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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $*H_0wQc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CS:j->  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, a+uSCs[C  
",w@_}z:  
['tGc{4  
t}c ymX~  
  class filler BCJo/m  
  { fp.,MIS  
public : kHo0I8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )_,*2|b  
} ; Nm\0>}  
\WQ\q \  
J)x-Yhe  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4~P{H/]  
HIk5Q'ek  
ymrmvuh  
#:3ca] k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z Mt9'w;  
-iR}kP|  
O7g ?x3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i 'H{cN6  
{SY@7G]  
/[q6"R!uMz  
z{]$WVs:^  
二. 战前分析 CJ8XKy  
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。 =$X5O&E3'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 lr=? &>MXj  
iyB02\d  
Ckj2$c~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g1@zk $  
  /* --------------------------------------------- */ Q]S~H+eRy  
vector < int *> vp( 10 ); I+ rHb< P%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _<6 ^r  
/* --------------------------------------------- */ s+#gH@c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IX$dDwY|O>  
/* --------------------------------------------- */ p^3 ]Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -= H* (M  
  /* --------------------------------------------- */ 07[A&B!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0BMKwZg  
/* --------------------------------------------- */  s X.L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EeIV6ug  
W-qec  
"T=Z/@Vy  
Qj.]I0d  
看了之后,我们可以思考一些问题: MRR5j;4GK  
1._1, _2是什么? !g  #  
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。 jV2L;APCq  
2._1 = 1是在做什么? 6}6;%{p"Gu  
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。 Oh3AbpTT  
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。 @%d g0F}h  
B8F.}M-!  
|L}zB,  
三. 动工 [<\k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  0w>V![  
`O?Kftv*  
V7U&8UPb  
eee77.@y-p  
template < typename T > cY8X A6  
class assignment 9t:F![rg  
  { A'vQtlvKA  
T value; ;IZ*o<_  
public : VgD z:j  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,m;S-Im_Xr  
template < typename T2 > ##+|zka!U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ELfcZfJ  
} ; 8n+&tBq1  
L.ScC  
]VtVw^ir  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %X7R_>.   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y~gDS^8  
dw#K!,g  
#?\$*@O  
N[~{'i  
  class holder Xb?:dlu3  
  { $&& mGD;?K  
public : dn(I$K8  
template < typename T > H=Scrvfx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }{T9`^V:h  
  { %sxLxx_x!  
  return assignment < T > (t); ;\ ^'}S|3Z  
} Dk8 O*B   
} ; eG&\b-%  
I L ]uw   
@ 32~#0a  
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: 3*)<Y}Tc  
$mdmuUIy-3  
  static holder _1; R[KF${X4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zmH8^:-x  
jBZlN Ew  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QZ?#ixvJ  
而不用手动写一个函数对象。  ;wo  
> %h7)}U  
% `Q[?(z  
}<R,)ZV^G  
四. 问题分析 H'KCIqo  
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。 P 4Vi~zMX  
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。 BIGln`;,f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wJyrF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tpu2e*n-|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qTSyy=  
~tK4C|  
五. 问题1:一致性 I|zak](HU  
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?| CD]hi,B_J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o>WB,i^G  
;iT@41)7  
struct holder v: \8  
  { 4/KGrY! ck  
  // KuBN_bd  
  template < typename T > 4'3do>!  
T &   operator ()( const T & r) const loRT+u$&  
  { paKur%2u  
  return (T & )r; 0RHKzk6~c  
} be?>C 5  
} ; ],`xd_=]=  
7egE."  
这样的话assignment也必须相应改动: qt_ocOr  
{ 0\Ez}  
template < typename Left, typename Right > pH&*5=t}  
class assignment d*qb^C{'"  
  { 7 ~b=G  
Left l; 7LEB ,bU  
Right r; J)7\k$D  
public : LSewMj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pK`1pfih  
template < typename T2 > W X"iDz.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #(@!:f1  
} ; z$g cK>@l  
X0:V5 e  
同时,holder的operator=也需要改动: sX8d8d`}  
Xir ERc.e  
template < typename T > OBb m?`[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z<_&4)2{  
  { s;brs}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1Vf?Rw  
} v C23  
HQp\0NC]  
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。 D;nd_{%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $4>(}  
k1lo{jw`  
return l(rhs) = r; NS<C"O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :1 *q}R   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vEy0DHEE  
ML_$/  
template < typename Tp > ATQw=w 3W  
class constant_t Borr  
  { iGq%|o>  
  const Tp t; FOPfo b[  
public : F u>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} * 'eE[/K  
template < typename T > &}'FC7}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $>JfLSyC  
  { #|PPkg%v<  
  return t; 7MWd(n-  
} J.E Bt3  
} ; 4nsc`Hu  
]ilQq~X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1.9bU/X  
下面就可以修改holder的operator=了 GLO%>&  
y+\kZIqX  
template < typename T > ]z5kYU&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s5bqS'%  
  { 3_bE12  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O]4v\~@-j  
} X<%`  
K}t=Y  
同时也要修改assignment的operator() Vu`5/QDq  
1Clid\T,o  
template < typename T2 > uTShz3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V` T l$EF  
现在代码看起来就很一致了。 LC1WVK/  
]OSq}ul  
六. 问题2:链式操作 >jU25"XI[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0g 2?  
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。 a8WWFAC[  
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。 }/w]+f*  
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。 lRk_<A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (ZPl~ZO  
6"Ze%:AZZ  
template < typename T > F9} zt 9  
struct result_1 T_)g/,5>  
  { h;+{0a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +\doF  
} ; |(%=zb=?X  
M7[GwA[Z +  
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: xTU;rJV  
.5"s[(S  
template < typename T > .FN;3HU  
struct   ref &SG5 f[  
  { mtg=v@~  
typedef T & reference; $@D*/@  
} ; L6?~<#-m\M  
template < typename T > 7|HIl=  
struct   ref < T &> YQ$LU \:  
  { m#$$xG  
typedef T & reference; kwXUjn p  
} ; $>8O2p7W  
D6dliU?k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z2U6<4?1%  
3PjX;U|  
template < typename T > "{S6iH)]8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \#h{bnx  
  { s TVX/Q  
  return l(t) = r(t); b'ZzDYN  
} O$nW  
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。 ]xkh"j+W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <~*[OwN  
hj=qWGRgI  
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 f\rE{%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?n]adS{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k:&vW21E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ddS3;Rk2  
最后的布局是: $bDaZGy  
                Add n $lVmQ6  
              /   \ z~-(nyaBS  
            Divide   5 :GN++\ 1pw  
            /   \ !}5f{,.RO  
          _1     3 MQQQaD:v  
似乎一切都解决了?不。 NEUr w/  
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。 e^<'H  
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。 gyQPQ;"H$2  
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: !4a#);`G  
m-6&-G#  
template < typename Right > ~ulcLvm:i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q:j~ kutS|  
Right & rt) const i&1rf|  
  { C B`7KK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gshy$'_e  
} EJP]E)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a/v]E]=qI  
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。 E/hT/BOPK  
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。 QH,Fw$1  
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。 x=Aq5*A0  
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。 Kx?.g#>U;  
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? ,1g_{dMx  
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: ?@z/#3b  
9Trk&OB  
template < class Action > V.9p4k`  
class picker : public Action I94-#*~I  
  { k*u6'IKi.4  
public : \#PZZH%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YV _ 7 .+A  
  // all the operator overloaded Qqi?DW1)-  
} ; Z4X, D`s  
Uqz.Q\A  
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。 QI'-I\Co  
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: )@p?4XsT4J  
.R@s6}C`}=  
template < typename Right > aZ|?i }  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M KX+'p\w  
  { LzJ`@0RrX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <$@I*xk[  
} ,N _/J4Us  
wMw}3qX$j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U{KnjoS  
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。 o*artMkG  
Y]=k"]:%  
template < typename T >   struct picker_maker "hQGk  
  { &qK:LHhj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; : h(Z\D_  
} ; gkX7,J-0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6yBd9=3K  
  { Z ^}[CQ&Am  
typedef picker < T > result; {/(.Bpld  
} ; }a/z.&x]V  
'Hzc"<2Y\  
下面总的结构就有了: 6uv~.-T<l  
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。 >gs_Bzy]  
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。 ^Zp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5]GgjQ  
至此链式操作完美实现。 Zwz co  
x N7sFSV@  
i6A9|G$H  
七. 问题3 eM 5#L,Y{  
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。 z@ J>A![m  
2X[oge0@  
template < typename T1, typename T2 > eX>*}pI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gov.;hy  
  { ByuBZ!m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &XdTY +  
} Q-!gO  
' tHa5`  
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:  VM:|I~gJ  
H] g=( %ok  
template < typename T1, typename T2 > 0{uaSR  
struct result_2 9R2"(.U  
  { $_,-ES I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $5/d?q-ts{  
} ; 5~/EAK`  
@tPr\F  
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? c{dabzL y  
这个差事就留给了holder自己。 _;U%`/T b  
    n((A:b  
6D[]Jf,9  
template < int Order > >MKj~Ud  
class holder; zH Z;Y^{+  
template <> n1b:Bv4"]#  
class holder < 1 > w~'}uh  
  { }3_b%{  
public : a$h^<D ^  
template < typename T > mhX66R  
  struct result_1 Q xA( *1  
  { 83I 5n&)  
  typedef T & result; %k32:qe  
} ; #AB5}rPEI  
template < typename T1, typename T2 > oPF]]Imu  
  struct result_2 ?]D))_|G  
  { utBrH  
  typedef T1 & result; Ef?hkq7X<  
} ; 7)Vbp--b#  
template < typename T > iF MfBg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i\l}M]Z#  
  { <G|i5/|7  
  return (T & )r; i9De+3VqKK  
} :fwtPvLo  
template < typename T1, typename T2 > zeuj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z6l'v~\  
  { 8PH4v\tJEK  
  return (T1 & )r1; mNacLkh[  
} 0ug&HEl_w  
} ; gpf0 -g-X  
;3wO1'=  
template <> H<n"[u^@E  
class holder < 2 > fqY'Uq$=  
  { oSmETk\  
public : jwAYlnQ^EM  
template < typename T > ,OubKcNg  
  struct result_1 <qpzs@  
  { R3U|{vgl  
  typedef T & result; @!'}=?`  
} ; ZAU#^bEQB  
template < typename T1, typename T2 > K0_gMi+bR  
  struct result_2 @v ^j<B  
  { }mK,Bi?bj  
  typedef T2 & result; ^g|cRI_"  
} ; s[y.gR.(  
template < typename T > ls&H oJ7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {QylNC9  
  { mB"I(>q*M  
  return (T & )r; {ri={p]l  
} jLt3jN  
template < typename T1, typename T2 > LtX53c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R'zi#FeP  
  { .?Y"o3  
  return (T2 & )r2; <=&$+3r  
} .,p=e$x]  
} ; #"rK1Z  
~=iH*AQR  
K)mQcB-"?  
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> >。 h*C!b?:"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )MK $E,W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ze8.+Ee  
7+hF1eoI  
return l(i, j) = r(i, j); vi UJ4Pn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1w(3!Ps+  
j|wN7@Zc  
  return ( int & )i; [8IO0lul+  
  return ( int & )j; 9QLG:(~;  
最后执行i = j; (@5`beEd  
可见,参数被正确的选择了。 1<73uR&b%  
8$A0q%n  
ls:oC},p*  
^M6lF5  
nL/]Q'(5  
八. 中期总结 o}114X4q;  
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: =hFY-~U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +sjzT[ Dn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l;@+=uVDHm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y42 Cg  
aMY@**^v  
CAC4A   
3MNM<Ih  
"W%YsN0  
A| A#|D  
九. 简化 wV==sV  
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。 C&H'?0Y@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aMhVO(+FW  
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%cE8c}R;A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q0VAkVHw4  
  +-*/&|^等 s$hO/INr  
2. 返回引用。 v { >3)$1  
  =,各种复合赋值等 n]' r3  
3. 返回固定类型。  XyE$0i~t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^ZQMRNP{r  
4. 原样返回。 *}lLV.+A  
  operator, "Mj#P9  
5. 返回解引用的类型。 Ge-Bk)6  
  operator*(单目) !Z:XSF[T  
6. 返回地址。 ^wd@mWxx  
  operator&(单目) Lo!hyQ)  
7. 下表访问返回类型。 zT78FliY6  
  operator[] }u O YF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vJ65F6=G  
  operator<<和operator>> 7\2I>W  
)8W! |  
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。 h>\C2Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P\ke%Jdpw?  
/ki-Tha  
template < typename Left > pvyEs|f=%  
struct value_return oc( '!c  
  { WSH[*jMA  
template < typename T > FefroaJ:u  
  struct result_1 M@.S Q@E  
  { } jJKE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "UMaZgI  
} ; [A84R04_%  
Mi8)r_l%O  
template < typename T1, typename T2 > [cd1Mf:[Y  
  struct result_2 ]A=\P,D  
  { ~?ezd0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5N|LT8P}Z  
} ; ]E<Z5G1HD  
} ; T\}U{9ELL  
O68-G  
JpfA+r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >[;@ [4}  
5;0w({1l  
下面我们来剥离functor中的operator() -/JEKw c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (^}t  
?lsK?>uU  
return l(t) op r(t) .u7} p#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xyGwYv>*KO  
return op l(t) wg?}c ;  
return op l(t1, t2) cr!W5+r  
return l(t) op Jh E C  
return l(t1, t2) op iX+8!>Q  
return l(t)[r(t)] JKM(fX+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0AQ4:KV(Y  
I </P_:4G  
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: f $Agcy  
单目: return f(l(t), r(t)); "i;.>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xO )c23Z)]  
双目: return f(l(t)); c]|vg=W  
return f(l(t1, t2)); n;Oe-+oSC  
下面就是f的实现,以operator/为例 5Z!$?J4Rl  
2 L4[~>  
struct meta_divide ]H n:c'aT  
  { rS BI'op  
template < typename T1, typename T2 > A{zqr^/h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N 3L$"g5^  
  { NlEyT9  
  return t1 / t2; ~{Iw[,MJ  
} ZR}v_]l^  
} ; eA!Z7 '  
cpa" ,8  
这个工作可以让宏来做: '\#q7YjaL  
IEy$2f>Ns  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gLv+L]BnhH  
template < typename T1, typename T2 > \ 3<r7"/5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,IPt4EH$  
以后可以直接用 A`3KE9ED  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '0+I'_(  
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 ZwMVFC-d  
(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。。。) 6LDZ|K@  
a20w.6F  
':4<[Vk  
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 gFTU9k<  
U7g`R@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $#h U_vr  
class unary_op : public Rettype E'f7=ChNF  
  { &gXL{cK'%  
    Left l; %1A8m-u]M  
public : 89&9VX^A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,/+Mp  
#,#_"  
template < typename T > ;O hQBAC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8?nn4]P  
      { s5@BVD'}E  
      return FuncType::execute(l(t)); M +OVqTsFU  
    } uQW)pD{_  
.:j{d}p}  
    template < typename T1, typename T2 > FAnz0p+t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bo "9;F  
      { 3%)cUkD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `Vw G]2 I  
    } :g|.x  
} ; F-3=eKZ  
_;PQt" ]  
!}*vM@)1  
同样还可以申明一个binary_op 1-p#}VX  
kc2B_+Y1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t08U9`w  
class binary_op : public Rettype MM32\}Y6  
  { M$EF 8   
    Left l; UmVn:a  
Right r; ,9ueHE  
public : "QOQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g4WmUV#wp  
D=a*Xu2zq  
template < typename T > ;&j'`tP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )W\ )kDh!  
      { wnX;eU/n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); viG=Ap.Th  
    } 6n2RTH  
]x metv|7  
    template < typename T1, typename T2 > Ms6 ;iW9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pA.orx  
      { T/|!^qLF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !hQ-i3?qm  
    }  GhfhR^P  
} ; wetu.aMp  
!b`fykC  
Zl3l=x h  
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 la{?&75]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t_Eivm-,B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) js"Yh  
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。 J0IKI,X.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _W(xO |,M  
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。。。 R WY>`.su  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \ *CXXp`  
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) c_qox  
下面是修改过的unary_op )$^xbC#j`3  
3/vtx9D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %t&Lq }e  
class unary_op h{mzYy} b  
  { H,KH}25  
Left l; rmw}Ui"  
  2Di~}*9&  
public : bsu?Q'q  
eFs5 l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l#cVQ_^"  
Kc]cJ`P4.  
template < typename T > mdL T7  
  struct result_1 DH.`  
  { |E K6txRb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RbUir185Y  
} ; +DSbr5"VlB  
Qf0P"s`  
template < typename T1, typename T2 > w31O~Ve  
  struct result_2 ^kNVQJiZyG  
  { =Jl\^u%H(x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TgV-U  
} ; ?5">50  
\_.'/<aQ  
template < typename T1, typename T2 > mL1ZSX o!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1R-0b{w[  
  { EUw4$Jt^p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?:vg`m!*  
} iOa<=  
9*iVv)jd  
template < typename T > 1N _"Mm{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $]?pAqU\  
  { 27gHgz}}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0*:n<T9  
} h(q4 B~  
lg-`zV3  
} ; (1S9+H>g  
>;G_o="X  
L`M{bRl+1  
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 !(bYh`Uy  
好啦,现在才真正完美了。 W9gQho%9b  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;Uch  
C,;<SV2#  
template < typename Right >  @B{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bL<H$DB6  
  { 5Zc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8Ie0L3d-  
} |qpm  
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。 mKM[[l&A  
b^i$2$9_  
2FL_!;p;2E  
1;./e&%%  
zk70D_}L  
十. bind vyc<RjS_x  
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。 d<?Zaehe\  
先来分析一下一段例子 ++w{)Io Z  
~+ae68{p  
 U'b}%[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \zVp8MMf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eiOAbO#U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6/QWzw.0c  
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。 )e[q% %ks  
我们来写个简单的。 Wsd_RT}ww  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,f>^ q"  
对于函数对象类的版本: ?>=vKU5  
lKQjG+YF  
template < typename Func > +:#g6(P]  
struct functor_trait BB,-HhYT0  
  { #\F8(lZ  
typedef typename Func::result_type result_type; 9[{q5  
} ; =S^vIo)  
对于无参数函数的版本: kdA]gpdw  
Z^F>sUMR  
template < typename Ret > tm34Z''.>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mFpj@=^_G  
  { [PrJf"Z "  
typedef Ret result_type; !N:w?zsp  
} ; %LdBO1D0  
对于单参数函数的版本: fiAj# mX  
K~&3etQF  
template < typename Ret, typename V1 > ][z!};  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WVyq$p/V  
  { ?fU{?nI}>p  
typedef Ret result_type; Zjc/GO  
} ; $ ga,$G  
对于双参数函数的版本: 2Sy:wt  
D_f :D^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Nde1`W]:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Exi#@-  
  { >hnhV6ss  
typedef Ret result_type; }&ew}'*9)  
} ; Q Na*Y@i  
等等。。。 R8% u9o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }/xdHt  
k3 '5Ei  
template < typename Func > \>/AF<2"  
struct func_return _}`y3"CD7  
  { ~8Ef`zL  
template < typename T > @$ )C pg  
  struct result_1 i[U=-4 J  
  { cJ,`71xop,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "g!/^A!!  
} ; sGMnm  
gcM(K.n  
template < typename T1, typename T2 > kvN6K6  
  struct result_2 S@L%X<Vm  
  { IgF#f%|Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >vfLlYx  
} ; )/v`k>E  
} ; ijNI6_eU  
A.P*@}9  
YBk* CW9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e $5s],,n  
'(:R-u!pp  
template < typename Func, typename aPicker > j;rxr1+w  
class binder_1 z\IZ5'  
  { U%2{PbL  
Func fn; ,+g0#8?p^x  
aPicker pk; #4sSt-s&  
public : ^[ >  
0?g&<q  
template < typename T > Sj'.)nz>  
  struct result_1 $)O\i^T  
  { XOY\NMo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 41XXL$  
} ; b@1";+(27  
H: ;S1D  
template < typename T1, typename T2 > &4F iYZ  
  struct result_2 ;xE1#ZT  
  { TP/bPZY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^6^A/]v  
} ; "k7C   
=~ j S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Bv=:F5hLG  
*5'l"YQ@1  
template < typename T > Su`] ku'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]O68~+6  
  { m3b?f B  
  return fn(pk(t)); nqujT8  
} 3rv~r0  
template < typename T1, typename T2 > 3n TpL#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =hKu85  
  { g>Kh? (  
  return fn(pk(t1, t2)); 5NYYrA8,^  
} cA B^]j  
} ; ZP7wS  
`l}r&z(8  
(<5&<JC{  
一目了然不是么? 6~(iLtd#  
最后实现bind T+<OlXpL  
kv3V|  
&uv7`VT  
template < typename Func, typename aPicker > >:U{o!N`#_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6?jSe<4x  
  { W#[3a4%m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fm.IRu<\`  
} Z|Xv_Xo|4  
xXc3#n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,HO@bCK  
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。 vn=0=(  
@$d_JwI  
十一. phoenix X1~ B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a{8g9a4  
8U&93$  
for_each(v.begin(), v.end(), x\XOtjJr  
( 0Z~G:$O/i  
do_ y <21~g=  
[ EY 9N{  
  cout << _1 <<   " , " sr,8Qd 0M  
] h7W<$ \P  
.while_( -- _1), B6a   
cout << var( " \n " ) ,!g%`@u  
) 2JRX ;s~  
); mMV -IL  
Q |J$ R  
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: O0#9D'{  
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 HTUY|^^D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H;eOrX {GT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'uA$$~1  
o.H(&ex|  
:>otlI<0t  
template < typename Cond, typename Actor > {VrjDj+Xy  
class do_while Nl`8Kcv  
  { (|<.7K N  
Cond cd; rn8t<=ptH3  
Actor act; #>\+6W17U  
public : v5o@ls  
template < typename T > 'xY@ I`x  
  struct result_1 s\dF7/b  
  { ; X3bgA']  
  typedef int result_type; G_a//[p  
} ; m`lsUN,  
Z}'"c9oB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BAS3&fA  
i^'Uod0d.  
template < typename T > j8Csnm0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BWN[>H %S  
  { S7 Tem:/  
  do 2r=A'  
    { v'zf*]9  
  act(t); Hh1OD?N)  
  } 9fL48f$  
  while (cd(t)); SNK _  
  return   0 ; B}y-zj; T  
} 9>"To  
} ; kdry a  
M%8:  
h0fbc;l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GM<r{6Qy  
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。 4^O'K;$leD  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G}b LWA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J<{@D9r9<~  
下面就是产生这个functor的类: M _z-~G  
`o~9a N  
m mj6YQ0a  
template < typename Actor > ES#K'Lf  
class do_while_actor }TCOm_Y/qL  
  { E|Lv_4lb=  
Actor act; `<L6Q2Y>j  
public : { +%S{=j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5'Fh_TXTD  
!Z6GID})p  
template < typename Cond > :!f1|h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'nM)=  
} ; M/,jHG8v  
.{1MM8 Q  
PiRbdl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f`j RLo*L  
最后,是那个do_ Nz&J&\X)tD  
yU(k;A-  
YrR}55V,  
class do_while_invoker Uv06f+P(  
  { @edi6b1W  
public : :h&*<!O2B`  
template < typename Actor > {]}}rx'|P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uz1t uX_  
  { p&L`C |0  
  return do_while_actor < Actor > (act); hfGA7P"  
} <,Zk9 t&  
} do_; V}>0r+NL<  
`~"l a>}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "yI)F~A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '%>$\Lv  
最后来说说怎么处理break和continue 4V7{5:oa  
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。 ,zLi{a6  
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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