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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda | =tGrHL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FtybF  
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, HXQ } B$V  
T)Pr%kF  
nF=[m; ~  
9]^NAlno  
  class filler V_jGL<X|  
  { lLNI5C  
public : $x(p:+TI\4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v)LSH;<  
} ; r/RX|M  
v=x)]<E" _  
Z>ztFU  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: SBamgc  
co>IJzg  
(iY2d_FQ[  
256V xn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QTjnXg?Ri  
U ]O>DM^'  
eY3<LVAX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gmtS3,  
MUMB\K*$  
F2dwT  
!>6`+$=U  
二. 战前分析 Nq[-.}Z6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \N)!]jq  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]N6UY  
qDjH^f  
-hZw.eChQa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]t_ Wl1*|  
  /* --------------------------------------------- */ Y|-:z@n6C  
vector < int *> vp( 10 ); |uM(A~?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K,Hxe;-  
/* --------------------------------------------- */ ,gIeQ!+vy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OwLJS5r@<-  
/* --------------------------------------------- */ @[j%V ynf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C0H@  
  /* --------------------------------------------- */ WM GiV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j&`D{z-c~  
/* --------------------------------------------- */ mJME1#j$/|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7}vx]p2  
=T#?:J#a  
@Zfg]L{Lr  
6\6g-1B`  
看了之后,我们可以思考一些问题: DU:+D}v l  
1._1, _2是什么? #QiNSS  
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。 Lcf]  
2._1 = 1是在做什么? 3SI%>CO}  
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。 A}sdi4[`  
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。 lk4$c1ao2@  
be>KG ZU0  
vw/GAljflu  
三. 动工 pm:#@sl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5 $. az  
E=qfI>2U&  
/X?%K't2r  
L}>ts(!q&  
template < typename T > K#dG'/M|Pb  
class assignment @mEB=X(-l=  
  { {hx=6"@  
T value; (YHK,aC>u  
public : eyG[1EEU  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]O&yy{yYK  
template < typename T2 > aa\?k\h'7X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CjLiLB  
} ; 6' 9zpe@`  
{N@tJ,Fh{  
D1cnf"y^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *.+N?%sAP)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6tup^Rlo;$  
#x(3>}  
]9hhAT44  
/rv=ml pRL  
  class holder (^^}Ke{J  
  { oC(.u?  
public : RHuc#b0  
template < typename T > lt#3&@<v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cd)}a_9  
  { {$v>3FG  
  return assignment < T > (t); ?cgb3^R'  
} 29f4[V X  
} ; 0#/Pc`z C  
cfPQcB>A  
ePTN^#|W  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]u"x=S93  
*m`F-J6U  
  static holder _1; w,zm!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &H?Vlx Ix  
&e5,\TQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P(i E"KH;  
而不用手动写一个函数对象。 (+;%zh-  
[<VyH.  
g HKA:j`c  
kTo{W]9]  
四. 问题分析 [.>g.p,;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 KwhATYWQb  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 iLf* m~Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?#  )\SQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v\Zq=,+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tdnd~WSR  
(2r808^2  
五. 问题1:一致性 \7 }{\hY-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 'BNZUuUl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ShMP_?]P  
6?= ^8  
struct holder t flUy\H>  
  { 4_o+gG%HaM  
  // 49dN~k=  
  template < typename T > ilFS9A3P  
T &   operator ()( const T & r) const tj[-|h  
  { ,w7ZsI4:[  
  return (T & )r; d6~d)E  
} 0mI4hy  
} ; I.)9:7   
{AAi x  
这样的话assignment也必须相应改动: _"- ,ia[D  
D~@lpcI  
template < typename Left, typename Right > !-q)9K?  
class assignment l#|M.V6G  
  { &F|Wk,y  
Left l; S?# 'Y*h  
Right r; Z/b,aZhB  
public : B-tLRLWn   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pNc4o@-  
template < typename T2 > LgA> ,.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AI3\eH+  
} ; nLBi} T  
avxI%%|  
同时,holder的operator=也需要改动: QykHB k  
pcPRkYT[ M  
template < typename T > g (V_&Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0ZtH  
  { QHe:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y,d|b V*FH  
} 61`tQFx,  
"S3U]zw0_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 LH>h]OTQF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !24g_R[3"  
WFMQ;  
return l(rhs) = r; A]m_&A#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v#$}3+KVC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q&?B^[N*Q  
l6HT}x7OiH  
template < typename Tp > bk4G+wGw  
class constant_t ~)]n67Or~  
  { H]>7IhJ  
  const Tp t; i|G /x  
public : ]C$$Cx)Ex  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q%wF=<W  
template < typename T > z. xRJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1DM$FG_Z-  
  { ^%Fn|U\u  
  return t; d4A3DTW  
} zM<yd#`yt8  
} ; n_-k <3  
Y~I6ee,\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8:}$L)[V  
下面就可以修改holder的operator=了 N"/be  
=N{-lyr)  
template < typename T > H9rZWc"*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L'}^Av_+  
  { mW @Z1Plxs  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rcG-V f@  
} [300F=R  
B-aJn8>/  
同时也要修改assignment的operator() Axx{G~n![  
a1A3uP  
template < typename T2 > kF7`R4Sz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,4kipJ!,yK  
现在代码看起来就很一致了。 QlWkK.<Z3_  
?+y# t?  
六. 问题2:链式操作 ?XO}6q<tM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q'<K$4_,%  
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。 gPr&9pHU  
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。 $ iU~p  
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。 ;q" ,Bs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct > V%3w7  
vX"jL  
template < typename T > r;OE6}L>  
struct result_1 aKkY)  
  { YX 19QG%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; He)dm5#fg  
} ; F` ]s  
Xc7Qu?}  
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: p|R]/C0f  
s&Qil07 Vl  
template < typename T > !8Q9RnGn  
struct   ref (1?k_!)T  
  { wq`\p['Q,  
typedef T & reference; p?eQN Y  
} ; HZzdelo  
template < typename T > ,Y2){8#l  
struct   ref < T &> J|[`8 *8  
  { Ov8{ny  
typedef T & reference; px.]m-  
} ; ' $X}'u  
@)m+b;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  Q-Rt  
)z2hyGX  
template < typename T > p4I6oS`/.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~CL^%\K  
  { 1dX)l  
  return l(t) = r(t); t&Z:G<;  
} qf6}\0   
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。 SZ"^>}zl=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q5qQ%cu  
Y([vma>U]  
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 sBD\;\I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XW9 [VUW~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y5 bELWA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jYJfo<  
最后的布局是: $)Pmr1==  
                Add *`.4M)Ym~  
              /   \ LjA>H>8%[  
            Divide   5 &y=~:1&f  
            /   \ pM'AhzS  
          _1     3 oFUP`p%[  
似乎一切都解决了?不。 (_O_zu8_  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9:jZ3U  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 mbRN W  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: B$cx '_zF  
>QM$ NIf@  
template < typename Right > wXxk+DV@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~",,&>#[K  
Right & rt) const )t$|'c}  
  { .]W A/}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Uw5`zl  
} ^YG.eT6iG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ws(#ThA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &`4v,l^Zi6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 d6hso  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f; 1C)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 kKg%[zXS  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? g>*t"Rf:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y*Wl(w3  
E-q*u(IW  
template < class Action > z!6:Dt6^  
class picker : public Action p6'wg#15  
  { *S@0o6v  
public : d^.fB+)A3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (l3P<[[?  
  // all the operator overloaded sS|N.2*  
} ; \aG:l.IM0  
4l*4w x""v  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 W8 m*co  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: saaN$tU7  
0jN?5j  
template < typename Right > K q0!.455  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c 0%%X!!$  
  { W!BIz&SY:-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JH0L^p   
} W}U-u{Z  
9 6'{ES9D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V+kU^mI  
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。 7}<05 7Xn'  
s$ 2@|;  
template < typename T >   struct picker_maker *rk!`n&  
  { Mo2b"A;}|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s) vHLf4T  
} ; 6M`N| %  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V5{^R+_)Ya  
  { 8Dq;QH}  
typedef picker < T > result; 0FV?By  
} ; LGm>x  
-a[] #v9  
下面总的结构就有了: v*7lJNN.  
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。 ?Q)z5i'g#  
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。 eY1$s mh t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HwH Wi  
至此链式操作完美实现。 n8eR?'4  
uI I:Y{G  
0#rv.rJ{  
七. 问题3 !be6}  
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。 %?3\gFvBo  
$(6 .K-D  
template < typename T1, typename T2 > LA.xLU3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JL4\%  
  { Ppzd.=E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +89s+4Jn  
} bt,^-gt@  
&ns !\!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 89@e &h*  
{g>k-.  
template < typename T1, typename T2 > })R8VJ&C/  
struct result_2 YolO-5  
  { -m:i~^ u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d4#Q<!r  
} ; I9`R L Sn  
XACbDKyS  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <<da TQV  
这个差事就留给了holder自己。 H3"[zg9L:a  
    n#G I& U  
o[bG(qHZ  
template < int Order > wr=h=vXU[  
class holder; zOpl#%"  
template <> L$GhM!c  
class holder < 1 > yVyh'd:Ik  
  { uLsGb=m%b  
public : ,HEx9*E/s  
template < typename T > s9<fPv0w  
  struct result_1 .Y%)&  
  { ~O)Uz|  
  typedef T & result; $SQ8,Y,  
} ; bN$!G9I!,  
template < typename T1, typename T2 > BHE((3  
  struct result_2 a<%WFix  
  { 28;D>6c  
  typedef T1 & result; _$me.  
} ; }*~EA=YN;  
template < typename T > 7 N?x29  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `MgR/@%hr  
  { `CI9~h@k  
  return (T & )r; \guZc}V]:\  
} .[hQ#3)W  
template < typename T1, typename T2 > %:n1S]Vr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6rEt!v #K[  
  { {6v|d{V+e  
  return (T1 & )r1; /vl]Oa&U  
} !<!sB)  
} ; kSH3)CC P  
WYQJ +z5  
template <> r3l}I 6  
class holder < 2 > _dj< xPO  
  { jGzs; bE  
public : w0Fi~:b  
template < typename T > 8u$Kr q  
  struct result_1 PXcpROg56  
  { oW-Tw@D  
  typedef T & result; H(ht{.sjI  
} ; )EYsqj  
template < typename T1, typename T2 > %Yg;s'F>#q  
  struct result_2 j=)Cyg3_%  
  { z0Vd(QL  
  typedef T2 & result; ,9q=2V[GP  
} ; sB_o HUMH6  
template < typename T > !ZbNW4rIP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U`JzE"ps]  
  { +(5H$O{h  
  return (T & )r; owTW_V  
} e_+`%A+-  
template < typename T1, typename T2 > 4:8#&eF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 13.v5v,l  
  { WIXzxI<)  
  return (T2 & )r2; D>,]EE-  
} !Y-MUZ$f  
} ; kwdmw_  
^ 3LM%B  
$=$I^hV  
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> >。 Z9ciS";L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Phl't~k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k0?4vA  
_Kx  /z  
return l(i, j) = r(i, j); S(5.y%"<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iYA06~ d  
6hYv  
  return ( int & )i; 2](R}  
  return ( int & )j; !&TbE@Xk  
最后执行i = j; U KF/v  
可见,参数被正确的选择了。 qt}vM*0}V  
} 1w[G;$  
A6}M F  
*Xt#04_  
 r_]wa  
八. 中期总结 \~Zj](#  
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: ;C-5R U V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BD,JBu]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UuAn`oYhV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3S:}fPR  
C^Tc9  
\SnW(,`oX  
3mZX@h@  
aZ2liR\QE  
?)1h.K1}M  
九. 简化 o(>!T=f  
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。 [9a0J):w{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A$A7 F=x  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  2 Ua_7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \P!v9LX(  
  +-*/&|^等 a2UER1Yp"  
2. 返回引用。 @g[p>t> *  
  =,各种复合赋值等 &529.>  
3. 返回固定类型。 VZF/2d84&w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *D F5sY  
4. 原样返回。 ('W#r"  
  operator, oScHmGFv  
5. 返回解引用的类型。 Jd&Qi)1  
  operator*(单目) P /wc9Yt  
6. 返回地址。 a<sE dp  
  operator&(单目) sU4(ed\gI\  
7. 下表访问返回类型。  :q;vZ6Xd  
  operator[] Vlce^\s;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZP*Hx %U  
  operator<<和operator>> SS O$.rp  
k\Oy\z@  
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。 ):&A\nb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I'BoP  
2j H`  
template < typename Left > Tx0/3^\>8A  
struct value_return wlC_rRj~  
  { qDhz|a#  
template < typename T >  }Q`Kg8L  
  struct result_1 ;f[Ki$7  
  { 6*kY7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Mc~(S$FU$  
} ;  nq8mzI  
"Z }'u2%\m  
template < typename T1, typename T2 > t3 *2Z u  
  struct result_2 }{:H0)H*  
  { f&H):.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +f+x3OMX3  
} ; VGM8&J{o'  
} ; KI-E=<zt  
z >vzXM  
Ws4aCH1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W )q^@6[d  
rYeFYPS  
下面我们来剥离functor中的operator() rcq(p (!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g$?B!!qT  
<N=p_m 2T  
return l(t) op r(t) C $aiOK-]+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `HgT5}  
return op l(t) %D\TLY  
return op l(t1, t2) /Y:_qsO1  
return l(t) op B y6:  
return l(t1, t2) op 9HRYk13ae  
return l(t)[r(t)] J@H9nw+Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D._q'v<  
Sq UoXNw  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: '_g8fz 3  
单目: return f(l(t), r(t)); W&}R7a@:<~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d'kQE_y2.  
双目: return f(l(t)); tu6c!o,@  
return f(l(t1, t2)); z++*,2F  
下面就是f的实现,以operator/为例 8 ]dhNA5  
p<`q^D  
struct meta_divide ,/m<=`*N|  
  { n+rAbn5o$  
template < typename T1, typename T2 > g*b%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %$Wt"~WE"O  
  { '-4);:(^  
  return t1 / t2; N3MMxm_u  
} O%tlj@?  
} ; jWiB_8- 6  
Up*p*(d3  
这个工作可以让宏来做: hrN r i$  
|M[E^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \QBODJ1  
template < typename T1, typename T2 > \ 6BFtY+.y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8K]fw{-$L  
以后可以直接用 ><TuL7+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Od^y&$|_%`  
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 SBAq,F'  
(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。。。) E6NkuBQ((  
MQD UJ^I$  
>VE,/?71@  
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 6*S|$lo9B  
^uMy|d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9 vmH$  
class unary_op : public Rettype uz&CUvos  
  { R6h(mPYA  
    Left l; 8PDt 7 \  
public : 9&g//JlD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s IY`H^  
)|XmF4R  
template < typename T > fR~_5 pt7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f /&Dy'OV7  
      { uwyzxj  
      return FuncType::execute(l(t)); Ii,e=RG>  
    } {|^9y]VFu  
Um4 }`  
    template < typename T1, typename T2 > tUGnD<P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 37v!:xF!  
      { gJ+MoAM"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ii?<Lz  
    } & *B@qQ  
} ; ,`^B!U3m   
8,a&i:C  
9<.FwV >  
同样还可以申明一个binary_op F6}Pwz[c  
DFwkd/3"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,1Suq\ L  
class binary_op : public Rettype c;&m}ImLe.  
  { P cnr  
    Left l; /wljb b/s  
Right r; ?>1AT ==wI  
public : 7;5?2)+=6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T6Z2 #  
a^~T-;_V  
template < typename T > UkG|5P`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bVQLj}%   
      { q+19EJ(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [~W"$sT  
    } #@;RJJZg  
mK%!9F V  
    template < typename T1, typename T2 > V);{o>%.K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [0lCb"  
      { -=&r}/&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hWJ\dwF  
    } H\Y.l,^  
} ; )p~\lM}?d  
d0Py[37V  
2L[/.|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 e=o<yf9>Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \wCj$- ;Jt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MQ$[jOAqP  
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。 H2BD5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K,&)\r kzD  
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。。。 qmdl:J|?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }9/30  
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) `l9Pk\X[  
下面是修改过的unary_op z\pT nteO  
U?[a@Hj{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }W#Gf.$6C  
class unary_op kUUN2  
  { E b-?wzh  
Left l; ~= lm91W  
  WB'&W=  
public : <K=:_  
O"<D0xzF?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0vbn!<:  
SZpBbX$  
template < typename T > Pz,kSxe=  
  struct result_1 =<YG0K  
  { 2o] V q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .>zXz%p  
} ; cWl  
B# |w}hj  
template < typename T1, typename T2 > Lco JltY{5  
  struct result_2 Om0Z\GP=  
  { @.yp IE\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'v GrbmK  
} ; Y#V`i K  
4`o_r%   
template < typename T1, typename T2 > 3!_y@sWx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const elG<\[  
  { U; JZN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  \U(qv(T  
} F-R4S^eV  
1#qyD3K  
template < typename T > D.kLx@Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p[4KN(PyK  
  { \EuMzb"G9p  
  return OpClass::execute(lt(t)); w= |).qQ]  
} hD/bgquT  
-%E+Yl{v  
} ; y))d[ 1E  
!o+#T==p  
[w' Y3U\ i  
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 ry\Nm[SQ  
好啦,现在才真正完美了。  )o`|t  
现在在picker里面就可以这么添加了: &|'1.^f@;E  
#K.OJJaG  
template < typename Right > wS-D"\4/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )s5Q4m!  
  { m Y*JNx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _<yGen-  
} tV%:sk^d  
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。 wb~#=6Y  
}xcA`w3u2?  
yw `w6Z3K  
X`/8fag  
[G>8N5@*  
十. bind {'C PLJ{R  
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。 nsIx5UA_n  
先来分析一下一段例子 5tdFd"oo  
3jZPv;9OC  
&<2~7?$!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m X{_B!j^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f]W$4f {  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %ZF47P%6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _CN5,mLNRk  
我们来写个简单的。 15U]/?jv8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZX[ @P?A+-  
对于函数对象类的版本: /Fy2ZYs,`8  
b-ZC~#?|b  
template < typename Func > ^&F8NEb=2>  
struct functor_trait h)fJ2]JW8W  
  { fQ33J>  
typedef typename Func::result_type result_type; `n7*6l<k~4  
} ; Z`y%#B6x.  
对于无参数函数的版本: Y> ElE-  
1vk& ;  
template < typename Ret > Opx"'HC@G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OPOL-2<wiy  
  { >Vc;s !R  
typedef Ret result_type; M6 l S2  
} ; d|#sgGM<8  
对于单参数函数的版本: 6yH(u}!.  
04g=bJ  
template < typename Ret, typename V1 > +AkAMZ"Mg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8 SFw|   
  { ;}"!|  
typedef Ret result_type; vncLB&@7  
} ; DdDwMq  
对于双参数函数的版本: CzDJbvv ]  
8 -]\C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &v9*D`7L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5q4sxY9T  
  { WX<),u2@  
typedef Ret result_type; +)YU/41W  
} ; _]zm02|  
等等。。。 z0|%h?N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'b(V8x  
4UP#~  
template < typename Func > 6?\X)qBI  
struct func_return h[H FZv~{  
  { ?=$=c8xw  
template < typename T > (jhDO7  
  struct result_1 j0P+<@y  
  { (#,0\ea{x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; **p|g<wvY*  
} ; K@d,8[  
%Y!31oC#  
template < typename T1, typename T2 > DvL/xlN  
  struct result_2 mz)Z =`hy  
  { 9?W!E_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /WqiGkHV*  
} ; p+6L qk<  
} ; P(h[QAM  
))Q3;mI"  
K`%{(^}.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sX_6qKUH  
!<'0 GOl  
template < typename Func, typename aPicker > Qn0 1ig  
class binder_1 Ujb7uho  
  { luLt~A3H$  
Func fn; Ew.a*[W''  
aPicker pk; DVC<P}/  
public : 8/4i7oOC  
i_<Uk8  
template < typename T > R/5@*mv{  
  struct result_1 P:Nj;Cxh  
  { Vm6 0aXm_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xn1=@0 a  
} ; ZDffR: An  
Km/#\$|}  
template < typename T1, typename T2 > nG B jxhl  
  struct result_2 tUzef  
  { R8"qDj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H!6nIS9yxt  
} ; V'n4iM  
ZP*(ZU@j=Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PO1|l-v<Yq  
)o51QgPy  
template < typename T > UB5X2uBv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U_\3preF  
  { 78o>UWA:  
  return fn(pk(t)); GJLe733o  
} `)Z+]5:  
template < typename T1, typename T2 > DMeP9D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?|}%A9   
  { ik:fq&=  
  return fn(pk(t1, t2)); hlIh(\JZ4s  
} ~:Pu Kx  
} ; "V7 SB   
6|{$]<'  
{Kdr-aC  
一目了然不是么? vBRW5@  
最后实现bind s"jNS1B  
T][r'jWQ  
cx_.+R  
template < typename Func, typename aPicker > aNcuT,=(?8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1ig#|v*+  
  { yKy07<Gr>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uW@o,S0:  
} w26x)(7  
v8PH(d2{@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~4MUac^w  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 E]opA$JQ  
~sk{O%OI  
十一. phoenix yEvuTgDv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DnY7$']"|  
BkO)hze  
for_each(v.begin(), v.end(), C{"uz_Gh  
( +0)zB;~7  
do_ ~YYg~6}vV  
[ `%a+LU2  
  cout << _1 <<   " , " Gb?O-z%8*  
] fBZ\,  
.while_( -- _1), 3aK/5)4|B  
cout << var( " \n " ) IQ9jTkW l  
) ku`bwS  
); q/|WkV `m  
.*0`}H+_  
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: \K,piCVViN  
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 ZJ|@^^GcL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tOu:j [  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r]0UF0#  
[u=DAk?8  
K9BoIHo  
template < typename Cond, typename Actor > TAXl73j_CY  
class do_while ~582'-=+  
  { KPT@I3P  
Cond cd; p]7Gj &a  
Actor act; m4@f&6x  
public : p| #gn<z}  
template < typename T > O8J:Tw}M*  
  struct result_1 UdSu:V|  
  { C}~/(;1V=  
  typedef int result_type; Rlq6I?S+  
} ; N]p|c3D  
<;?&<qMo,P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aD5G0d?u  
HOb-q|w  
template < typename T > H=7z d|W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o`@B*, @  
  { JMT?+/Qbu  
  do kOe~0xoT@u  
    { .W>8bg'u9  
  act(t); 7%(|)3"V  
  } B-OuBS,fwC  
  while (cd(t)); T21SuM  
  return   0 ; !`VO#_TJ  
} &M,"%w!  
} ; BBg&ZIYEh  
F[ Itq  
P'nbyF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). })l+-H"  
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。 yk5T"# '+  
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。 }UzO_&Z#6  
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。 <IF\;,.c  
下面就是产生这个functor的类: jZ'y_  
<N{pMz  
mndUQN_Gb  
template < typename Actor > o6} +5  
class do_while_actor 0shNwV1zF  
  { wFW2m  
Actor act; Efb S*f5  
public : h=3156M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `R}D@  
+ njE  
template < typename Cond > oadlyqlw#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =](c7HEQf  
} ; kUJ\AK  
GQ-o wH]  
#0-!P+c[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u&=SZX&G k  
最后,是那个do_ |\/0S  
zr0_SCh;2  
35Jno<TP'  
class do_while_invoker AJ;Y Nb  
  { Y[Gw<1F_  
public : cVZCBcKC?  
template < typename Actor > ZSuMQ32  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3q:-98DT  
  { ifu "e_^  
  return do_while_actor < Actor > (act); l|-TGjsX  
} !Xwp;P=  
} do_; @"}dbW<DV  
I +,D,Vg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S?{|qlpy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Sa&~\!0t  
最后来说说怎么处理break和continue i\S } aCm  
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。 Ih}I`wY-  
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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