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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pH:|G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IC-xCzR  
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, 8B t-  
{uM{5GSL  
ftqW3VW  
'/*c Yv45  
  class filler I2lZ>3X{  
  { f -nC+   
public : 6:z&ukq E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #:zPpMAl  
} ; DJ [#H  
h_G7T1;L  
nN\XVGP,t  
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: r= | |sZs  
+2 o|#`)i  
+\oHQ=s>}\  
EF=D}"E6pO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d lLk4a+  
*B<I><'G  
<T/L.>p4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BXv)zE=j  
a[cH@7W.#  
Msu2OF *x  
=pOY+S|  
二. 战前分析 oNsx Fi:  
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。 t8N9/DZ}Q  
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 RcM0VbR"EU  
Xgc\O08  
OjEA;;qq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /0B ?3&H  
  /* --------------------------------------------- */ xa0%;nFKe  
vector < int *> vp( 10 ); K$5P_~;QL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z_~DTO2Qg  
/* --------------------------------------------- */ 0_pwY=P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SW'KYzn  
/* --------------------------------------------- */ q;Pz B4#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [:S F(*}  
  /* --------------------------------------------- */ TC#B^m`'p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qAik$.  
/* --------------------------------------------- */ ]~Qkg+>'&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [te7 uZv-  
:uDB3jN[  
 /?xn  
( +hI   
看了之后,我们可以思考一些问题: M':.b+xN  
1._1, _2是什么? B9:0|i!!A`  
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。 W3rvKqdw5  
2._1 = 1是在做什么? ve^MqW&S  
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。 2U{RA' s  
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。 IfCqezd  
mXaUWgO  
{[~,q\M[  
三. 动工 K!gFD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,!4_Uc  
 Vp^sER  
e' VXyf  
bC-x`a@  
template < typename T > C8q-gP[  
class assignment  Z5-'|h$|  
  { li P{Mu/LO  
T value;  m:Abq`C  
public : 7Z3qaXPH  
assignment( const T & v) : value(v) {}  y-#tU>P  
template < typename T2 > r1atyK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h!~yYNQ"  
} ; =oDrN7`,B  
y<(.,Nb8  
e90z(EF?0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \ y",Qq?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1<|I[EI  
0O4mA&&!oK  
,_zt? o\  
gMn)<u>  
  class holder p~ItHwiT  
  { O 9)8a]  
public : @CDRbXoFk  
template < typename T > i`L66uV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i(HhL&  
  { B=|sLs`I  
  return assignment < T > (t); mJ7kOQ-.$  
} 3 2D/%dHC  
} ; kzXW<V9  
1j,Y  
h+(s/o?\  
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: "O "@HVF@  
+Ti@M1A&  
  static holder _1; u*`GIRfWT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d*HAKXd&:j  
~O$]y5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qpq0j^\  
而不用手动写一个函数对象。 cgOoQP/#  
E!M+37/  
yr'`~[oSCy  
# 95/,k  
四. 问题分析 qW^l2Jff  
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。 \-yi#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。 W9~datIh>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7F\g3^ z9`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "o^zOU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &YNhKm@"  
f *vziC<m  
五. 问题1:一致性 ' M!_k+e  
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?| }=FQKqtC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jo~vOu  
jtwO\6 t&  
struct holder 04t_  
  { add-]2`  
  // }I]q$3 .  
  template < typename T > XjbK!.  
T &   operator ()( const T & r) const a\MJbBXv  
  { w5Xdq_e3  
  return (T & )r; Kw|`y %~  
} ;r']"JmF,  
} ; v5o%y:~  
JV>OmUAk  
这样的话assignment也必须相应改动: Jo0x/+?,+  
d?n~9_9e  
template < typename Left, typename Right > P.Bk-#}$  
class assignment i747( ^  
  { ( 9l|^w["  
Left l; rIb{=';  
Right r; y (A"g3^=  
public : W+E2({  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K0]Wb=v  
template < typename T2 > cg5DyQ(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QZfnoKz  
} ; ~cjvo?)&e;  
eu =2a>  
同时,holder的operator=也需要改动: g2I@j3  
 a4yU[KK  
template < typename T > m 78PQx H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iu'yB  
  { 21qhlkdc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oS4ag  
} tdm /U  
EA\~m*k  
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。 7o<RvM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C1J'. !  
q3:tZoeXV  
return l(rhs) = r; Evc 9k  
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。 3]i1M%'i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g;pFT  
0U<9=[~q7@  
template < typename Tp > fCKcv |  
class constant_t R+\5hI@ >i  
  { $f+9svq  
  const Tp t; QS_u<B  
public : - M]C-$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} waC%o%fD  
template < typename T > Ud](hp"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const epnDvz\   
  { c1`o3gb  
  return t; ~VOmMw4HV  
} e|I5Nx2)  
} ; C9h8d   
3Wiu`A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MI/1uw  
下面就可以修改holder的operator=了  7;XdTx  
D|xSO~M5  
template < typename T > yVL~SH|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,Y*f]  
  { y& )z\8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {XVSHUtw  
} 1#'wR3[+  
(<ejJPWT  
同时也要修改assignment的operator() p"T4;QBxQ  
DeUDZL%/  
template < typename T2 > JwO+Dd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dL"v*3Fy  
现在代码看起来就很一致了。 +RbCa c  
"x{S3v4Rb5  
六. 问题2:链式操作 cX*^PSM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PtHT>  
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。 SbB5J> >7J  
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。 *}?^)z7w  
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。 /ZczfM\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R}0c O^V  
=$m|M m[a  
template < typename T > \^+sgg{  
struct result_1  I{E10;  
  { Z#F2<*+Pe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f.,-KIiF  
} ; wtY#8 '^$&  
;{>z\6N  
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: &t4j px  
k8h$#@^  
template < typename T > ,xGlWH wrY  
struct   ref X 6>Pq  
  { U $+rlw}  
typedef T & reference; c<e$6:|xM  
} ; _h5@3>b3r  
template < typename T > `+<5QtD  
struct   ref < T &> [p]Ayo$~  
  { W2n%D& PE  
typedef T & reference; }g3)z%Xe'[  
} ; N%`ikdaTd  
r+) A)a,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^UJO(   
QutQG  
template < typename T > 8(BLS{-"<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Gs-'  
  { md<%Z4+  
  return l(t) = r(t); _$1W:!f4  
} 0BD3~Lv  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 H*l8,*M}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J L]6o8x  
w;X-i.%`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 75{QBlf<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^oA^z1>3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S zsq|T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +x\b- '  
最后的布局是: Yc BY[i0  
                Add kTL{?-  
              /   \ jqh d<w  
            Divide   5 ]4ya$%A  
            /   \ " +'E  
          _1     3 }1f@>'o  
似乎一切都解决了?不。 BC=U6>`/  
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。 OEnJ".&V  
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。 `B}( Ln  
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: %XM wjBM  
y+hC !-  
template < typename Right > $*tq$DZ4&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xv4_q-r[  
Right & rt) const iLiEh2%P  
  { 8@S7_x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hyqsMkW|  
} 9Ps[i)-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SZW+<X  
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。 # ~SuL3  
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。 2gLa4B-  
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。 'wB6-  
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。 gRA}sF  
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? v3SH+Ej4  
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: 7 \)OWp  
.zxP,]"l  
template < class Action > Ba==Ri8$  
class picker : public Action 2(~Y ^_  
  { l`D^)~o8  
public : ~^jdiy5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e yTYg  
  // all the operator overloaded U0jq.]P  
} ; cty~dzX^  
Dvd.Q/f  
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。 ^Po\:x%o  
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 qwS/s  
T a/G  
template < typename Right > ` mCcD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |r0j>F  
  { /^/'9}7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); webT  
} 1+#Vj#  
 PJk Mn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -iH/~a  
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。 6_zL#7E'  
`;cKN)Xk  
template < typename T >   struct picker_maker A*\4C3a'%  
  { '^Sa|WXq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oVC~RKA*  
} ; b;soMilz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c$uV8_V  
  { %K ]u"  
typedef picker < T > result; 8(Z*Vz uu  
} ; zac>tXU;  
i9.5 2  
下面总的结构就有了: db#y]>^l  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9QY)<K~a  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4,$x~m`N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C?hw$^w7T  
至此链式操作完美实现。 Q~-gtEv+&  
7;|6g8=  
#XJYkaL  
七. 问题3 !xe<@$  
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。 C=PBF\RkKu  
;2dhue  
template < typename T1, typename T2 > a |z{B b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NRoi` IIj  
  { {'d?vm!r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .P,\69g~A  
} 9^ mrsj  
P?TFX.p7  
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: Hk6Dwe[y  
:kFWUs=  
template < typename T1, typename T2 > ?FMHK\  
struct result_2 KY|Q#i|pM  
  { [xI@)5Xk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s BRw#xyS  
} ; lWOB!l  
(6JD<pBm  
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? (dO4ww@O  
这个差事就留给了holder自己。 YjG0: 9  
    [_H9l)  
$9ON 3>  
template < int Order > /wvA]ooT  
class holder; nTYqZlI,  
template <> }-8K*A3  
class holder < 1 > XPX{c|]>.  
  { q:nYUW o   
public : ]vu' +F$  
template < typename T > ;%U`lE0  
  struct result_1 T]E$H, p  
  { r*,]=M W  
  typedef T & result; `CHgTkv  
} ; GbZA3.J]yl  
template < typename T1, typename T2 > x28Bz*O  
  struct result_2 ]CHMkuP[k  
  { #Q|$&b  
  typedef T1 & result; }25{"R}K  
} ; %oN^1a'&)  
template < typename T > {OQ sGyR?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q .?D{[2  
  { #UGbSOoCtn  
  return (T & )r; LY^BkH'  
} , :kCt=4%  
template < typename T1, typename T2 > [& hdyLt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;l?>+m@H  
  { -G*u2i_*  
  return (T1 & )r1; <vbk@d  
} [!aHP ?-  
} ; @];Xbbw+c  
Y @K9Hl  
template <> 0e/~H^,SQ  
class holder < 2 > uHwuw_eK`  
  { Kk??}  
public : 3btciR!N]  
template < typename T > lz# inC|  
  struct result_1 Dcp,9"yt%  
  { 0jg-]  
  typedef T & result; A)VOv`U@2  
} ; & f!!UZMt)  
template < typename T1, typename T2 > ~[,E i k  
  struct result_2 Ie+z"&0  
  { {~d4;ht1Y  
  typedef T2 & result; bg 7b!t1F  
} ; T`vj6F  
template < typename T > Xv'64Nc!;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %7L'2/Y2x  
  { ~}TVM%0RTq  
  return (T & )r; 57r\s 8  
} ?DpMR/  
template < typename T1, typename T2 > OO\UF6MCU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6%fU}si,  
  { [% 3{mAd  
  return (T2 & )r2; 'rd{fe_g!  
} 0 J ANj  
} ; V:l; 2rW  
r2H]n.MT  
z{AfR2L  
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> >。 5@Rf]'1B0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0ED(e1K#B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f#5mX&j  
sg9ZYWcL  
return l(i, j) = r(i, j); s[Njk@y,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J)o~FC]b*  
f)gA.Rz  
  return ( int & )i; sy]1Ba%  
  return ( int & )j; KXR  
最后执行i = j; hS<x+|'l  
可见,参数被正确的选择了。 9-L.?LG  
h{>8W0W*  
!m^WtF  
6Lz&"C,`  
Le_?x  
八. 中期总结 n1!u aUC  
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: Yz{UP)TC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R=PjLH&)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i%-c/ lop  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q@l3XNH|c  
^>]p4Q3 6  
bD49$N?>  
u6|7P<HUfb  
HgG"9WBe%  
sd#a_  
九. 简化 t1Cyyb  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 m#8mU,7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ak|j J  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3B;B#0g50  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q}+9$v  
  +-*/&|^等 ];(w8l  
2. 返回引用。 03{e[#6   
  =,各种复合赋值等 <tFq6|  
3. 返回固定类型。 A "w 1GBx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %Wu3$b  
4. 原样返回。 ~2 =B:;  
  operator, IWKQU/l!  
5. 返回解引用的类型。 9I.="b=J)  
  operator*(单目) {OB\~$TH  
6. 返回地址。 6B|IbQ^  
  operator&(单目) t0hg!_$bq  
7. 下表访问返回类型。 "y5c)l(Rg  
  operator[] MbjH\XRB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j >P>MdZtk  
  operator<<和operator>> B \[P/AC  
z^=9%tLJ  
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。 ^bS&[+9E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: My=p>{s  
_%"/I96'  
template < typename Left > -CxaOZG  
struct value_return )<jj O  
  { Ue~M .LZb  
template < typename T > |?{Zx&yUw  
  struct result_1 @u$4{sjgf\  
  { 1oodw!hW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qv[@ioc  
} ; s{hJ"lv:  
Z wIsEJz  
template < typename T1, typename T2 > 'rU 5VrK  
  struct result_2 h.G/HHz  
  { DTgF,c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +=;F vb  
} ; >_tn7Z0 L  
} ; C#vU'RNpl  
>5)$Qtz#  
XCQ =`3f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LLV:E{`p  
<C]s\ "o-`  
下面我们来剥离functor中的operator() :8\z 0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6fQQKM@a|  
vvdC.4O  
return l(t) op r(t) r1$ O<3\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /R@eOl}D  
return op l(t) &o:wSe  
return op l(t1, t2) sIg{a( 1/  
return l(t) op q[7C,o>/  
return l(t1, t2) op zjB8~ku#  
return l(t)[r(t)] dN;C-XF3s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1;g>?18@  
BW z*!(   
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: -bcm"(<T'  
单目: return f(l(t), r(t)); l.Qj?G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YzsHec  
双目: return f(l(t)); So,EPB+  
return f(l(t1, t2)); OG/R6k.  
下面就是f的实现,以operator/为例 `3\5&Bf  
s#64NG  
struct meta_divide rS8/_'  
  { H8rDG/>^  
template < typename T1, typename T2 > 8T7[/"hi\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dk-Y!RfNx  
  { &F)P3=  
  return t1 / t2; WXaLKiA*(  
} M)( 5S1ndq  
} ; {N/(lB8  
O~l WFaW  
这个工作可以让宏来做: f*LDrAf9  
,7z.%g3+z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bp;b;f>  
template < typename T1, typename T2 > \ eBBqF!WDb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^JJ*pT:  
以后可以直接用 Ftu4 V*lD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *8t_$<'dQ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S 0,p:Wey  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) b&s"x? 7  
Wyw/imr  
D$!(Iae  
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 \:%e 6M  
" :@5|4qK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $yLsuqB}  
class unary_op : public Rettype cZPv6c_w  
  { DXsp 2  
    Left l; 349W0>eOT  
public : #1&w fI$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Rs8^ 27  
gW$X8ECX  
template < typename T > `o)rAD^e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Om.pOz  
      { yiWBIJ2Wu9  
      return FuncType::execute(l(t)); r` HtN{6r  
    } ezgP\ct  
][I}yOD70  
    template < typename T1, typename T2 > O#sDZ.EL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const edx-R-Dc-1  
      { `og 3P:y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Zu,rf9LMj  
    } 1#gveHm]-G  
} ; mi`!'If0)  
:Bz*vH  
~K&ko8  
同样还可以申明一个binary_op iYEhrb  
-}AAA*P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PB(mUD2"r  
class binary_op : public Rettype &k+ jVymH  
  { BRi\&&<4  
    Left l; 0P3^#j  
Right r; Q~MV0<{  
public : x4r\cL1!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [>U'P1@ql  
pIXbr($  
template < typename T >  ") q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LK-2e$1  
      { )Gi!wm>zvN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2g$PEwXe  
    } -hZlFAZi  
9nu!|reS  
    template < typename T1, typename T2 > &Egw94l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \_bk+}WJ]s  
      { ( d#E16y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >TK:&V  
    } \Z{6j&;  
} ; g\[?U9qN  
ABuK`(f.  
U%.OH?;f  
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 p2cwW/^V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (&H-v'a}3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H$bu*o-Z  
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。 8eCC =Az:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JPJ&k( P  
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。。。 IH(]RHTp%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4^/MDM@  
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) V+G.TI P  
下面是修改过的unary_op nd_+g2x'  
\qj4v^\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5?9K%x'b  
class unary_op (,*e\o  
  { efW<  
Left l; $Y& 8@/L  
  plcz m 2  
public : { }Q!./5  
(v+nn1,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5 Yj qN  
W@Et  
template < typename T > 0eP7efy  
  struct result_1 <]1Z  
  { T?B753I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0' j/ 9vm  
} ; _=!R l#  
]06orBV  
template < typename T1, typename T2 > uJhB>/Og  
  struct result_2 " iAwD8-  
  { }22h)){n#Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V9  Z  
} ; 90<z*j$EK  
2%o@?Rp  
template < typename T1, typename T2 > h \dq]yOl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lrrNyaFn  
  { 3msb"|DG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hq+j8w}<-  
} Esx"nex  
^k{b8-)W<  
template < typename T > r Z)?uqa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \zOo[/-<  
  { '9@} =pE  
  return OpClass::execute(lt(t)); Fq>tl 64A  
} 2E7vuFH4c  
UaA1HZ1  
} ; K X0{dizZ  
nD#QC=}  
W5a7HkM  
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 '$nm~z,V  
好啦,现在才真正完美了。 5jMI33D  
现在在picker里面就可以这么添加了: JO3"$s|t  
N(ov.l;  
template < typename Right > [9N>*dKB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wN}@%D-[v  
  { lJlyfN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <yt|!p-tS  
} 3(&f!<Uy  
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。 :xwyE(w  
q%&JAX=  
Hst]}g' .  
*n]f)Jc  
#POVu|Y;h  
十. bind :[P)t %  
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。 A?)nLp&Y  
先来分析一下一段例子 9Kl:3C  
9$<1<  
dC,a~`%O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4zo^ b0v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GQ -fEIi{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;YGCsLT<xt  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 RV@'$`Q  
我们来写个简单的。 ,76xa%k(U|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 41^=z[k  
对于函数对象类的版本: XWd;-%`<  
STln_'DF'  
template < typename Func > n VNz5B  
struct functor_trait ."X}A t  
  { xOY %14%Y  
typedef typename Func::result_type result_type; ~(v7:?  
} ; .R";2f3  
对于无参数函数的版本: ~9ZW~z'  
"/ 9EUbca  
template < typename Ret > &d,!^9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,y>Sq +  
  { u$M,&Om  
typedef Ret result_type; qnc?&f  
} ; uT :Yh6  
对于单参数函数的版本: .Tm m  
7oWT6Qa5  
template < typename Ret, typename V1 > 8GN_ 3pT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,;D$d#\"  
  { Acix`-<  
typedef Ret result_type; C srxi'Pe  
} ; NpPuh9e{  
对于双参数函数的版本: /BN_K8nb`  
fex<9'e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > > a?K ![R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y]U]b G{  
  { _A/q bm  
typedef Ret result_type; |&49YQ  
} ; 7$ze RYD+  
等等。。。 ?zP/i(1y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s;!_'1pi@  
{r>iUgg  
template < typename Func > j0wpaIp  
struct func_return |d)*,O4s  
  {  Q4R*yRk  
template < typename T > 3bN]2\   
  struct result_1 u5Tu~  
  { iZ( U]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  Gv(?u  
} ; *DUP$@}k  
=:"wU  
template < typename T1, typename T2 > gVscdg5  
  struct result_2 je#OV,uHM  
  { !E@4^A80\W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tb!Fv W  
} ; T1*%]6&V|  
} ; &# < M o  
G^%FP!'D?  
0d|DIT#>?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =F<bAZ  
b/soU2?^  
template < typename Func, typename aPicker > V<A$eb>6  
class binder_1 *}h#'+  
  { Q94Lq~?YF  
Func fn; 2 ":W^P  
aPicker pk; 3 BQZ[%0@  
public : ?se\?q  
zB68%  
template < typename T > Da3Z>/S  
  struct result_1 tv 7"4$T  
  { 4`[2Te>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2{}8_G   
} ; 5._1G| 3  
<zWMTVaC  
template < typename T1, typename T2 > W/@-i|v  
  struct result_2 Kt5k_9  
  { , G2( l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dTrz7ayH  
} ; SNOML7pd  
 DJJd_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MXa(Oi2Gg  
j;yKL-ycB  
template < typename T > IQ\5!e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const : *8t,f~s^  
  { `8lS)R!  
  return fn(pk(t)); e.VQ!)>  
} B{tROuN<  
template < typename T1, typename T2 > f`K[oCfu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fNk0&M  
  { f2iA5 rCV]  
  return fn(pk(t1, t2)); ){I!orQ  
} "$#<+H>O  
} ; A4{p(MS5  
91\Sb:>  
N?s`a;Q[=  
一目了然不是么? Whl^~$+f  
最后实现bind q}|_]R_y  
O|AY2QH\  
=&t]R? F  
template < typename Func, typename aPicker > kyH0J[/n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9)*218.  
  { Am@:<J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d+WNg2#v  
} [x{Ai( /T^  
83!{?EPE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]%2y`Jrl^W  
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。 L_sDbAT~<  
7e:eL5f>~  
十一. phoenix E_ D0Nm%n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m*'hHt n  
'm^]X3y*  
for_each(v.begin(), v.end(), hS'!JAM>Q  
( pEp$J;   
do_ 0.kC|  
[ ^AF~k#R  
  cout << _1 <<   " , " 4TRF-f  
] (B0QBDj!  
.while_( -- _1), 9]%2Yb8SC  
cout << var( " \n " ) 1]a\uq}  
) 1t/mq?z:  
); q.kDx_  
f=A`{ 8^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  r m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor )kEH}P&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {X10,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ntQW+!s;P  
/:@)De(S  
6~OJB!  
template < typename Cond, typename Actor > kgHZaQnD  
class do_while ?kULR0uL+  
  { W3gHz T?{  
Cond cd; "&C>=  
Actor act; z&Xk~R*$  
public : 0TaN#  
template < typename T > gsY Q"/S9  
  struct result_1 ~gdnD4[G  
  { ?sv[vR(  
  typedef int result_type; .hRtQU  
} ; WK5B8u*<  
w<u@L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?G[=pY:=  
jqlfypU  
template < typename T > u7S C_3R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eD|"?@cE  
  { .@0@Y  
  do T"3:dkQw  
    { wb>"'%  
  act(t); qr(t_qR&  
  } yqC158 P  
  while (cd(t)); @JPz|  
  return   0 ; sI6I5  
} wf_ $#.;m  
} ; ^^g u  
NiYT%K%  
PJT$9f~3;.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8 ,W*)Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Bbtc[@"X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3^iVDbAW{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &b'{3o_KN  
下面就是产生这个functor的类: ZnBGNr  
s"5nfl  
p fR~?jYzm  
template < typename Actor > Lvrflx*Q  
class do_while_actor A ^t _"J  
  { @~}~;}0x  
Actor act; L}7 TM:%  
public : U|<>xe*|%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }`aT=_B  
g 'td(i[  
template < typename Cond > ;9<?~S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,$ Cr9R&/  
} ; <'48mip  
NHcA6y$Cz  
6~l+wu<$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {e1sq^>|  
最后,是那个do_ NiMsAI@j  
C`-CfZZ  
@; tM R|p  
class do_while_invoker :`>tCYy;  
  { CzI s_/  
public : 2%| n}V[  
template < typename Actor > 4+89 M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [_`@ V4  
  { k;K-6<^h  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0+k..l  
} +R7pdi  
} do_; /Ny#+$cfk  
-q(*)N5.2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2St<m-&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;U3K@_  
最后来说说怎么处理break和continue 1p$*N  
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。 /l+"aKW 2  
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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