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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <RS@,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :^tw!U%y1  
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, 6e3s |  
T3,"g=  
1O>wXq7q  
Xp@8 vu  
  class filler /_5I}{  
  { @,F8gv*  
public : l)< '1dqe  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I ugYlt  
} ; 47.c  
GoP,_sd\O  
,)e&u1'  
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: &Ed7|k]H  
_fx0-S*$  
Kq e,p{=  
r!N)pt<g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &^3KF0\Q  
kNP.0  
|7XSC,"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j}7as&  
||a 5)D  
dqMt6b\}  
pXf!8X&y  
二. 战前分析 x%ju(B>  
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。 23 j{bK  
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 SQhk)S  
w DswK "T  
C` ?6`$Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 86NAa6BW  
  /* --------------------------------------------- */ k~Qb"6n2  
vector < int *> vp( 10 ); 7\m.xWX e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sVtx h]  
/* --------------------------------------------- */ kY*3)KCp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,S 5tkTa  
/* --------------------------------------------- */ M24FuS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {U1 j@pKm  
  /* --------------------------------------------- */ >Y=HP&A<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~SgW+sDF u  
/* --------------------------------------------- */ l!CWE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); px;5X4U  
i1k(3:ay<  
gDE',)3Q,  
_Mq0QQ42  
看了之后,我们可以思考一些问题: W`_pjld  
1._1, _2是什么? vH/ z|<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :9un6A9JS  
2._1 = 1是在做什么? =67dpQ'y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |g<1n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }#}IR5`=E  
|M]#D0v  
Tap=K|b ]  
三. 动工 AoB~ZWq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VP[ -BK[  
XDs )  
;AMbo`YK[  
os6p1"_\f  
template < typename T > "D0:Y(\  
class assignment MDn+K#p  
  { {* S8n09v  
T value; vFz%#zk>  
public : e=K2]Y Q{  
assignment( const T & v) : value(v) {} V\Oe] w  
template < typename T2 > ^%l~|w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0!X;C!v;  
} ; Y2709LWmP  
i bA Z*I  
Q WVH4rg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;d$PQi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q] g'rO'  
vJ5`:4n"  
+p6cG\Gp  
\pI)tnu6'U  
  class holder NX7(;02  
  { N!Dc\d=8q]  
public : B;Pws$J  
template < typename T > %\6ns  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P'f0KZL;  
  { #;FHyKx  
  return assignment < T > (t); F7$x5h@  
} mUW|4zl i}  
} ; uim4,Zm{  
Q79& Q04XN  
\Y.&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: 5sJi- ^  
Pw:(X0@  
  static holder _1; [U+6Tj,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fy|ycWW>8  
Q` mw2$zv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3C'`c=  
而不用手动写一个函数对象。 /3|uU  
'5xf?0@s.  
;%"YA  
P Z5BtDm  
四. 问题分析 Ar&]/X,WG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )zw}+z3st  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B.wihJVDg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V_Z~$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MgJiJ0y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mXZOkx{  
@Dc?fyY*o<  
五. 问题1:一致性 Y4*ezt:;Q  
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?| tI50z khaB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r,}U-S.w  
! K? o H  
struct holder 9>~UqP9  
  { T&Dt;CSF  
  // W\09h Z6  
  template < typename T > j" wX7  
T &   operator ()( const T & r) const YrAaL"20  
  { Mazjn?f  
  return (T & )r; }`k >6B  
} i8R.Wl$l  
} ; 8joJ e>9VJ  
zTi %j$o  
这样的话assignment也必须相应改动: ;)Rvk&J5  
|k5uVhN  
template < typename Left, typename Right > A WlR" p2  
class assignment [@D+kL*>  
  { WK7=z3mu  
Left l; Qx,?v|Xg  
Right r; 4^H(p  
public : pT Yq#9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fsc^8  
template < typename T2 > &W/C2cpmR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bA]/p%rZ8  
} ; 4u5^I;4pL  
:ie7HF  
同时,holder的operator=也需要改动: O[+![[N2  
KQsS)ju  
template < typename T > 9( ;lcOz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4ujw/`:/m  
  { hDc, #~!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S-^y;#=  
} q^}QwJw  
sW%U3,j  
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。 S<^*jheO5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mo%9UL,#W  
?>47!):-*  
return l(rhs) = r; #"|Y"#@k  
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。 0ZQ|W%tS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {E!"^^0`  
1M&n=s _  
template < typename Tp > 12)~PIaF  
class constant_t }>:v  
  { _2{i}L  
  const Tp t; ~7PPB|XY  
public : w-Zb($_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #BK\cIr  
template < typename T > #5HJW[9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5A]IiX4Z  
  { Zf;1U98oC  
  return t; z,XM|-"#<K  
} \ B 0xL,o<  
} ; IQ$l!)  
*au&ODa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?! dp0<  
下面就可以修改holder的operator=了 ^T\JFzV  
kE QT[Lo  
template < typename T > pE >~F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {UT>> *C  
  { `T  $lTP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qg  
} 8EZ"z d`n/  
* bmdY=#7  
同时也要修改assignment的operator() i}Ea>bi{N  
bG nBV7b  
template < typename T2 > \XwXs 5"G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,vP9oY[n  
现在代码看起来就很一致了。 *=}$@O S  
'3=[xVnv  
六. 问题2:链式操作 z<_{m 4I;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q%~b(4E^7P  
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。 s9) @$3\  
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。 Uj}iMw,  
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。 &s_O6cqgh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s5FyP "V  
]od]S 8$5  
template < typename T > 5{qFKo"g@,  
struct result_1 dUeM+(s1  
  { q.i@Lvu#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I"*g-ji0  
} ; \Oh9)X:I  
-?<wvUbR{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: uc~PKU?tO  
_m0H gLS~  
template < typename T > rFZB6A<(]  
struct   ref 5~4I.+~8  
  { nab:y(]$/  
typedef T & reference; jy{T=Nb  
} ; x, a[ p\1  
template < typename T > hu[=9#''$  
struct   ref < T &> <9eQ  
  { Wfkm'BnV  
typedef T & reference; 2S}%r4$n}  
} ; mIq6\c$  
ZN5\lon|Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pu nc'~  
F7UY>z3jL  
template < typename T > @5Q}o3.zA-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i%>]$*  
  { /lDW5;d  
  return l(t) = r(t); wIuwq>  
} YnuC<y &p  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 CF>k_\/Bj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !TP8LQ  
z^I"{eT8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~;#J&V@D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &$jg *Kr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zTrAk5E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^CI.F.#X|  
最后的布局是: d|]F^DDuI  
                Add B`<(qPD  
              /   \ 4JFi|oK0H  
            Divide   5 LslQZ]3MY  
            /   \ RfDIwkpp  
          _1     3 %Nd|VAe  
似乎一切都解决了?不。 Q bfm*JP~  
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。 r vVU5zA4H  
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。 i;*c|ma1>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: l@4hBq  
uNl<= 1  
template < typename Right > FyJI@PZdI-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #>O,w0<qM  
Right & rt) const !tv3.:eT  
  { #B"ki{Se*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m7z/@b[  
} Crh5^?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7xB#)o53  
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。 !Qjpj KRy  
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。 kf_s.Dedw  
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。 pZ+zm6\$  
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。 kI]i,v#F  
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? wd~e3%JM  
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: ,!F'h:   
TgJx%  
template < class Action > %MU<S9k  
class picker : public Action 1sYwFr5  
  { X&MO}  
public : ,f0cy\.?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \K`AO{ D@  
  // all the operator overloaded p*_g0_^  
} ; HGfYL')Z  
MG[?C2KA/  
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。 z 4Qz9#*"^  
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: B{H;3{0  
JVwYV5-O<0  
template < typename Right > m/=,O_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8<0H(lj7_  
  { E,shTh%&~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \yNjsG@,  
} x^8xz5:O  
I?J$";A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #p&iH9c_  
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。 91E!4t}I  
e%`gD*8  
template < typename T >   struct picker_maker _D1bR7  
  { Xp1xhb*^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j7<`^OG  
} ; }h5pM`|1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kGc;j8>."  
  { hZY+dHa]  
typedef picker < T > result; A;1<P5lo  
} ; !-2nIY!  
.=3Sm%  
下面总的结构就有了: $n(?oyf  
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。 ^>h 9<  
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。 !9356) cV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8UwL%"?YB  
至此链式操作完美实现。 9Vxsv*OR,  
"}*P9-%  
o ]2=5;)  
七. 问题3 ppR~e*rv-  
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。 L q'*B9  
,aV89"}  
template < typename T1, typename T2 > Cj"k Fq4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ']u w,b  
  {  v#IW;Rj8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /(BQzCP9O;  
} DvF`KHsy  
*oY59Yf  
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: t&mw@bj  
mc?5,oz;pz  
template < typename T1, typename T2 > W~.1f1)  
struct result_2 zbddn4bW9  
  { $bF.6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lD6hL8[  
} ; ` R!0uRu  
#PVgx9T=_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _{_LTy%[  
这个差事就留给了holder自己。 8 fVI33  
    ]8htJ]<|Q  
U.crRrN  
template < int Order > J *.Nf)i  
class holder; #h /-  
template <> q_g'4VZv  
class holder < 1 > wS%I.  
  { NJz8ANpro$  
public : IA&((\YC  
template < typename T > @_FL,AC&m  
  struct result_1 [m|\N  
  { *=MC+4E  
  typedef T & result; x,2+9CCU  
} ; ?fnJ`^|-r  
template < typename T1, typename T2 > ti`z:8n7  
  struct result_2 'hVOK(o 0  
  { .',ikez  
  typedef T1 & result; PP[{ c  
} ; 3`n5[RV  
template < typename T > GJy><'J,!>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EqUiC*u8{I  
  { .<u<!fL2  
  return (T & )r; 6@wnF>'/\  
} ]0 ouJY  
template < typename T1, typename T2 > y:iE'SRRK6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M7eO5  
  { t<|=-  
  return (T1 & )r1; ^KF  
} [k@D}p x  
} ; KVtnz  
yf3%g\k  
template <> nvu|V3B0  
class holder < 2 > ?j ?{} Z  
  { UmiW_JB  
public : S?OK@UEJ  
template < typename T > .Ky<9h.K  
  struct result_1 me1ac\  
  { 1^}() H62}  
  typedef T & result; #MHn J  
} ; WB6g i2  
template < typename T1, typename T2 > qq[2h~6P]  
  struct result_2 ~bigaY  
  { 9{70l539  
  typedef T2 & result; 6:-qL}  
} ; bk2 HAG  
template < typename T > Ea!}r| ~]0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q&jZmr  
  { K?-K<3]9f  
  return (T & )r; #mk#&i3"k  
} w][ ;  
template < typename T1, typename T2 > mgG0uV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BB--UM{7  
  { $d,30hK  
  return (T2 & )r2; YwoytoXK  
} x"8(j8e  
} ; 1_7x'5GdA  
H!Uy4L~>  
C([;JO 11[  
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> >。 $aE %W? \  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kL*Q})  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4)JrOe&k  
4{CVBowi  
return l(i, j) = r(i, j); hAG++<H{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6by5VESx  
=<`9T_S 16  
  return ( int & )i; dMeDQ`c`W  
  return ( int & )j; Yi7`iC  
最后执行i = j; &1]}^/u2  
可见,参数被正确的选择了。 E`LML?   
k-e_lSYk&c  
`u%//m_(  
Y_Ej-u+>{  
[m3G%PO@Da  
八. 中期总结 >/1.VT\E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }k\a~<'X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h(GgkTj4+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1k{ E7eL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Wf0ui1@  
6dC!&leNi  
[5a`$yaQ  
sKn>K/4JZ  
q/70fR7{v  
T=;'"S  
九. 简化 =ZzhH};aX  
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。 -Zocu<Rs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (zk'i13#6  
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: e/#4)@]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P0' ;65  
  +-*/&|^等 p7zHP  
2. 返回引用。 Mgcq'{[~Y=  
  =,各种复合赋值等 ;&Eu< %y  
3. 返回固定类型。 `j_R ?mY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uDH)0#  
4. 原样返回。 |],{kUIXO  
  operator, 3"I 1'+  
5. 返回解引用的类型。 cO)GiWE  
  operator*(单目) cS QUK  
6. 返回地址。 <adu^5BI  
  operator&(单目) C(e!cOG  
7. 下表访问返回类型。 1PLKcU  
  operator[] '~liDz*O   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ou,W|<%  
  operator<<和operator>> P63z8^y  
/\ ~{  
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。 ;PG'em  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: PJO;[: .I  
,_\h)R_  
template < typename Left > 4zJ9bF4  
struct value_return ~g1@-)zYxK  
  { |])%yRAGQ  
template < typename T > YJ rK oK}  
  struct result_1 HAGWA2wQ  
  { Og30&a!~F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y*wbFL6`  
} ; Cv;z^8PZJz  
z0g$+bhy  
template < typename T1, typename T2 > GbB&kE3KP  
  struct result_2 eUF PzioW  
  { >6jy d{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [>C^ 0\Z~  
} ; 6"&&s  
} ; ->8n.!F}  
#cjB <APY  
%\:.rs^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B: {bmvy  
%[NefA(  
下面我们来剥离functor中的operator() e5veq!*C?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ix1ec^?f  
.JQR5R |Q  
return l(t) op r(t) MzJ5_}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e[Q(OV5(R  
return op l(t) ;&JMBn]J  
return op l(t1, t2) J8/>b{Y  
return l(t) op H(?z?2b p  
return l(t1, t2) op u@==Ut  
return l(t)[r(t)] 'e{e>>03  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VMen:  
+k8><_vr}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: NbkWy  
单目: return f(l(t), r(t)); |$bZO`^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |6_<4lmTxF  
双目: return f(l(t)); pjbKMx  
return f(l(t1, t2)); _|*3uGo:  
下面就是f的实现,以operator/为例 L6l~!bEc  
m#%5H  
struct meta_divide ]!0*k#i_.  
  { =_ -@1 1a  
template < typename T1, typename T2 > 5%tIAbGW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nwO;>Qr  
  { ckhW?T>l  
  return t1 / t2; tk1qgjE(?  
} +twBFhS7k  
} ; ?+`Zef.g  
3z ~zcQ^\  
这个工作可以让宏来做: @X1>Wv|[  
"b -KVZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o Q{gh$6*  
template < typename T1, typename T2 > \ D5AKOM!`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nSd?P'PFg  
以后可以直接用 w9.r`_-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F_V~UX1D  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /xf %Rp4}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3ck;~Ncj<  
?bN8h)>QQ8  
173/A=]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 m[Zz(tL  
+yCIA\i#t6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M=0I 3o}J  
class unary_op : public Rettype TioI$?l>W(  
  { N'2u`br4KP  
    Left l; n:k~\-&WJ  
public : [!bTko>rSB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <niHJ*  
'%K,A-7W  
template < typename T > L & PhABZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LuQ=i`eXx  
      { /!7m@P|&D  
      return FuncType::execute(l(t)); B;7L:  
    }  299; N  
7 NJ1cQ-}t  
    template < typename T1, typename T2 > j g$%WAEb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >@T ZYdl  
      { !>t |vgW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rJ!xzge;G  
    } W0gaOew(^  
} ; eeB^c/k(P  
.&}}ro48  
sfVtYIu  
同样还可以申明一个binary_op 8 wC3}U  
pN%L3?2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >rYP}k  
class binary_op : public Rettype ]u2! )vZh'  
  { (A(d]l  
    Left l; G4<'G c  
Right r; ;QgJw2G  
public : =b9?r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zL)m!:_  
na8A}\!<  
template < typename T > \>9%=32u.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LD^V="d  
      { % YU(,83(+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EJZl'CR  
    } e ~*qi&,4  
N,Y<mX  
    template < typename T1, typename T2 > SjG=H%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {\lu; b!  
      { 4[+n;OI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]S%qfna e1  
    } F=d#$-yg  
} ; CS6,mX  
=b !f  
5:56l>0  
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 #l:qht  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]j_S2lt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hc~--[1c:  
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。 Hh54&YKZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m 0un=>{  
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。。。 6!b96bV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Mb?6c y[  
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) bk#u0N  
下面是修改过的unary_op Pi)`[\{  
xN2{Vi{ad  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?c=l"\^x  
class unary_op f]o DZO%^  
  { 9e8@0?0  
Left l; oa;[[2c  
  wf8vKl#Kfw  
public : -+ $u  
w 7=Y_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 37 M7bB0  
QGLfZvTT  
template < typename T > &o:ZOD.  
  struct result_1 / ^!(rHf  
  { 4[bw/[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m6'YFpf)V  
} ; "L{;=-e  
oPre$YT}h  
template < typename T1, typename T2 > $@Hw DRP  
  struct result_2 p?8> 9  
  { : <m0 GG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1Pn!{ bU3@  
} ; ;~/  
o+6Y/6Xp@  
template < typename T1, typename T2 > vxbO>c   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V-J\!CHX  
  { B.{0,b W?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C"hc.A&4  
} gKS^-X{x  
tTQ>pg1{qh  
template < typename T > x?Q;o+2v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q"QrbU  
  { 5#WZXhlc}  
  return OpClass::execute(lt(t)); =EV8~hMyqh  
} I 9tdr<  
qYbod+UX  
} ; ^#g GA_H  
\n+`~< i  
B>9D@fmzs  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug bjD0y cB[  
好啦,现在才真正完美了。 Xo]FOJ 5  
现在在picker里面就可以这么添加了: d{9jd{ _#G  
6,cyi|s  
template < typename Right > Yxi.A$g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c3K(mM:  
  { QN*'MA"M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tJ'U<s  
} U/{cYX  
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。 )RA7Y}e|m  
]+fL6"OD/2  
){8^l0b  
~#) DJ  
?t?!)#X  
十. bind Vf O0 z5&  
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>LdDhNn,`  
先来分析一下一段例子 k('2K2P  
&b{L|I'KYT  
7!L"ef62o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NV*t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AL,|%yup  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7j._3'M=Kc  
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。 K$f~Fft  
我们来写个简单的。 ob-be2EysH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `?`\!uP"  
对于函数对象类的版本: ?vM{9!M  
Hyc19|  
template < typename Func > W)j/[  
struct functor_trait FDpNM\SR1l  
  { DAc jx:~  
typedef typename Func::result_type result_type; /z5j.TMs  
} ; qRB&R$  
对于无参数函数的版本: 3osAWSCEL  
syBYH5  
template < typename Ret > o2F6K*u}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > coU`2n/  
  { zXp{9P\c  
typedef Ret result_type; LH0\SmhU  
} ; ` YIpZ rB  
对于单参数函数的版本: 1.jW^sM  
[R& P.E7w'  
template < typename Ret, typename V1 > Etn]e;z4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !K6:W1  
  { W99Fb+$I  
typedef Ret result_type; E~{-RZNK  
} ; /:C"n|P7Z  
对于双参数函数的版本: 7F.>M  
#WfJz}P,!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $+V{2k4X,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MqXA8D  
  {  rd. "mG.  
typedef Ret result_type; Q:@Y/4=  
} ; va#~ \%`  
等等。。。 %qN8u Qx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  EMJio\  
1 5rE|m^  
template < typename Func > .KK"KO5k  
struct func_return :t9(T?2  
  { H6e ^" E  
template < typename T > Q/0;r{@Tq}  
  struct result_1 ezHj?@  
  { 7|"11^q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -XD\,y%zi  
} ; RI-whA8+  
o$Hc5W([Z  
template < typename T1, typename T2 > DHm$gk  
  struct result_2 v)rN] b]  
  { +h*&r ~T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RC\TPG/8!  
} ; ib uA~\5  
} ; :i?Z1x1`  
U3A>#EV  
sHh2>f@x$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )e]:T4*vo  
q;Qpd]H  
template < typename Func, typename aPicker > ]Jv Z:'g}  
class binder_1 .L6t3/^  
  { 7.akp  
Func fn; )M^;6S  
aPicker pk; /`2VJw  
public : tHhY1[A8m  
YQe @C  
template < typename T > Dt.OZ4w5  
  struct result_1 ,CwhpW\Y  
  { ;2%3~L8?V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xI_WkoI  
} ; WV?iYX!  
c( gUH  
template < typename T1, typename T2 > "ve?7&G7U  
  struct result_2 -7;RPHJs  
  { ~+^,o_hT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p|Z"< I7p(  
} ;  <}B|4($  
5F&i/8Ib  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]P]lG-  
c3oI\lU  
template < typename T > j:U>V7Kn3~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I%{U~  
  { KAEf4/  
  return fn(pk(t)); cF,u)+2b|6  
} K\n %&w  
template < typename T1, typename T2 > $m{\<A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wpj.G  
  { nc@ul')  
  return fn(pk(t1, t2)); x-Xb4?{  
} 6^|bKoN/ f  
} ; `qs'={YtU  
F)v+.5T1  
g/V C$I!'  
一目了然不是么? BAqu@F\):  
最后实现bind q_HD`tW  
9n9/[?S  
Zj`eR\7~  
template < typename Func, typename aPicker > TX;OA"3=\-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %'^m6^g;  
  { .8.ivfmJh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ) @))3  
} ?86h:9  
Bg7?1m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <J`_Qc8C  
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。 {"4t`dM  
gxt2Mq;q~}  
十一. phoenix SHz& o[u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eb.`Q+Gb  
MV=.(Zs  
for_each(v.begin(), v.end(), 5dYIL`  
( & +%CC  
do_ Z<ke!H  
[ oJXZ}>>iT  
  cout << _1 <<   " , " tDIzn`$ z  
] B-M|}T  
.while_( -- _1), hhYo9jTHW  
cout << var( " \n " ) |a^ydwb  
) hRc\&+#/  
); ,0#OA* 0B  
$OjsaE %  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: i.K}(bo;b  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]T zN*6o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }yB@?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !j7b7<wR  
t}*teo[  
3PBg3Y$  
template < typename Cond, typename Actor > !gJAK<]iW  
class do_while R<JI  
  { Hi.JL  
Cond cd; >@]E1Qfe  
Actor act; ;'p0"\SV  
public : mHw1n=B  
template < typename T > 1d-j_ H`s  
  struct result_1 %NxNZe  
  { x-%nnC6e  
  typedef int result_type; h"ZF,g;a  
} ; d@#=cvW  
p aMw88*u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *%8,G'"r?  
%tQIKjsVaY  
template < typename T > M c@p~5!M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NK"y@)%0  
  { QRt(?96  
  do }14.u&4  
    { ]G|@F :  
  act(t); "q]v2t  
  } u45e>F=  
  while (cd(t)); V|b?H6Q  
  return   0 ; {9C(\i +  
} D(Xv shQ  
} ; 5|H?L@_9  
vz@QGgQ9~2  
;5 IS58L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X>*zA?:  
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。 G.<9K9K  
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。 C'zMOR6c  
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。 tx5@r;  
下面就是产生这个functor的类: gs0,-)  
KZD&Ih(vC  
,[cWG)-  
template < typename Actor > gB kb0  
class do_while_actor 9rA3qj%  
  { X}p4yR7'  
Actor act; BAzqdG  
public : ^!kv gm<{$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1b_ ->_9  
z|pH>R?:  
template < typename Cond > Dw.>4bA.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B5tJ|3!  
} ; eeL%Yp3+  
",~3&wx  
EE%OD~u&9#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IP{Cj=  
最后,是那个do_ Bv9;q3]z-  
-B`;Sx  
bF B;N+>  
class do_while_invoker xn6E f"  
  { QjZ}*p  
public : NWoZDsu  
template < typename Actor > +S3'ms  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %81tVhg  
  { `_<AZ{&&  
  return do_while_actor < Actor > (act); qTffh{q V  
} -R&h?ec  
} do_; b_wb!_  
%lV>Nc|iz=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .h7b 4J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BE3~f6 `  
最后来说说怎么处理break和continue CTPn'P=\C  
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。 );,#H`'  
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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