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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &A~(9IV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E1Rz<&L  
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, 73(5.'F  
%)j^>W5  
dhI+_z   
mbZ g2TTy  
  class filler q@iZo,Yk  
  { =lS@nRH  
public : T1fX[R ^\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \h7XdmA]~  
} ; O]\eMM&  
60%EmX ;  
/n#t.XJY*  
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: K]dX5vJw'  
jp+#N pH  
<^B!.zQ  
LZrkFkiC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (JeRJ4  
_ +A$6l  
K@;ls  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iuWw(dJk  
<zF/at  
b ;t b&o  
BG2Z'WOH  
二. 战前分析 @!s(Zkpev  
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。 BZ@v8y _TA  
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 Wx-rW  
Fj0h-7L  
}}~ t! /x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _CXXgF[OCA  
  /* --------------------------------------------- */ btIh%OM  
vector < int *> vp( 10 ); C'CdVDm X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R86:1  
/* --------------------------------------------- */ /R)(u@jk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?[S{kMb2  
/* --------------------------------------------- */ DwH=ln=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  B<?fD  
  /* --------------------------------------------- */ &?B\(?*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )J!=X`b  
/* --------------------------------------------- */ / S)&dN`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T|lyjX$Q]9  
zd#/zUPI  
h OF>Dj  
0Kenyn4?  
看了之后,我们可以思考一些问题: &\s>PvnquX  
1._1, _2是什么? n"Q fW~U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [:C!g#o  
2._1 = 1是在做什么? Xu&4|$wB+  
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。 MA5BTq<&  
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。 ?3Dsz  
A49HYX-l  
}-ysP$  
三. 动工 j8#B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >l|dLyiae  
YfOO]{x,X  
@ei:/~y3  
+Ek('KOF  
template < typename T > IDr$Vu4LCW  
class assignment [:\8Ug8  
  { .6#Y- iJqc  
T value; Z  )dz  
public : ZVmgQ7m  
assignment( const T & v) : value(v) {} OQZ\/~o 5  
template < typename T2 > ](H vx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B%d2tsDw  
} ; 7U{g'<  
W L5!H.q  
D^W?~7e ^r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I@9k+JB   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6sp?'GO`~  
_"#ucM=B:-  
)x*pkE**c  
UHW;e}O5  
  class holder )0NE_AZ?  
  { w/m ~#`a  
public : SgocHpyg  
template < typename T > d ;W(Vm6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5UHxB"`C  
  { +A,t9 3:k  
  return assignment < T > (t); -KG3_kE  
}  a7UfRG  
} ; )q+9_KU q  
xkzC+ _A  
SRx `m,535  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3xnu SOdh  
|k^ *  
  static holder _1; 4?{e?5)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7T3ub3\  
+#!! 'XP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5=--+8[ bV  
而不用手动写一个函数对象。 lj!f\C}d  
H|iY<7@  
i%)Nn^a;T  
?5L.]Isa5  
四. 问题分析 [1*3 kt*h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Fv6<Cz6L  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )gR !G]Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :h+gSvn:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X6dv+&=?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cQMb+Q2Yw  
7}<05 7Xn'  
五. 问题1:一致性 s$ 2@|;  
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?| *rk!`n&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Mo2b"A;}|  
s) vHLf4T  
struct holder 6M`N| %  
  { Q+\?gU]  
  // D,rs)  
  template < typename T > &L S&O  
T &   operator ()( const T & r) const LGm>x  
  { -a[] #v9  
  return (T & )r; v*7lJNN.  
} ?Q)z5i'g#  
} ; eY1$s mh t  
HwH Wi  
这样的话assignment也必须相应改动: n8eR?'4  
?X.MKNbp  
template < typename Left, typename Right > bvM a|;f1  
class assignment 3:h9cO/9  
  { -B-nTS`  
Left l; cR1dGNcp/@  
Right r; yw%5W=<  
public : JL4\%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ppzd.=E  
template < typename T2 > +89s+4Jn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bt,^-gt@  
} ; ='0f#>0Q  
#D$vH  
同时,holder的operator=也需要改动: *|RQ )  
siHS@S  
template < typename T > Tej-mr3P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eswsxJ/!  
  { Jn>7MuG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `!j|Ym  
} XACbDKyS  
P/'~&*m-  
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。 cia4!-#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /QsFeH  
^ )Lh5   
return l(rhs) = r; Xh/i5}5 t  
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。 ,f4mFL0~N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [9WtoA,kx  
_|S>, D'  
template < typename Tp > _ G!lQ)1  
class constant_t [y73 xF   
  { onM ~*E  
  const Tp t; bqXCe\#  
public : AFWcTz6#d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lGI5  
template < typename T > 6s833Tmb&r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7R mL#f`  
  { av(d0E}}b  
  return t; D@yg)$;z  
} yWACI aj  
} ; HV`{YuP  
0(|BQ'4~H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .(,4a<I?%N  
下面就可以修改holder的operator=了 R<gC,eV<=  
0}YR=  
template < typename T > Rla4XN=mf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dUtxG ~9  
  { Y WSo:)LY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pCz;km  
} ?=]`X=g 6  
z^Nnt  
同时也要修改assignment的operator() /(w:XTO<  
8x jJ  
template < typename T2 > ~pn9x;N%H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "-y\F}TE  
现在代码看起来就很一致了。 O~g _rcG  
sQ/7Mc  
六. 问题2:链式操作 C|Bk'<MI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aW7{T6.,  
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。 )^uLZMNaI  
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。 $jb0/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 N:!XtYA<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BJk:h-m [  
J p.Sow  
template < typename T > jMUE&/k  
struct result_1 Wxg,y{(`  
  { Eo\# *Cv*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xDu11W+g  
} ; f)q\RJA)X  
=y8HOT}8  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^>uzMR!q5  
+15j^ Az  
template < typename T > h:(Jes2  
struct   ref -gh',)R   
  { l!\C"f1o,  
typedef T & reference; %*<k5#Yq  
} ; <pGPuw|~I  
template < typename T > S(5.y%"<  
struct   ref < T &> []0`>rVq  
  { 6hYv  
typedef T & reference; 2](R}  
} ; !&TbE@Xk  
U KF/v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qt}vM*0}V  
} 1w[G;$  
template < typename T > A6}M F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *Xt#04_  
  {  r_]wa  
  return l(t) = r(t); E=w$r  
} C/e`O|G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;u,%an<(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KO<fN,DR  
g?UG6mFbE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1j6ZSE/*|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <\?ySto  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Wt"@?#L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n.67f  
最后的布局是: iwCnW7:  
                Add Es zwg  
              /   \ 8[,,Kr)-  
            Divide   5 A$A7 F=x  
            /   \  2 Ua_7  
          _1     3 \P!v9LX(  
似乎一切都解决了?不。 TclZdk]%T  
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。 g8mVjM\B;  
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。 [+gX6  
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: P$2J`b[H$  
2Y&z}4'j  
template < typename Right > 8 +xLi4Pw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WE4:Jy  
Right & rt) const {O#=%o[  
  { B+ GPTQSTb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OCo=h|qBp  
} jfl7L"2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J @"wJEF  
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。 KwWqsuju  
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。 TxwZA  
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。  ~MyP4x/  
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。 /J3e[?78u  
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? X.,SXNS+B  
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: (SoV2[|  
;7 i0ko9  
template < class Action > > zh%CF$  
class picker : public Action v@`#!iu  
  { X6!u(plVQ  
public : *FR Eh@R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;%]Q%7  
  // all the operator overloaded \ Yz>=rY  
} ; =]\,I'  
DkA cT[  
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。 Q0,]Q ]_  
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: -a]oN:ERb  
O\XN/R3  
template < typename Right > ,y,NVF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i+Px &9o<9  
  { KI-E=<zt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2y#4rl1Utx  
} k  5xzC&  
N+b" LZc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :doP66["!  
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。 sBu=@8R]y  
mR[J Xh9s  
template < typename T >   struct picker_maker ?nB).fc  
  { f_9%kEXICt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N|z-s  
} ; joAR;J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G#)>D$Ck#  
  { hBz~FB];&  
typedef picker < T > result; 9/{+,RpC  
} ; Q)C#)|S  
.gv J;A7  
下面总的结构就有了: JV/K ouL  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2z:4\Y5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {]] nQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qeBfE  
至此链式操作完美实现。 @?3u|m |Z  
(# eB %  
so8isDC'9  
七. 问题3 \UGs_5OT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 aIRCz=N  
* ?rw'  
template < typename T1, typename T2 > Xl2Fgg}#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ToCB*GlL  
  { :!N 5daK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t\CVL?e`  
} 5(%+8<2  
NV9D;g$Y  
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: m!|u{<,R  
6t *pV [  
template < typename T1, typename T2 > -/B}XN W  
struct result_2 CP|N2rb  
  { "\vEi &C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5sM-E>8G^{  
} ; ' ,a'r.HJH  
z~A||@4'  
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? <!Nj2>  
这个差事就留给了holder自己。 rV"<1y:g  
    ,@/b7BVv  
`U#*O+S-^  
template < int Order > PGP9-M  
class holder; 2!-ZNd:(+  
template <> LP7t*}PK  
class holder < 1 > C=h$8Q  
  { R8c1~'  
public : :v* _Ay  
template < typename T > <3LyNG.  
  struct result_1 ul?'kuYk  
  { 8QE0J$d5  
  typedef T & result; l-XiQ#-{  
} ; {uL<$;#i  
template < typename T1, typename T2 > :7e2O!zH_  
  struct result_2  ;B^G<  
  { 7cK#fh"hvg  
  typedef T1 & result; ]N:SB  
} ; /$! / F@^  
template < typename T > 6sRn_y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tt{,f1v0t  
  { p=coOWOQ  
  return (T & )r; gv r "F  
} uPsn~>(4  
template < typename T1, typename T2 > 62PtR`b >  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 69!J' kM[  
  { eq<xO28z  
  return (T1 & )r1; "k)( ,  
} mF%>pj&b  
} ; I$n 0aR6  
zob^z@2  
template <> ^a[7qX_B  
class holder < 2 > %?<C ?.  
  { <[Q#}/$"  
public : ?#<Fxme  
template < typename T > IwZn%>1N  
  struct result_1 ^IjKT  
  { ipQJn_:2  
  typedef T & result; wlAlIvIT  
} ; 8%_XJyg  
template < typename T1, typename T2 > [kt!\-  
  struct result_2 !qV{OXdrB  
  { gLsl/G  
  typedef T2 & result; 6ALf`:  
} ; js^@tgf$x&  
template < typename T > G':mc{{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f#ID:Ap3  
  { =V5<>5"M?  
  return (T & )r; d0Py[37V  
} 2L[/.|  
template < typename T1, typename T2 > e=o<yf9>Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |n \HxU3  
  { (8?t0}#t  
  return (T2 & )r2; W|NzdxCY  
} X)e6Y{vO  
} ; N0O8to}V  
glH&v8  
\tye:!a?;@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I?G m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H~i+: X=I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8v8?D8\=|  
C;0H _  
return l(i, j) = r(i, j); 4rO07)~l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >DBaKLu\  
]ctUl #j  
  return ( int & )i; ]!d #2(  
  return ( int & )j; Tsxl4ZK  
最后执行i = j; S`8 h]vX  
可见,参数被正确的选择了。 |P$tLOrG  
lE78 Yl]  
UA!-YTh  
o|>2X[T  
_VMW-trG  
八. 中期总结 W2O =dG`  
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: Lco JltY{5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Om0Z\GP=  
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;s&;_0{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [c +[t3dz  
 "9!ln  
WogJ~N,d53  
VE+Q Y9(  
7"yA~e,l  
skh6L!6*<  
九. 简化 b/:9^&z  
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。 v?,_SVgAi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G%Hr c  
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: "a6[FqTs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \sEq r)\k  
  +-*/&|^等 SQDllG84E  
2. 返回引用。 jutEb@nog  
  =,各种复合赋值等 c/DB"_}!a  
3. 返回固定类型。 0.'$U}#b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6{B$_Usg  
4. 原样返回。 |a%&7-;   
  operator, TppR \[4]  
5. 返回解引用的类型。 {" woBOaA  
  operator*(单目) (n;#Z,  
6. 返回地址。 jAB~XaT,  
  operator&(单目) o9(:m   
7. 下表访问返回类型。 '`p#%I@  
  operator[] QFY1@2EC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  F"FGPk  
  operator<<和operator>> OBqaf )W  
a6wPkf7-H  
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。 1//d68*"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F.i*'x0u  
i+( k  
template < typename Left > }dQW -U  
struct value_return L:nZ_O;  
  { pUutI|mt/  
template < typename T > 8iaP(*J  
  struct result_1 rz+)z:u  
  { {U?/u93~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hm*1w6 =  
} ; gg $/  
W: R2e2  
template < typename T1, typename T2 > k|Mj|pqA  
  struct result_2 z/Z 0cM#  
  { 3}*)EC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8 :B(}Y4K  
} ; -7{qTe {  
} ; 9>?3FMKdY  
)RV.N}NU  
<*k]Aa3y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uU_lC5A|  
;%wQnhg  
下面我们来剥离functor中的operator() *%'nlAX6%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4UP#~  
6?\X)qBI  
return l(t) op r(t) 0} v_usP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $p? gai{o  
return op l(t) Cn+'!?!d,  
return op l(t1, t2) 0*$?=E  
return l(t) op Q #!|h:K  
return l(t1, t2) op T6_LiB @  
return l(t)[r(t)] _UU-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vt8z=O  
h2~b%|Pv  
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: #$k6OlK-r"  
单目: return f(l(t), r(t)); <uq#smY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vk;]9o j*  
双目: return f(l(t)); qcpAjjK  
return f(l(t1, t2)); a2Q_K2t  
下面就是f的实现,以operator/为例 4FLL*LCNX  
(NB\wJg $  
struct meta_divide G_OLUuK?C  
  { mtfEK3?2*  
template < typename T1, typename T2 > NABVU0}   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h|m>JDxn  
  { w K)/m`{g  
  return t1 / t2; o m9zb&{tu  
} Ib V 7}  
} ; DVC<P}/  
8/4i7oOC  
这个工作可以让宏来做: i_<Uk8  
R/5@*mv{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P:Nj;Cxh  
template < typename T1, typename T2 > \ Vm6 0aXm_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R|tf}~u !x  
以后可以直接用 @ootKY`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]&;M 78^6  
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 \M(#FS  
(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。。。) Q--Hf$D]H  
oY;=$8y<q  
?-.Qv1hs6p  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 bSbUf%LKt  
a[).'$S}'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^R;Qa#=2  
class unary_op : public Rettype m~$S]Wf  
  { w&U>w@H^  
    Left l; 4<c #3]  
public : #@qd.,]2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C{g Y*+  
LS(J%\hMDm  
template < typename T > 6KpG,%2L#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b`%(.&  
      { 22`N(_  
      return FuncType::execute(l(t)); .|d2s  
    } )TH~Tq:  
h 7x_VO  
    template < typename T1, typename T2 > )wFr%wNe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .LQvjK[N  
      { -hn~-Sy+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~]Md*F[4*e  
    } Aw~N"i  
} ; 4|yZA*Q^  
@20~R/vh  
&i/QFO7y}  
同样还可以申明一个binary_op WJXQM[  
!`UHr]HJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .WeP]dX%:f  
class binary_op : public Rettype o>G^)aRa  
  { /C: rr_4=  
    Left l; FXF#v>&  
Right r; }iu(-{Z  
public : 97XGJ1HI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Td|x~mZv:  
P. V #  
template < typename T > qjc8$#zXS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qYi<GI*|@  
      { gr&Rkuyfv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z,x9 {  
    } J3;dRW  
~YYg~6}vV  
    template < typename T1, typename T2 > orU++,S4Pm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Gzo^w  
      { Gb?O-z%8*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $IdY(f:.:5  
    } ^Ko{#qbl/  
} ; >mWu+Nn:  
n-%8RV  
=2BB ~\G+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 JsA9Xdk`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0lyCk }c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HJV8P2f8`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 QqS?-   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "-tTN  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P@RUopu,i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lMcSe8LBQa  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vW\|% @hW,  
下面是修改过的unary_op W@:a3RJ  
:zL.dJwa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TAXl73j_CY  
class unary_op ~582'-=+  
  { KPT@I3P  
Left l; C6"bGA  
  t G{?  
public : Aj22t   
WecJ^{g>r{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *C0gpEf9S  
CYxrKW l:'  
template < typename T > SdI/  
  struct result_1 7+h*&f3>  
  { wn$:L9"YN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wG&+*,}  
} ; HOb-q|w  
H=7z d|W  
template < typename T1, typename T2 > o`@B*, @  
  struct result_2 JW5SBt>  
  { w|1Gb[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .QhH!#Y2D  
} ; hVfiF  
v{H3DgyG  
template < typename T1, typename T2 > e$wbYByW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X> *o\   
  { F! |?S:X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kP6P/F|RcZ  
} kZlRS^6  
>VAZ^kgi  
template < typename T > \sy;ca)[6g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z~Mq5#3F  
  { Q~'a1R  
  return OpClass::execute(lt(t)); z~g7O4#  
} aoZ`C3  
?Z<2zm%qV  
} ; R.g'&_zx  
kRk=8^."By  
zn4Yo  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug t?-7Z6  
好啦,现在才真正完美了。 F C= %_y  
现在在picker里面就可以这么添加了: n.m6n*sf7  
}/Wd9x  
template < typename Right > g>[|/z P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W biUz2)  
  { UeRx ^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Xcq 9*!%o  
} SZ9xj^"g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =f)S=0UF  
VesO/xG<  
o3;u*f0rWn  
Cf_Ik  
PAe2 hJ  
十. bind zN\~v  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 NRS!Ox  
先来分析一下一段例子 @"~Mglgw  
%qzpt{'?<  
u+]v. Mt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mf26AIlkQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dkV%Pyj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n\2VrUQ)M  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 cLQvzd:h=  
我们来写个简单的。 /~_Cb= 7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YkcX#>,  
对于函数对象类的版本: '_n{+eR74  
dt"[5;_P`  
template < typename Func > VA _O0y2  
struct functor_trait 5L<}u` 0J  
  { ?=<vC  
typedef typename Func::result_type result_type; `>fN? He  
} ; u.gh04{5  
对于无参数函数的版本: o} #nf$v(  
`d=$9Pi  
template < typename Ret > EX>|+zYL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bOCdf"!g  
  { dXh@E 7  
typedef Ret result_type; 1Tn!.E *  
} ; E<3hy  
对于单参数函数的版本: h^P>pI~  
m_H$fioha,  
template < typename Ret, typename V1 > R]%ZqT{PS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D PnKr/  
  { {uO8VL5+Qx  
typedef Ret result_type; 9p!V?cH#8  
} ; n=RAE^[M  
对于双参数函数的版本: k=[!{I  
-[#Mx}%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L%a ni}V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tg~&kaz  
  { 66=6;77  
typedef Ret result_type; E{r_CR+8  
} ; VEd#LSh  
等等。。。 $JTy`g0>x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n@BE*I<"  
+1p>:cih  
template < typename Func > 0D>~uNcT}  
struct func_return a#1LGH7E8  
  { qH6DZ|  
template < typename T > QEM")(  
  struct result_1 9AJ!7J#v"  
  { gFJ& t^yL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -e%=Mpq.  
} ; fHf+!  
t4?g_$>   
template < typename T1, typename T2 > (0W%Y Z!&  
  struct result_2 ,"PwNv  
  { iQ-;0<=G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n?pCMS|  
} ; wC BL1[~C  
} ; ,ewg3mYHC&  
G=3/PYp  
H/Goaf%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t1B0M4x9  
6mEW*qp2F  
template < typename Func, typename aPicker > `q eL$`  
class binder_1 Pp GNA  
  { q y y.3-(  
Func fn; 7F`QN18>(  
aPicker pk; 7& k lX  
public : )+ Wr- Yay  
1l\O9D +$  
template < typename T > nl5K1!1  
  struct result_1 yQhrPw> m  
  { % @Ks<"9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~>D;2 S(a  
} ; OP2!lEs  
da!N0\.1T  
template < typename T1, typename T2 > ru(Xeojv#  
  struct result_2 6kT l(+  
  { xbo-~{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g$dL5N7  
} ; Ph]e\  
$Miii`VS9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $EviGZFAaR  
~<v.WP<:  
template < typename T > ;y6Jo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5vbnO]8  
  { >o 3X)  
  return fn(pk(t)); P xpz7He  
} Di*+Cz;gK  
template < typename T1, typename T2 > An[*Jx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u{H,i(mx?  
  { 7L;yN..0  
  return fn(pk(t1, t2)); ~uC4>+dk  
} um#;S;  
} ; 92Ar0j]  
M|d[iaM,  
8)"KPr63M  
一目了然不是么? S;ulJ*qv  
最后实现bind #A]7cMZ'W  
b daZ{5^{  
(^a;2j9  
template < typename Func, typename aPicker > dhK$ XG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a4`@z:l  
  { bvG").8$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dN |w;|M  
} |,sUD/rt  
CM5A-R90  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A$XjzTR  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 nQ$N(2<Fe  
U%k e 5uwP  
十一. phoenix `Q(ac| 0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q^MB%L;D  
'b661,+d  
for_each(v.begin(), v.end(), yH#;k:O=  
( [po+a@ %  
do_ kOdS^-  
[ @z/]!n\~  
  cout << _1 <<   " , " i6`8yw  
] \|62E):i1  
.while_( -- _1), 87<y_P@{  
cout << var( " \n " ) mnmwO(.  
) oN `tZ;a  
); #mkr]K8A4  
w,}}mC)\*  
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: n"FOCcTIs  
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 f6|3| +  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iU%Gvf^?'5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sM5 w~R>Y  
^G2vA8%  
r]HLO'<]  
template < typename Cond, typename Actor > M0]l!x#7  
class do_while 6J|f^W-fs  
  { mu{%%b7|^  
Cond cd; =JVRm 2#*  
Actor act; IB!Wrnj?  
public : 2WUBJ-qnuT  
template < typename T > ^ _+ks/  
  struct result_1 U1q$B32  
  { +:'Po.{"  
  typedef int result_type; zi-+@9T  
} ; TS[Z<m  
b$$XriD]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wd#AA#J;*  
/XMmE  
template < typename T > +'n1?^U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /pk; E$qv  
  { jQ^Ib]"K  
  do HJcZ~5jf  
    { SD.ze(P  
  act(t); OT *W]f  
  } .ERO*Tj  
  while (cd(t)); 2~`dV_  
  return   0 ; ,o}[q92@w  
} ^_=0.:QaW  
} ; GUp51*#XR  
c''O+,L1+  
2(c#m*Q!b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =VY4y]V  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {VNeh  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,3n}*"K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ffB]4  
下面就是产生这个functor的类: xK y<o  
A&M/W'$s  
>{??/fBd-  
template < typename Actor > >b$<lo  
class do_while_actor ;< ][upn  
  { dY|jV}%T  
Actor act; F"F(s!  
public : /Z@.;M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <Q kfvK]Q  
|n|2)hC  
template < typename Cond > (gmB$pwS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i,<-+L$z  
} ; U)PumU+z$u  
0Gs]>B4r/  
b gD Dys  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <n:?WP~U  
最后,是那个do_ \c\=S  
ueg X  
\bsm#vY,  
class do_while_invoker ibAA:I,d  
  { gU%GM  
public : 2?ednMoE  
template < typename Actor > >lj3MNSH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $_ i41f[  
  { T*ic?!  
  return do_while_actor < Actor > (act); c"$_V[m  
} -)Vj08aP  
} do_; [< `+9R  
Aa Ma9hvT!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +O H."4Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Iymz2  
最后来说说怎么处理break和continue B)|s.Ez  
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。 GkC88l9z  
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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