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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $[P>nRhW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mLn =SU{#  
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, rKys:is  
:cK;|{f  
R0*+GIRA(  
O[fgn;@|  
  class filler ]]Da/^K=Z  
  { +kTa>U<?  
public : }qOC*k:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $0K%H  
} ; 0IEFCDeCO  
^R4eW|H  
k6 f;A  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: |79!exVMBp  
 ]=g |e  
K*Tvo `  
(FAd'$lhX}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6\9 9WQ  
d/OIc){tD  
= pS\gLQu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4GRmo"S  
~f2zMTI|  
gaJIc^O  
\$h LhYz-  
二. 战前分析 <P3r}|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。 ~!!>`x  
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 -W+67@(\8H  
w{"GA ~=  
a4}2^K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p=(;WnsK  
  /* --------------------------------------------- */ U{>eE8l  
vector < int *> vp( 10 ); 3rZ"T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (dF4F4`{  
/* --------------------------------------------- */ VQvl,'z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hexq]'R  
/* --------------------------------------------- */ 8D:{05  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5yQv(<~*G  
  /* --------------------------------------------- */ ,&HZvU&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^"%SHs  
/* --------------------------------------------- */ t=]&q.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FZ/l T-"  
tH"SOGfSt  
q'?:{k$%  
hqY9\,.C  
看了之后,我们可以思考一些问题: ${ ~UA 6  
1._1, _2是什么? 8E Y< ^:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5b[:B~J  
2._1 = 1是在做什么? aM9St!i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _|Ml6;1aZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L&'0d$Tg8  
VmkYl$WZo  
v) q6  
三. 动工 WU1o4&OF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K0\a+6kh  
bhSpSul  
z[S,hD\w  
\wNn c"  
template < typename T > t{>66jm\R  
class assignment c+G: bb%p  
  { 7`tnoTUv  
T value; _A)<"z0E  
public : XI\aZ\v  
assignment( const T & v) : value(v) {} Rhx7eU#&  
template < typename T2 > BQB O]<99  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \sC0om,  
} ; c`X'Q)c&K  
]+ ':=&+:  
);z}T0C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %MP s}B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #Y}Hh7.<  
.tN)H1.:B  
2>O2#53ls0  
;.W0Aa  
  class holder [`fq4Ky  
  { gqD`1/  
public : 0 $e;#}  
template < typename T > z[v5hhI)4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ai->,<Ig]  
  { ;^DUtr ;  
  return assignment < T > (t); B;;D(NH  
} |-_5ou N.  
} ; *!9/`zW  
:/vB,JC  
OqBw&zm  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hDlk! #*  
e^XijId.  
  static holder _1; AD?DIE(v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q 8=u.T  
6ddkUPTF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NTL#!  
而不用手动写一个函数对象。 m4Wn$Z  
E}@8sY L  
pN0c'COy^  
: 1fik  
四. 问题分析 f aO8 &  
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。 "}SERC7  
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。 mZ;yk(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cfeX (0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }aNiO85  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 38q@4U=aiw  
DhZtiqL#_  
五. 问题1:一致性 j|`{ 1`'  
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?| -;P<Q`{I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N^ D/}n  
Xb^\{s?b  
struct holder B E"nyTQ  
  { k)v[/#I  
  // Msd!4TrBJ  
  template < typename T > Km <Wh=  
T &   operator ()( const T & r) const GmL|76  
  { zK-hNDFL{  
  return (T & )r; (uG4W|?p  
} 0='DDy  
} ; : l>Ue&  
CY>NU  
这样的话assignment也必须相应改动: rIb[gm)Rk  
5&X  
template < typename Left, typename Right > Ve8!   
class assignment [QZ~~(R  
  { zt,-O7I'1  
Left l; n~&R_"mv(  
Right r; 9uS7G*  
public : gs8L/veP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ox~'w0c,f  
template < typename T2 > #dpt=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <,E*,&0W  
} ; /2@%:b)  
0X0D8H(7Q  
同时,holder的operator=也需要改动: 4|$D.`Wu  
0[1 !K&(L  
template < typename T > 3-mw-;.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,K9UT#h  
  { `C*!de]Y%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <Y orQ>  
} 44W3U~1  
KFZ[gqW8YY  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 T?\CAk>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Rm*}<JN31  
y2+a2  
return l(rhs) = r; 4C*3#/TR  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @l(Y6m|v\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DYWC]*  
4iLU "~  
template < typename Tp > ]JD$fS=_  
class constant_t R&4E7wrdP  
  { uf;q/Wr  
  const Tp t; Vd?v"2S(9  
public : '!.;(Jo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6#KI? 6  
template < typename T > Dz50,*}J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *cf"l  
  { 8zc!g|5"  
  return t; uWWv`bI>x  
} Un/fP1  
} ; .HQ<6k:  
4 P;O8KA5y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b {I`$E<[  
下面就可以修改holder的operator=了 vLS9V/o  
!X8UP{J)L  
template < typename T > =P#!>*\ar  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \a6)t%u  
  { %f-<ol  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $dnHUBB  
} Nb#7&_f=  
lBn*G&(P  
同时也要修改assignment的operator() iTt=aQjd  
5HbTgNI  
template < typename T2 > Eo Urc9G2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <!N;(nZ9}O  
现在代码看起来就很一致了。 =CVT8(N*  
hX_p5a1t  
六. 问题2:链式操作 cLU*Tx\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q$vr`yV#=6  
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。 9(l'xuX  
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。 =_dd4`G&<  
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。 cP2R2 4th  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8QN8bGxK   
d*>k ]X@G  
template < typename T > Yy)a,clZ*$  
struct result_1 `_'Dj>  
  { Zd(d]M_x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^d9raYE`'  
} ; gkz#kiGF  
c_q+_$t  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0X?fDz}jd  
B<XPu=|  
template < typename T > [~<',,tA0|  
struct   ref N1!5J(V4  
  { Z]S0AB.Z@  
typedef T & reference; k@aP&Z~  
} ; +2}(]J=-  
template < typename T > ? 03Zy3 /  
struct   ref < T &> V 3]p3  
  { N ]7a=  
typedef T & reference; ^.C X6%  
} ; 'r n;|K  
j_yFH#^W:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w)eQ'6Vu  
)t0b$<%  
template < typename T > Ql@yN@V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const % 9/)  
  { sYA-FO3gh  
  return l(t) = r(t); is?&%VY  
} G r|@CZq  
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。 I=%sDn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4@e!D Du  
*Z`eNz}  
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 C9H11g7{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <M OL{jan  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,;P`Mf'YC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \u _v7g  
最后的布局是: 4<g72| y  
                Add /mwr1GU  
              /   \ un^IQMIh  
            Divide   5 _O;~ }N4u  
            /   \ fJw=7t-t  
          _1     3 ,*Z[P%<9  
似乎一切都解决了?不。 WJU NJN  
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。 OPY/XKyY,  
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。 'HWgvmw(  
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: bus=LAJt=  
FFeRE{,  
template < typename Right > |J Q:.h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j'*p  
Right & rt) const x\hn;i<  
  { EjX'&"3.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !en F8a  
} #KNq:@wp6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <Ihed |  
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。 mjl!Nth:<  
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。 n{Qh8"  
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。 3d'ikkXK  
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。 P>T*:!s;  
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? 06@0r  
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: y]YS2^  
wt.{Fqm  
template < class Action > M}oj!xGB  
class picker : public Action lMzCDx !m  
  { N"x\YHp  
public : =@KYA(D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lZA>L, \d  
  // all the operator overloaded a H|OA\<  
} ; K@ sP~('  
_{`'{u  
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。 ]AC!R{H  
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: K# i*9sM  
)~blx+\y  
template < typename Right > ):fu   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {.D2ON  
  { 0"<;You  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %c&A h  
} )|h;J4V  
aHPSnB&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uCP6;~Ns  
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。 ,6orB}w?z  
LB*#  
template < typename T >   struct picker_maker ~2A$R'xb  
  { KpbZnW}g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FSwgPIO>  
} ; aBVEk2 p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3@F+E\k  
  { .xz,pn}  
typedef picker < T > result; +z jzO]8  
} ; svq9@!go  
M`C~6Mf+  
下面总的结构就有了: #:vDBP05.m  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zUEfa!#?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4=F]`Lql  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %AEK[W+0  
至此链式操作完美实现。 KB,~u*~!  
tY$ty0y-e  
]k`Fl,"  
七. 问题3 Xk&F4BJQk<  
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。 /romTK4  
jRdhLs,M9  
template < typename T1, typename T2 > f0mH|tI`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +ptF-  
  { QK3j_'F=E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); IQlw 914  
} ZLN_,/7  
4j@kMe;RjZ  
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: _> |R-vQ8  
V:F+HMBk  
template < typename T1, typename T2 > >0<KkBH  
struct result_2 H7tQ#  
  { 93^(O8.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Hc&uE3=%sL  
} ; Xc9p;B>^Ts  
<(bCz>o|  
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%)2(\  
这个差事就留给了holder自己。 iA%' ;V  
    @!&Jgg53G  
#lyM+.T  
template < int Order > K[#v(<)  
class holder; Qw6KX#n  
template <> wHt#'`5  
class holder < 1 > uzVG q!'H  
  { *m| t =9E  
public : ph8Jn+|E  
template < typename T > |>IUtUg\  
  struct result_1 ]w_  
  { Ukh$`q}  
  typedef T & result; ER;lkF`RF  
} ; nqurY62Ip  
template < typename T1, typename T2 > XAQ\OX#  
  struct result_2 %TW% |"v  
  { @`IXu$Wm(  
  typedef T1 & result; '!+ P{  
} ; 43{_Y]  
template < typename T > PQU3s$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w;yiX<t<  
  { W? "2;](  
  return (T & )r; kyRh k\X  
} /jZaU`  
template < typename T1, typename T2 > yUD_ w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~}7$uW0ol  
  { C>Omng1>^  
  return (T1 & )r1; 2xL!PR-  
} :_o] F  
} ; +gbX}jF0%  
Q{.{#G  
template <> -'O Q-5  
class holder < 2 > >/!7i3Ow-  
  { 55>" R{q  
public : +7i7`'9pd  
template < typename T > I=4Xv<F  
  struct result_1 8 l'bRyuS  
  { >bX-!<S  
  typedef T & result; b(.-~c('  
} ; H9Y2n 0  
template < typename T1, typename T2 > e(OwS?K  
  struct result_2 x9x#'H3  
  { SE,o7_k'S  
  typedef T2 & result; .0nn0)"  
} ; OYszW]UMg  
template < typename T > XD $%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fV.A=*1l#  
  { ^eT DD  
  return (T & )r; T:K"  
} u%6Irdx  
template < typename T1, typename T2 > Z/89&Uy`h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lj " Z  
  { >\|kJ?h  
  return (T2 & )r2; YVQ_tCC_!  
} la G$v-r  
} ;  YBYBOH  
18DTv6?QG  
M>*0r<qn  
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> >。 E;6Y? vJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~-XOvKJb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YMc8Q\*B  
4zo4H~@gk  
return l(i, j) = r(i, j); ~q0I7M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [,OJX N-4s  
W]@gQ (Ef  
  return ( int & )i; iGG6Myp-  
  return ( int & )j; _u:>1]  
最后执行i = j; Qqd6.F  
可见,参数被正确的选择了。 pP|,7c5  
-Z:]<;qU  
 /6+1{p  
!cq=)xR  
"C_T]%'Wm  
八. 中期总结 !Gln Q`T  
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: 5x*5|8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t$U3|r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nc3sty1`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ES^>[2Y  
;j>*;Q`  
0lX)Cl  
e$CePLEj  
%v5)s(Yu  
lhLnygUk  
九. 简化 j2RRSz&9  
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。 [leW/2i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Um]p&phVL  
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: H7{Q@D8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %xf)m[JU=  
  +-*/&|^等 IZv~[vi_  
2. 返回引用。 U8CWz!;Qz  
  =,各种复合赋值等 6BDt.bG  
3. 返回固定类型。 +68+PhHF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2{Wo-B,wt~  
4. 原样返回。 ~R :<Bw  
  operator, EoKC8/  
5. 返回解引用的类型。 z7-`Y9Ypd  
  operator*(单目) +O)]^"TG  
6. 返回地址。 3^!Hl8P7  
  operator&(单目) FJO"|||Y'|  
7. 下表访问返回类型。 r8IX/ ,  
  operator[] oS~}TR:}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Up<~0  
  operator<<和operator>> %oAL  
D`~JbKV5@^  
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。 wb]*u7G t/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u K'<xM"%T  
i\(\MzW*'  
template < typename Left > J#0GlK@"  
struct value_return GtF2@\  
  { UQ5BH%EPb  
template < typename T > #:$O=@@?M  
  struct result_1 :bwM]k*$  
  { 0eFb?Z0]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >[a FOA  
} ; $Z/klSEf  
HeCcF+  
template < typename T1, typename T2 > WNhbXyp_  
  struct result_2 "LOnDa7E^  
  { NjbwGcH%\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (zY *0lN  
} ; X6xx2v%D  
} ; F<5nGx cC  
CD}Ns  
; yyO0Ha  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I0DM=V>;  
a'uU,Eb}#w  
下面我们来剥离functor中的operator() e$/&M*0\f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9mQ#L<Ps  
m=QCG)s  
return l(t) op r(t) 4b4QbJ$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B20_ig:  
return op l(t) h 'l^g%;  
return op l(t1, t2) _9NVE|c;  
return l(t) op E:FO_R(Xq  
return l(t1, t2) op |6%.VY2b  
return l(t)[r(t)] ]ZTcOf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hq?jdNy :  
M/{g(|{  
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: *zy'#`>  
单目: return f(l(t), r(t)); k(vPg,X>m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +yWR#[`n  
双目: return f(l(t)); y? "@v.  
return f(l(t1, t2)); cOkgoL" 4  
下面就是f的实现,以operator/为例 fYBH)E  
0KAj]5nvb  
struct meta_divide jJ~Y]dQi  
  { S5_t1wqBJ  
template < typename T1, typename T2 > "!H@k%eAM|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w(B H247`  
  { )p8I @E  
  return t1 / t2; o9Sn*p-.  
} .#fPw_i  
} ; <tbZj=*O/o  
xMI+5b8  
这个工作可以让宏来做: Z^zbWFO]5  
Q> 8pP\ho  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Rg* J}  
template < typename T1, typename T2 > \ e"Rm_t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4DLq}v  
以后可以直接用 iePf ]O*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y-p<qL|_  
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 ~O;y?]U  
(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。。。) uLN[*D  
~ y;y(4<  
~|l IC !q  
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 \M(* =5  
8g*hvPc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0 mexF@  
class unary_op : public Rettype }nud  
  { &Un6ay  
    Left l; 8LJ{i%  
public : z^W$%G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dqe7sZl!  
`cr(wdvI  
template < typename T > ZA\/{Fw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EO)%UrWnC  
      { 7@~tVxB;  
      return FuncType::execute(l(t)); 0a2@b"l  
    } LJQ J\bT?  
Q$ZHv_VLx  
    template < typename T1, typename T2 > :reTJQwr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N4UM82N  
      { wJG$c-(\0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,EEPh>cXc  
    } *'R#4@wmP  
} ; *t9eZ!_f?  
|(% u}V?  
lKV"Mh+6  
同样还可以申明一个binary_op ~}%~oT  
V"RpH,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > orIQ~pF#  
class binary_op : public Rettype >V;,#5F_  
  { -5>NE35Cto  
    Left l; xiM&$<LpR  
Right r; cH D%{xlb  
public : 6Nh0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} . (`3JQ2s  
3Wx,oq;4-  
template < typename T > )\ 0F7Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &35|16z%@  
      { >a>fb|r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I cF@F>>  
    } B 0)]s<<  
OXhAha`R  
    template < typename T1, typename T2 > >+9JD%]x]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8i 0  
      { h##WA=1QZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yA7 )Y})>  
    } n:#TOU1ix<  
} ; 83iCL;GS=  
Vk}49O<K/  
(#Mp 5C'X  
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 (> "QVxr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]~c+'E`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D`o<,Y  
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。 %:u[MBe,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qfL-r,XS`F  
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。。。 TI9X.E?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Cmd329AH  
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) .;I29yk\XS  
下面是修改过的unary_op Nhf~PO({&  
_p}xZD\?,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  <!'M} s  
class unary_op `T WN^0!]  
  { e%6{ME 3  
Left l; cCdX0@hY  
  a/:XXy |  
public : -l*g~7|j  
<Gb %uny  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'fW#7W  
/oP^'""@je  
template < typename T > f}fsoDoQ=  
  struct result_1 .YcN S%  
  {  t@B(+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SN">gmY+  
} ; Zz"}Cz:bX  
SBfFZw)  
template < typename T1, typename T2 > +1`t}hO  
  struct result_2 6`e@$(dfA  
  { (Wj2?k/]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <[Oo*:A!7  
} ; $& {IKP)u  
"^rNr_  
template < typename T1, typename T2 > w G!u+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LI W*4r!  
  { ~brFo2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]H[8Z|i""  
} >S#ul?  
]T<^{jG  
template < typename T > ?p^2Z6J'$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M?@p N<|  
  { - r#K#v3  
  return OpClass::execute(lt(t)); `/:cfP\  
} 1/iE`Si  
')TPF{\#  
} ; 3LK%1+)4  
j}WByaZ&  
e3(<8]`b[  
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 %}qbkkZ  
好啦,现在才真正完美了。 $@uU@fLB  
现在在picker里面就可以这么添加了: A WJWtUa  
`E>vG-9  
template < typename Right > - q@69q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wmz`&nsn[  
  { uP|FJLY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]0 ~qi@  
} "JhimgwvY  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 a6nlt? 1?D  
`gguip-C  
|E^|X!+9  
9([6d.`~  
b X,Siz:F  
十. bind ; B$ *)X9  
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。 (B#(Z=  
先来分析一下一段例子 I:;+n^N?  
S/Oxr%H  
'2v f|CX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q627<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /lH'hcXcX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YoSQN/Z  
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。 jD9lz-Y@  
我们来写个简单的。 E(Gr0#8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \E hr@g  
对于函数对象类的版本: Ay$>(;  
WU\m^!`w=F  
template < typename Func > J/kH%_ >Ir  
struct functor_trait \Jpw1,6  
  { ]w22@s  
typedef typename Func::result_type result_type; yT:!%\F9  
} ; yazZw}};  
对于无参数函数的版本: _*`q(dYcf  
L@A9{,9Pl  
template < typename Ret > vttrKVA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +by|  
  { h48 bb.p2  
typedef Ret result_type; a4by^   
} ; RKe?.  
对于单参数函数的版本: Qp+lJAY  
X;]3$\F  
template < typename Ret, typename V1 > NG)7G   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > az bUc4M  
  { 065A?KyD  
typedef Ret result_type; P^4'|#~2T  
} ; ]h8/M7k  
对于双参数函数的版本: *vs~SzF$  
Sip_~]hM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n/-N;'2J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9|a)sb7/  
  { C->[$HcRa  
typedef Ret result_type; Tw}z7U"  
} ; Y[,U_GX/R  
等等。。。 +/_!P;I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h@Dw'w  
n|Ma&qs  
template < typename Func > b,vL8*  
struct func_return I,9~*^$  
  { Tvrc%L(]  
template < typename T > ULrbQ}"cva  
  struct result_1 F]SIT\kBm  
  { ds')PIj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %\_h7:  
} ; v/(__xN`B  
c0hdLl;5  
template < typename T1, typename T2 > qIk )'!Vk  
  struct result_2 T/ Ez*iQW  
  { ?e2Y`0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]Y$&78u8t  
} ; IjgBa-o/V  
} ; A1 b6Zt  
-KA4Inn]5  
*<;&>w8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  ^ M8k  
{AtfK>D  
template < typename Func, typename aPicker > 81cv:|"  
class binder_1 /$<JCNGv  
  { [)bz6\d[  
Func fn; _i#@t7  
aPicker pk; ^>t-v  
public : UU-v;_oP  
O]4W|WI3  
template < typename T > =+k&&vOAn  
  struct result_1 .Wd.) ^?  
  { Yoj~|qL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]Oig ..LJ  
} ; upZYv~Sa  
W[@"H1bVH  
template < typename T1, typename T2 > aJ% e'F[  
  struct result_2 `W D*Q-&n  
  { k-;.0!D^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iRkOH]+K  
} ; wV]sGHuF}  
|~Htj4K/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;e`D#khB  
tOu90gu  
template < typename T > Ma n^\gkCi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {^2({A#&  
  { ".Tf< F  
  return fn(pk(t)); O1l4gduN|i  
} j&o/X7I=  
template < typename T1, typename T2 > x)%% 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P6.)P|n7=  
  { rHA/  
  return fn(pk(t1, t2)); H@ 1[SKBl  
} 'Y,+D`&i)  
} ; Q;{D8 #!  
oxxE'cx{g  
iT)2 ?I6!  
一目了然不是么? 6i*p +S?U"  
最后实现bind \xa36~hh40  
<yX@@8  
:y<Cd[/  
template < typename Func, typename aPicker > B h.6:9{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }bj,&c  
  { eB}sg4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x);?jxd  
} OsHkAI  
\&l*e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Yg]FF`{p=  
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。 XACEt~y  
g&5pfrC [  
十一. phoenix AVdd?Ew  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4Tbi%vF{  
7J)a"d^e  
for_each(v.begin(), v.end(), 10QNV=yK7s  
( & Q|f*T  
do_ B7x"ef  
[ l{%Op\  
  cout << _1 <<   " , " ivDG3>"JG  
] yx`r;|ds}  
.while_( -- _1), JsoWaD  
cout << var( " \n " ) 5y 'ycTjY  
) ?_<UOb*  
); ;d'O.i=  
^LQ lfd  
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: A16-  
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 V!aC#^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LTlC}3c28f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J6?_?XzToT  
FKvO7? K  
L_CEY  
template < typename Cond, typename Actor > =kZwB*7  
class do_while pdXgr)Uv  
  { ?X5glDZ$  
Cond cd; Y9c9/_CSj  
Actor act; "e!$=;5  
public : |^&2zyUj/  
template < typename T > e"&9G}.f  
  struct result_1 1:~m)"?I_^  
  { 9FR1Bruf  
  typedef int result_type; 8Jly! =Qm5  
} ; 'E6gEJ  
D;;o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 36Fa9P FCc  
A`ertSlbhe  
template < typename T > WFc[F`b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d)J] Y=j  
  { sMe~C>RD  
  do K=^_Ndz  
    { = ,E(!Sp  
  act(t); QH? 2v  
  } l`w|o  
  while (cd(t)); %:8q7PN|  
  return   0 ; \crb&EgID  
} Gpp}Jpj   
} ; sMpC4E  
tFP;CW!E  
TKs@?Q,J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'rx,f  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \?]HqPibx  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 KV&_^xSoh|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L08;z  
下面就是产生这个functor的类: VDI S`E  
0$dNrq  
`uJ l<kHI  
template < typename Actor > nhaoh!8A6  
class do_while_actor ve/6-J!5Y.  
  { T/.y(8!0I8  
Actor act; l4.@YYzbp.  
public : \YF!< 2|[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E$zq8-p|  
T{J`t*Ym  
template < typename Cond > |N3 Co B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4]Nr$FY  
} ; G Z[5m[  
*:\9 T#h  
{mr)n3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 42[:s:  
最后,是那个do_ p:n^c5  
Vt2=rD4oJk  
ialk6i![  
class do_while_invoker }K]VlFR  
  { rnr8t]  
public : aV%rq9Tp  
template < typename Actor > u5|e9(J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'r <BaL  
  { o5A_j?t  
  return do_while_actor < Actor > (act); L|'ME| '  
} DG FvRB  
} do_; rKO*A7vE  
{Ag}P0% '  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xR%ayT.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $?Mz[X  
最后来说说怎么处理break和continue 90v18k  
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。 I,uu>-  
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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