuncType::execute(l(t)); |%RFXkHS  
    } f2yv7t T   
C>K/C!5?  
    template < typename T1, typename T2 > :X4\4B*~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .9^;? Ts  
      { wj'iU&aca  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vq5I 2  
    } SD.ze(P  
} ; l&|{uk  
= oh6;Ojt  
Y 4714  
同样还可以申明一个binary_op [ThzLk#m  
S~TJF}[k^6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ix#  
class binary_op : public Rettype F Q k;  
  { -{7N]q)}  
    Left l; 4xYo2X,B  
Right r; Bhs`Y/Ls-  
public : Q-au)R,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eoL)gIM%  
8n:D#`K  
template < typename T > C=b5[, UCB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A+}4 N%kh  
      { f7W=x6Z4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $I/p6  
    } tV,zz;* Oe  
vOj$-A--qU  
    template < typename T1, typename T2 > w[+!c-A:H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lxz %b C@  
      { *&PgDAQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jCl[!L5/1  
    } s-ou;S3s  
} ; >I!(CM":s$  
( 0h]<7  
fE:2MW!)*  
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^]~NP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :ox CF0Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h P1|l  
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。 I|5OCTu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w '"7~uN  
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。。。 Zk[#B UA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h`Mf;'P  
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) [~o3S$C&7  
下面是修改过的unary_op QM]^@2rK2  
'8JaD6W9S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y*D 8XI$  
class unary_op W{h7+X]Y  
  { D5p22WY  
Left l; !v`=EF.  
  ex1ecPpN  
public : 6\K)\  
h CiblM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pDLo`F}A  
t]ZSo-  
template < typename T > 0{yx*}.  
  struct result_1 r:cUAe7#  
  { 1}pR')YL[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D4|_?O3 |m  
} ; 9wC; m:  
;'p'8lts  
template < typename T1, typename T2 > ;D1IhDC  
  struct result_2 q|l|gY1g)  
  { {V8Pn2mlo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UPYM~c+}  
} ; OOCeZ3yF(  
nM`)`!/  
template < typename T1, typename T2 > #<o#kJL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1|VJND  
  { ||V:',#,W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ob{pQx7  
} :m\KQ1sq  
X d6y7s  
template < typename T > y6/X!+3+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tp<VOUa  
  { d eg>m?Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); f#5JAR  
} b5Pn|5AVj  
>gl.(b25C  
} ; {76!  
tOw 0(-:iq  
~|rkt`8p  
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 o3=kF  
好啦,现在才真正完美了。 u*{ _WL[(  
现在在picker里面就可以这么添加了: "tM/`:Qp  
+0Gep}&z.  
template < typename Right > dI-5%Um  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `qTY  
  { ]aNnY?qW5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aTsfl  
} )*ckJK  
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。 Q8y|:tb$Y  
\]xYV}(FO  
wVDB?gy%#  
7h1gU  
]'(7T#  
十. bind s~ A8/YoU}  
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。 <q\) o_tH  
先来分析一下一段例子 Ib!rf:  
.A)Un/k7  
UUu-(H-J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} od*Z$Hb>'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j#t8Krd] "  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '-33iG  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Wxau]uix  
我们来写个简单的。 W'h0Zg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Wx$q:$h@q  
对于函数对象类的版本: ApYud?0b  
D1~x  
template < typename Func > F*t_lN5{  
struct functor_trait ([b!$o<v  
  { ;+34g6  
typedef typename Func::result_type result_type; ) Zo_6%  
} ; 917 0bmr  
对于无参数函数的版本: 8<g#$(a_E  
[ []SkLZHg  
template < typename Ret > dP7Vs a+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5b1uD>,;y  
  { E\~ KVn  
typedef Ret result_type; E? eWv)//  
} ; |F@xwfgb  
对于单参数函数的版本: br;H8-   
cPsn]U  
template < typename Ret, typename V1 > Ldhk^/+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X";Z Up  
  { hMeqs+  
typedef Ret result_type; 9/ 1+BQ  
} ; ,ah*!Zm.kk  
对于双参数函数的版本: =K[yT:  
<=/hi l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KU(&%|;g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :J&oX <nF^  
  { MH\dC9%p  
typedef Ret result_type; `mJ6K&t$<  
} ; uZKr  
等等。。。 E4/Dr}4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mNTzUoZF'@  
;$wVu|&  
template < typename Func > 2uW; xfeY  
struct func_return 3bH'H*2  
  { N<VJ(20y  
template < typename T > Cnh \%OW  
  struct result_1 "]Xc`3SM  
  { Ai3*QX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lX4 x*  
} ; Iit; F  
. 3T3E X|G  
template < typename T1, typename T2 > UySZbmP48  
  struct result_2 `+:`_4  
  { S;#'M![8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RMu~l@  
} ; JP [K;/  
} ; )1`0PJoHE  
m~0/&RA  
E{P|)`,V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n9ej7oj  
p6!x=cW  
template < typename Func, typename aPicker > 1^JS Dd  
class binder_1 [5Mr@f4I  
  { ,(^*+G.i  
Func fn; sWnLEw  
aPicker pk; jasy<IqT!{  
public : BuXqd[;K%  
T!)(Dv8@F  
template < typename T > q(W3i^778  
  struct result_1 *#+An<iT ;  
  { Ry6@VQ"NLb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $suzW;{#  
} ; V/9!K%y  
uiR8,H9*M  
template < typename T1, typename T2 > &E5g3lf  
  struct result_2 |z^^.d~a0  
  { 0*{%=M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R%[ c;i  
} ; 8$Y9ORs4  
R.yvjPwJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Em~>9f ?Q(  
_L=h0H l  
template < typename T > O)r4?<Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L$M9w  
  { IyG}H}  
  return fn(pk(t)); *VxgARIL  
} 3AN/ H  
template < typename T1, typename T2 > n,WqyNt*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yr[\|$H5  
  { GC}==^1  
  return fn(pk(t1, t2)); 4 "'~NvO  
} PB\x3pV!}  
} ; Z4 =GMXj  
&&>ekG 9@  
40m-ch6Q  
一目了然不是么? ;>7De8v@@  
最后实现bind {F.[&/A  
ln dx"prW  
]N F[>uiW  
template < typename Func, typename aPicker > P( 8OQL:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k@W1-D?  
  { BLD gt~h#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =Jb>x#Y  
} -e:`|(Mo  
XlR@pr6tw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l2Rb\4  
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。 yD}B%\45  
;uP:"k  
十一. phoenix *gWwALGo5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wI/iuc  
eehb1L2(b  
for_each(v.begin(), v.end(), )\$|X}uny&  
( R8'RA%O9J  
do_ 0n{=%Q  
[ * 0=j?~&  
  cout << _1 <<   " , " brUF6rQ  
] (SAs-  
.while_( -- _1), fI|Nc  
cout << var( " \n " ) i=2N;sAl  
) $ (x]  
); )l DD\J7  
},-H"Qs  
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: }@d@3  
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 wk_@R=*(\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e+fN6v5pU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^^ixa1H<  
j?4qO]_Wx+  
6.yu-xm  
template < typename Cond, typename Actor > G]&qx`TBK  
class do_while AFwdJte9e  
  { :Zw2'IV  
Cond cd; a9Zq{Ysj  
Actor act; {E|$8)58i  
public : 88$8d>-  
template < typename T > V(!V_Ug9.  
  struct result_1  _6vW F  
  { sK?twg;D*|  
  typedef int result_type; inp7K41  
} ; /Lr.e%  
NC6&x=!3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >Cq<@$I2EB  
(X*^dO  
template < typename T > kb!%-k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QQc -Ya!v  
  { }W^A*]X  
  do J\=*#*rJ1  
    { SiN0OB  
  act(t); M x" \5i  
  } ) Hr`M B  
  while (cd(t)); mgU<htMr1  
  return   0 ; 5~DJWi,  
} /&J T~M  
} ; %JTpI`  
q{x8_E!L  
4Ftu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,zY{  
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。 :NTO03F7v  
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。 p!AAFmc  
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。 (A.C]hD  
下面就是产生这个functor的类: Pr C{'XDlU  
v4 E}D  
7tCw*t$  
template < typename Actor > < I``&>  
class do_while_actor SUK?z!f <i  
  { VuZr:-K/  
Actor act; NDokSw-  
public : buHJB*?9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vW@=<aS Z  
E' uZA  
template < typename Cond > kD"{g#c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )0k53-h&  
} ; E92-^YY  
z`b,h\  
<(!:$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ql~J8G9  
最后,是那个do_ b%c9oR's^  
f* wx<  
Yx`n:0  
class do_while_invoker u)Whr@m  
  { xN'I/@ kb  
public : &BSn?  
template < typename Actor > RT8 ?7xFc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const akTk(  
  { Rf% a'b  
  return do_while_actor < Actor > (act); + >!;i6|  
} xD=csJ'(  
} do_; /dIzY0<aO  
|k9 C/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #[[ en  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g 0E'g  
最后来说说怎么处理break和continue /g.U&oI]D  
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。 \GU<43J2uo  
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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