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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ywJ [WfCY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Mu>  
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, :41Y  
?d3K:|g  
j7Fb4;o{  
n5kGHL2   
  class filler \ji\r]k  
  { *|Vf1R]  
public : Fge%6hu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4& cQW)  
} ; :rU.5(,  
}R<t=):  
5NZuaN  
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: Jm<NDE~rw  
qm!cv;}c1  
Lbrl CB+  
7he,(V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^nNY| *  
]]K?Q )9x  
x9>$197  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 */h(4Hz  
a6n@   
> pb}@\;:  
y!gPBkG&3n  
二. 战前分析 xR0*w7YE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e-y$&[  
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 ?YR;o4  
d.+  
vU,7Y|t`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V\zcv@  
  /* --------------------------------------------- */ (.P}>$M9  
vector < int *> vp( 10 ); `15}jTi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +8zACs{p  
/* --------------------------------------------- */ U\lbh;9G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E2r5Pg  
/* --------------------------------------------- */ aInt[D(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~|Vq v{  
  /* --------------------------------------------- */ qI9j=4s.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )!27=R/  
/* --------------------------------------------- */ 2*V%S/cck  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dPu27 "  
"qq$i35x  
!6-t_S  
&D M3/^70  
看了之后,我们可以思考一些问题: +:@^nPfHy  
1._1, _2是什么? I%r7L  
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。 $/"Ymm#"\Y  
2._1 = 1是在做什么? @`KbzN_h/  
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。 =hTJp/L  
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。 k*;U?C!  
5%2~/ "  
fQib?g/G  
三. 动工 M _< |n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n R,QG8  
 Culv/  
>P j#?j*Y  
6<W^T9}v@/  
template < typename T > h>!h|Ma  
class assignment :epBd3f  
  { A x8>  
T value; YaS!YrpI  
public : Q.$8>)  
assignment( const T & v) : value(v) {} #d %v=.1  
template < typename T2 > OE(y$+L3_I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?VotIruR  
} ; /E<Q_/'Z  
9e`};DE   
aQ(P#n>a2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d3rjj4N"z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aU;X&g+_)  
S*G^U1Sc+  
E|9`J00  
i}8OaX3x  
  class holder (.N n|lY<i  
  { 12#yHsk  
public : @lDnD%vZ`  
template < typename T > n>u_>2Ikkj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9<rs3 84  
  { <7`k[~)VB  
  return assignment < T > (t); O<p=&=TD7  
} bJMsB|r  
} ; 9`92 >  
VE]TT><  
#L!`n )J"  
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: ef*Z;HI0  
Y`22DFO  
  static holder _1; /F.<Gz;w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &,{ >b[  
l\L71|3"g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -_9*BvS]R  
而不用手动写一个函数对象。 3L==p`   
UUz{Qm%  
;V~x[J|x  
G!VEV3zT  
四. 问题分析 W>!:K^8]  
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。 dn'|~zf.  
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。 AB%i|t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 " l|`LjP5M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VOj7Tz9UD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \1<aBgK i  
P'B|s /)  
五. 问题1:一致性 U~BR8]=G  
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?| rYt|[Pk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kO`!!M[Oo  
v @M6D}  
struct holder }~LGq.H  
  { N}/V2K]Q  
  //  lPz`?Hn  
  template < typename T > =C$"e4%Be  
T &   operator ()( const T & r) const pvsY 0a@4  
  { h(@.bt#  
  return (T & )r; =),ZZD#J  
} nnhI]#,a{  
} ; ASEKP(]v  
3>3t(M |  
这样的话assignment也必须相应改动: RU/WI<O  
=g6~2p=H  
template < typename Left, typename Right > W"s/ 8;  
class assignment nT:<_'!  
  { 5xKod0bA  
Left l; pFMJG<W9,  
Right r; OD[=fR|cp  
public : |a])o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O=}  
template < typename T2 > yT<"?S>D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n'vdA !R  
} ; GBZu<t/  
m==DBh  
同时,holder的operator=也需要改动: 1Bs  t|  
j/oc+ M^  
template < typename T > 8[@Y`j8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J0bcW25  
  { L}Sb0 o.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )/!HI0TU  
} hyPS 6Y'1  
(5`(H.(  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 A]QGaWK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D dwFKc&  
*>aVU'  
return l(rhs) = r; 30w(uF  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -h|[8UG^b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |Z>}#R!,P  
1:7 fV@jw  
template < typename Tp > PY4">~6\i  
class constant_t OPUrz?p2C  
  { "}0QxogYE  
  const Tp t; l(QntP  
public : mK7SEH;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qldm"Ul  
template < typename T > 6&i])iH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7^.g\Kt?  
  { =v|$dDz  
  return t; +5O^{Ce6  
} 6Yva4Lv  
} ; $5ea[n c  
d+h~4'ebv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {LKW%G7  
下面就可以修改holder的operator=了 GRj [2I7:  
Su@V5yz  
template < typename T > 3&[d.,/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z *tHZ7 b  
  { ;O>zA]Z8r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V@z/%=PJ  
} Zl# ';~9W  
(O:&RAkk7  
同时也要修改assignment的operator() eGKvzu  
DcRoW  
template < typename T2 > b~ig$!N]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6L~5qbQ  
现在代码看起来就很一致了。  S{XO3  
\qW^AD(it<  
六. 问题2:链式操作 T|$tQgY^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l9%ckC*q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 b H5lLcdf  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 B|^=2 >8s  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 P"Q6wdm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Wl&6T1A`"  
+sZY0(|K8  
template < typename T > UY *Z`$  
struct result_1 ze8MFz'm  
  { Cvt/ot-J?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F` gK6;zp  
} ; ER!s  
jX$U)O  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^8ilUu  
E_D@ 7a  
template < typename T > {^:i}4ZRl  
struct   ref T-s[na(/L  
  { `P|V&;}K  
typedef T & reference; *g'%5i1ed  
} ; (L1O;~$  
template < typename T > Sng3B  
struct   ref < T &> /sB,)> X  
  { Wb^g{F!W  
typedef T & reference;  GVu-<R  
} ; d_V7w4lK  
v~dUH0P<>e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F CfU=4O  
W-1Ub |8C  
template < typename T > 9-=kVmT&g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h!Fh@%  
  { TuwSJS7  
  return l(t) = r(t); ZQ\O| n8  
} Z2]\k|%<Fa  
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。 ZOJ7 ^g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,/p .!+  
)q{e L$  
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 v~!_DD au  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~ ^~+p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '<C#"2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W\ARCcTQ  
最后的布局是: ))6iVgSE$  
                Add kQ6YQsJ.*  
              /   \ !*k'3r KOW  
            Divide   5 `LTD|0;  
            /   \ NQbgk+&wD  
          _1     3 ]MMXpj,9h  
似乎一切都解决了?不。 RL"hAUs_1  
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。 @G>&Gu;5  
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。 Oh1a'&  
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: i@YM{FycX  
;ejtP #$  
template < typename Right > j{%'A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8;,(D# p  
Right & rt) const `C*psS  
  { 0)|;uW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =\jPnov!  
} pN;Tt+}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6bpO#&T  
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。 !V0)eC50  
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。 y[f6J3/  
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。 0ARj3   
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。 rY=dNK]d  
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? \z-OJ1[F  
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: R|7_iMIZ  
kgFx  
template < class Action > /T<,vR  
class picker : public Action hQJ-  ~  
  { n#5pd;!n  
public : "4QD\k5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `uqsYY`V  
  // all the operator overloaded HO8x:2m  
} ; RjHKFB2  
Z9I ?j1K|!  
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。 yuB\Z/  
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: 4g/Ly8  
p@=B\A]  
template < typename Right > 3)~z~p7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u6p nO  
  { V34]5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EDGAaN*Q  
} p~t5PU*(  
+JBYGYN&K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b@N*W]  
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。 bdyE9t   
HNL;s5gq  
template < typename T >   struct picker_maker [JX=<a)U  
  { mr#XN&e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @{^6_n+gT%  
} ; rt!Uix&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vqBT^Q_q;  
  { G2_l}q~  
typedef picker < T > result; kF"G {5  
} ; k/#321Z  
^sZ,(sc{G  
下面总的结构就有了: 3l''   
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。 T#G (&0J5  
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。 IWAp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (Z};(Hn  
至此链式操作完美实现。 %y2 i1^  
3ES3, uR  
8#~x6\!b  
七. 问题3 Ru^j~Cj5  
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。 <-a6'g2y  
-MH~1Tw6Z  
template < typename T1, typename T2 > =5X(RGK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w}QU;rl8q  
  { -D30(g{O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NYN(2J  
} UkXf)  
/M8&`  
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: oSqkAAGz\  
79Si^n1\  
template < typename T1, typename T2 > K9N\E"6ZP  
struct result_2 `!iVMTp  
  { G~Mxh,aD$>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .R>4'#8q  
} ; IgU65p  
n g?kl|VG  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ZzV%+n7<Vx  
这个差事就留给了holder自己。 :f58JLX  
    M%Dv-D{  
ZA/:\6gm  
template < int Order > xp"5L8:C  
class holder; N|L Ey  
template <> mg7Q~SLL{  
class holder < 1 > 9-?[%8  
  { XDrNc!XN  
public : 4^rO K  
template < typename T > J$Nc9 ?|ZZ  
  struct result_1 1K'.QRZMb9  
  { 7|eD}=jy  
  typedef T & result; H- aSLc  
} ; 8'X:}O/  
template < typename T1, typename T2 > [>tyx{T Ye  
  struct result_2 u|a+ :r)*4  
  { <[mvfw  
  typedef T1 & result; i=G.{.  
} ; atO/Tp  
template < typename T > 6S2v3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v"dj%75O?e  
  { !F&Ss|(}  
  return (T & )r; Ohmi(s   
} 2K1odqO#   
template < typename T1, typename T2 > K1K3s< y+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OCVF+D :  
  { E _DSf  
  return (T1 & )r1; SecZ5(+=  
} - &/n[EE  
} ; ]B"YW_.x2  
5+[`x ']l  
template <> 5U^  
class holder < 2 > 406.6jmv  
  { _U`_;=(  
public : 1"Z61gXrz  
template < typename T > :7+E fu  
  struct result_1 $'2yPoR  
  { p;VHg  
  typedef T & result; L3g}Z1<!$  
} ; _,JdL'[d  
template < typename T1, typename T2 > ` E2@GX+,  
  struct result_2 i; 3^vhbQ  
  { ua]>0\D  
  typedef T2 & result; !wttKUO?  
} ; ;w_f^R #  
template < typename T > eQUm!9)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w Kq-|yf,  
  { _XqD3?yH4  
  return (T & )r; )Ekp <2B:0  
} AW+ q#Is  
template < typename T1, typename T2 > +EWfsKz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aT %A<'O!  
  { loLN ~6  
  return (T2 & )r2; :>K=kZ=k  
} Ws;}D}+  
} ; aQK>q. t  
)`ZTu -|  
jHxg(]  
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`B ! 1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qd FYf/y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )NwIEk>Tf  
|hprk-R*OH  
return l(i, j) = r(i, j); k2xOu9ncEj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '}D$"2I*  
^=nJ,-(h_  
  return ( int & )i; rU /V ~;#%  
  return ( int & )j; kR0d]"dr  
最后执行i = j; l 6;}nG  
可见,参数被正确的选择了。 ;n Pjyu'g  
5Y\wXqlY  
D#T1~r4  
d+Vx:`tT  
:{d?B$  
八. 中期总结 nSL x1Q  
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: 4$=Dq$4z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wh\J)pA1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xi]qdiA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I3A@0'Vm;L  
Rmrv@.dr!  
>!vb;a!  
B!=JRf T  
u*ZRU 4 U  
fBptjt_  
九. 简化 TqM(I[J7\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 etEm#3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 szY=N7\S*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: k{op,n#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |d* K'+  
  +-*/&|^等 '= _}&  
2. 返回引用。 ]Y'oxh  
  =,各种复合赋值等 |uT&`0T'e`  
3. 返回固定类型。 Kzw )Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H h4G3h0  
4. 原样返回。 F]hKi`@  
  operator, s:j"8ZH  
5. 返回解引用的类型。 ==[a7|q  
  operator*(单目) 2\xv Yf-  
6. 返回地址。 qFo'"z`84  
  operator&(单目) )19As8rL/o  
7. 下表访问返回类型。 LV'@JFT-  
  operator[] ?G[<~J3-E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f((pRP   
  operator<<和operator>> f3>8ZB4  
@iZ"I i&+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Cz2OGM*mz?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *uAsKU  
xhAORhw#  
template < typename Left > \4RVJ[2  
struct value_return qV%t[>  
  { kMGK 8y  
template < typename T > &95iGL28Q  
  struct result_1 s }]qlg  
  { sbZ$h <  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7a@%^G @!  
} ; R6ynL([xh  
:>U2yI  
template < typename T1, typename T2 > %z6.}4h  
  struct result_2 '1lr "}"Q+  
  { 1sL#XB$@N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L~yu  
} ; G:f\wK[  
} ; "#H@d+u  
J`T1 88  
S~QL x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =X(8 [ e  
=v4;t'_^  
下面我们来剥离functor中的operator() qW57h8M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mJ=3faM  
pSQ)DqW  
return l(t) op r(t) y9?~^pTx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uaMf3HeYV  
return op l(t) B5>1T[T'-  
return op l(t1, t2) 7Vf2Qx1_  
return l(t) op "T/ vE  
return l(t1, t2) op 289@O-  
return l(t)[r(t)] N;XaK+_2F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Lw 7,[?,Z  
&u62@ug#}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: y$VYWcFE  
单目: return f(l(t), r(t)); ~+1t3M e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m>C}T  
双目: return f(l(t)); 8SvPDGu `]  
return f(l(t1, t2)); _zG9.?'b3  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~c~$2Xo  
uqy b  
struct meta_divide M{U{iS  
  { J`U\3:b`SP  
template < typename T1, typename T2 > X|'EyZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |=C&JA  
  { P@ewr}  
  return t1 / t2; C WJGr:}&  
} bkQEfx.  
} ; Vy;f4;I{  
-@49Zh2'  
这个工作可以让宏来做: D-8N Da(`  
2s{PE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?*i qg[:  
template < typename T1, typename T2 > \ bT|N Z!V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j tdhdA  
以后可以直接用 W+3ZuAP\n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) , Vz 1l_7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 MHN?ZHC)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 74VN3m  
'J R2@W`]]  
Mp=2}d%P  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 HZBU?{  
l0Myem v?z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c+PT"/3  
class unary_op : public Rettype >#}MDwKZD  
  { 6fvzTd},  
    Left l; >hcA:\UPk  
public : 0GR\iw$[J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (?SK< 4!  
!r:X`~\a  
template < typename T > t.sbfLu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O$}p}%%y7  
      { v\Zni4  
      return FuncType::execute(l(t)); tGGv 2TCEy  
    } T+z]ztO  
pK=$)<I"6  
    template < typename T1, typename T2 > 90)0\i+P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w ^ v*1KA&  
      { 2Yd0:$a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t+'|&b][Qi  
    } c@RMy$RTF  
} ; $x,?+N  
i>!7/o  
rn^ 7B-V  
同样还可以申明一个binary_op O>)<w Ms`  
2 s,[DC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v)|[=  
class binary_op : public Rettype & 2MI(9v  
  { 2}Dd{kC-  
    Left l; YfBb=rN2s  
Right r; 0-H!\IB  
public : _3UH"9g{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z;:c_y!f  
6QsH?!bu  
template < typename T > 3L$_OXx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -%]O-'  
      { %(a<(3r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a!MhxM5  
    } L8K= Q  
1:<=zqh0  
    template < typename T1, typename T2 > 4`F(RweGx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >$=-0?.  
      { ]3tg|? %B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;SAurG$  
    } uU v yZ  
} ; o:kiIZ]  
~F8M_  
`IQ01FuP  
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 -"qw5Y_oF?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7;dTQ.%n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y9d[-j ;w  
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。 mA|&K8H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t3ua5xw  
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。。。 uP<w rlW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5urM,1SQ@  
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) wjk-$p  
下面是修改过的unary_op 'Eds0"3  
-x~h.s,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m9bR %j  
class unary_op &jCT-dj  
  { * z|i{=W F  
Left l; F&US-ce:M  
  fUQuEh5_  
public : q[4{Xh  
^UP!y!&N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,L#Qy>MOb  
c"BFkw  
template < typename T > m(QGP\Ya  
  struct result_1 :0,q>w  
  { lqFDX d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;cQhs7m(9  
} ; NpV# zzE  
(Fq|hgOA>M  
template < typename T1, typename T2 > HRkO.230  
  struct result_2 ^)ouL25Z*2  
  { E"!I[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WAPN,WuW  
} ; CJB   
V4cCu~(3;~  
template < typename T1, typename T2 > S,Q!Xb@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K#bdb  
  { T^LpoN/T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }gL:"C"~  
} (.Hiee43  
bJc<FL<E  
template < typename T >  L><# I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WP,Ll\K)7  
  { {awv= s  
  return OpClass::execute(lt(t)); "?Dov/+Q.  
} 4|Z;EAFx  
@UCI^a~w  
} ; YXE?b@W"  
&phers  
/BB(riG  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^VsX9  
好啦,现在才真正完美了。 ~!( (?8"  
现在在picker里面就可以这么添加了: C Z8Fe$F  
A4RA5N/}  
template < typename Right > M@$}Og  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /DOV/>@5%  
  { om%L>zfB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); );T0n  
} C^ngdba\  
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。 ,|hM`<"?  
,lK=m~  
z3!j>X_w  
U ObI&*2  
`"CIy_m  
十. bind ^):m^w.  
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。 $hexJzX  
先来分析一下一段例子 'n`+R~Kkh  
uC{qaMQ  
JCoDe.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VC%{qal;q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~R7F[R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SMHQo/c r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 MD(?Wh  
我们来写个简单的。 [J0f:&7\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nY(>|!  
对于函数对象类的版本: F?!P7 zW  
yWI30hW  
template < typename Func > !u@XEN>/  
struct functor_trait KU,K E tf  
  { v{%x,K56  
typedef typename Func::result_type result_type; I9S=VFhZ`  
} ; \Eq,4-q  
对于无参数函数的版本: up+W[#+  
v+a$Xh3Y~  
template < typename Ret > u{#}Lo>B #  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e>yPFXSk  
  { Y~ j.Kt  
typedef Ret result_type; (Fc\*Vn  
} ; 2$=U#!OtU  
对于单参数函数的版本: \Fd6Q_  
NfG<!  
template < typename Ret, typename V1 > B/"TaXVU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YbaaX{7^  
  { >*jcXao^  
typedef Ret result_type; eVL #3|=  
} ; ${(v Er#}k  
对于双参数函数的版本: a1p Z{Od  
vW`Dy8`06  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "B18|#v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,;3#}OGg  
  { }yQ&[Mt  
typedef Ret result_type; P2y`d9,Q  
} ; l=EnK"aU  
等等。。。 =T_E]>FF9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UQq ,Xq  
YU=Q`y[k  
template < typename Func > >R9Q|   
struct func_return +tsF.Is!t  
  { _5<d'fBd  
template < typename T > p mv6m  
  struct result_1 0,1x- yD  
  { HEqTlnxUu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R8[l\Y>Ec  
} ; ?HD(EGdx  
c6v@6jzx0Y  
template < typename T1, typename T2 > &(M][Uo{|'  
  struct result_2 -D=J/5L#5  
  { GYv D*?uBc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R _#x  
} ; =;9 %Q{  
} ; 9o)sSaTx=  
UoD S)(i  
A0mj!P9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6"3-8orj   
p~(+4uA  
template < typename Func, typename aPicker > m Acny$u  
class binder_1 UZcsMMKH  
  { w'Y(doY ,  
Func fn; OS$}ej\  
aPicker pk; 6I)[6R  
public : PE!/n6  
b2L9%8h  
template < typename T > @#HB6B  
  struct result_1 9jwcO)p^  
  { !VLk|6mn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :/rl \woA>  
} ; n6AN  
O} #Ic$38  
template < typename T1, typename T2 > ^?+qNbK  
  struct result_2 |3LD"!rEx  
  { @;\2 PD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rV{:'"=y-  
} ; l=|>9,La  
}%8 :8_Ke  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @= E~`  
E[$"~|7|$  
template < typename T > @wvgMu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^pB}eh.@U  
  { ;$a+ >  
  return fn(pk(t)); !sknO53`H`  
} D.[h`Hkc  
template < typename T1, typename T2 > s<z`<^hRe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2/WtOQI B  
  { (-}:'5|Yj  
  return fn(pk(t1, t2)); 7pllzy  
} s=S9y7i(R  
} ; q?R^~r  
G3.*fSY$.<  
i2+r#Hw#5R  
一目了然不是么? ;C ^!T  
最后实现bind .j et0w  
$ol]G`+  
_+sb~  
template < typename Func, typename aPicker > %wFz4 :  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R"wBDWs  
  { ='W=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y ;/T.W9!  
} .2Q4EbM2  
W)X" G3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #!0=I s^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /b1+ ^|_  
]iU8n (5f  
十一. phoenix )])nd "E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }}Zwdpo  
|?cL>]t  
for_each(v.begin(), v.end(), =l)D$l  
( *&vlfH  
do_ 1 5heLnei  
[ ._E 6?  
  cout << _1 <<   " , " =,B Dd$e  
] {})d}dEC  
.while_( -- _1), ]Cc3}+(s  
cout << var( " \n " ) ]8n*fo2#  
) .B+Bl/  
); (jyT9'*wAT  
zAW+!C.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H]P*!q`Ko  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R7o'V* d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /3`yaYkSh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +Rj8 "p$K  
vh$If0  
sH'IA~7   
template < typename Cond, typename Actor > =ea'G>;[H  
class do_while q"48U.}T  
  { l`bl^~xRo  
Cond cd; %jE0Z4\  
Actor act; !+k);;.+  
public : /Hs\`Kg"!  
template < typename T > I[6ft_*  
  struct result_1 HUFm@?  
  { =Lh8#>T\h  
  typedef int result_type; {e+}jZ[L  
} ; @*16agGg  
-k?K|w*X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6`h}#@ (  
FUP0X2P   
template < typename T > *@VS^JB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )krBj F.$  
  { B,q)<z6<  
  do ?NVX# t'  
    { [;C|WTYSL  
  act(t); 4C#r=Uw`  
  } eP|_  
  while (cd(t)); yMz dM&a!*  
  return   0 ; LE|DMz|J  
} Q\nIU7:bZ  
} ; @CtnV|  
Ak dx1h,  
u}">b+{!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H %Dcp#k  
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。 [$DI!%e|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zNO,vR[\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 x MFo  
下面就是产生这个functor的类: U>i}C_7g  
/u&7!>,  
0;L.h|R T(  
template < typename Actor > 6J]8BHJn+  
class do_while_actor F-X L  
  { Kr'Yz!  
Actor act; }*P?KV (  
public : rw$ =!iyO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N}ugI`:  
?{;7\1 [4  
template < typename Cond > IkuE|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v@d]*TG  
} ; <^w4+5sT/  
OJ1MV7&  
K8JshF Ie  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5^97#;Q;J"  
最后,是那个do_ ,_UTeW6M  
1{<r~  
>|pN4FS  
class do_while_invoker V/+D]  
  { 5K,=S  
public : <c&Nm_)  
template < typename Actor > O9*l6^Scw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sE])EwZ  
  { 1d!TU=*  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6VtN4c .Q  
} ]-sgzM]q  
} do_; ^&lkh@Y1q  
p4@0[z'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g_JSgH!4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ie[DTy  
最后来说说怎么处理break和continue 4$y P_3  
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。 Yy{(XBJ~%t  
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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