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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &m>sGCZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 # ,KjJ  
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, Uxyj\p  
U- a+LS  
U<*8KiI  
mw*BaDN@Q  
  class filler TEK]$%2  
  { c= }#8d.  
public : R}-<ZJe  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} > v~?Vd(  
} ; G-)Q*p{i|  
8JU9Qb]L'I  
6?3f+=e"~!  
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: n!B*n(;!u  
Nn_n@K  
jd]YKaI  
}op0`-Xb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K; +w'/{  
cq=ker zQ  
vThK@P!s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _U"9#<  
vncak  
M%evk4_27  
 6tPgFa#N  
二. 战前分析 E26zw9d  
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。 'TF5CNX  
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 fU )@Lj1Wo  
1FCHqqZ=  
FSs<A@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tR,&|?0  
  /* --------------------------------------------- */ .^fVm  
vector < int *> vp( 10 ); LB1AjNJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6,707h  
/* --------------------------------------------- */ tf VK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +ti_?gfx  
/* --------------------------------------------- */ g8JO/s5xV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _%xe:X+ M  
  /* --------------------------------------------- */ UkE  fuH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RZtY3:FBx|  
/* --------------------------------------------- */ Y-Zw'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BP&T|s  
4pin\ZS:C  
@2Lp I*]C  
5d7AE^SHsH  
看了之后,我们可以思考一些问题: U.fL uKt  
1._1, _2是什么? 4@b~)av)  
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。 aDV~T24  
2._1 = 1是在做什么? $S_xrrE#  
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。 ig Q,ZY1  
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。 $Z{ap  
^dR="N  
AG3iKk??T  
三. 动工 r9nyEzk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lo1<t<w`  
4jOq.j  
@>r3=s.Q  
\gBsAZE  
template < typename T > ma +iIt;  
class assignment ~o_zV'^f@o  
  { 8=GgTpO5  
T value; eHQS\n  
public : 6aw1  
assignment( const T & v) : value(v) {} DRDn;j  
template < typename T2 > !mjrI "_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HX;JO[0  
} ; ,P%a0\  
gMGX)Y ,=/  
MO_-7,.y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m-< "`:+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +E8}5pDt  
hJasnY7  
g4=6\vg  
DY'1#$;  
  class holder A_xUP9g@?  
  { M-+pYv#&P  
public : $kCXp.#k@~  
template < typename T > t]PO4GA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dd|/I1  
  { lL]8~3b  
  return assignment < T > (t); BBUXoz  
} Sh2;^6d  
} ; 2 }HS`) /  
eq(Xzh  
&] euL:C  
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: itmQH\9 8  
e Zb8x  
  static holder _1; Bvy(vc=UDW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6yRxb (  
j@b18wZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '@Q aeFm  
而不用手动写一个函数对象。 p/GYfa dU  
vJE>H4qPmD  
*[?DnF+  
jf'#2-   
四. 问题分析 \JX.)&> -  
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。 h=Xr J  
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。 SpG^kI #  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?]bZ6|;2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #H1ng<QV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (HZzA7eph  
T-L; iH~0  
五. 问题1:一致性 /92m5p  
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?| ZZXQCP6]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u  teI[Q  
|( =`l  
struct holder I!;&#LT+b  
  { 5I(gP  
  // d;kdw  
  template < typename T > ua -cX3E  
T &   operator ()( const T & r) const MxXu&.| _  
  { i C nWb  
  return (T & )r; T;u>]"S  
} X)K3X:~L+  
} ; ZJxUv {J  
e2v[ma-  
这样的话assignment也必须相应改动: 4Fr\=TX  
h6dVT9  
template < typename Left, typename Right > PB :Lj  
class assignment p7A&r:qq#  
  { Y M_\ ZK:  
Left l; n0T'"i[  
Right r; Rj|8l K;,  
public : #.(6.Li  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o!3-=<^  
template < typename T2 > [V5ebj:6w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]tVU$9D   
} ; hK+Iow-  
CjtXU=}A  
同时,holder的operator=也需要改动: >g]kbes-\  
Q`Q%;%t  
template < typename T > ^fLePsmd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CE$c/d[N.  
  { \V|\u=@H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OgiElA.  
} pN)9 GO5  
5_ @8g+~  
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。 _U.D*f<3)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8} \Lt  
?Mg&e/^  
return l(rhs) = r; @LS*WJ< w-  
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。 =8r%zLDw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h7NS9CgO  
JRkC~fv  
template < typename Tp > a{7>7%[  
class constant_t ?v>!wuiP  
  { *v[WJ"8@  
  const Tp t; ISI\< qx  
public : !_VKJZuH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6uCa iPV  
template < typename T > G}d-L!YbE'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ] ZGP  
  { y]B?{m``6  
  return t; nk,X6o9%  
} [V~(7U  
} ; ')w:`8Tl  
XO+^q9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (c ?OcwTH  
下面就可以修改holder的operator=了 sv0) sL  
G};os+FxF  
template < typename T > $R3]y9`?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5-M E Oy(  
  { D9M<>Xz)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .7Zb,r  
} WG8}}`F|  
P#(BdKjM  
同时也要修改assignment的operator() tCAh?nR  
f"zXiUV  
template < typename T2 > {ZiJnJX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +85i;gO5  
现在代码看起来就很一致了。 l2"{uCcA  
ufE;rcYE  
六. 问题2:链式操作 nqNL[w6{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `LU[+F8<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <H{%`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K,{P b?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 JsohhkJNGi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W 86`R  
<R)%K);  
template < typename T > .UF](  
struct result_1 w Q /IT}-  
  { {  O+d7,C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8yEN)RqI  
} ; YqhZndktX  
^'j? { @  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: RKoM49W  
D#}t)$"  
template < typename T > qPeaSv]W  
struct   ref @v^;,cu'8  
  { 1p&e:v  
typedef T & reference; c++GnQc.  
} ; .)L%ANf  
template < typename T > )Qe<XJH!  
struct   ref < T &> 1h uU7xuf  
  { <d89eV+  
typedef T & reference; Ws%@SK  
} ; KY5it9e  
/J''`Tf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iNj*G j  
N 4Kj)E@  
template < typename T > oYOR%'0*m+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PrQs_ t Ni  
  { ?S2!'L  
  return l(t) = r(t); 1RU+d.&D  
} mo*ClU7  
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。 K0 6 E:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4*9WxhJ ]0  
b!l/O2 G  
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 XEpwk,8*g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b&g`AnYT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Gi S{=+=5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y'9<fSn5&  
最后的布局是: 0(h'ZV  
                Add L9bIdiB7  
              /   \ 6>e YG <y{  
            Divide   5 y&(R1Y75  
            /   \ mA" 82"   
          _1     3 .NX>d@ Kc  
似乎一切都解决了?不。 HLYo+;j3|  
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。 #- z(]Y,y  
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。  1k39KO@  
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: <1XJa2  
*<IQ+oat,a  
template < typename Right > rvwfQ'14  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iTpK:p X  
Right & rt) const _ ATIV  
  { bqI| wGCA"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k_A 9gj1  
} lKA2~o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'boAv%1_sa  
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。 RXWS,rF  
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。 'X]m y  
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。 `mo>~c7  
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。 n<3*7/-  
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? $/XR/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *s}j:fJ  
h8-'I= ~  
template < class Action > A_}%YHb  
class picker : public Action L |pJ\~  
  { fNZ:l=L3):  
public : vo3[)BDbT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5^GFN*poig  
  // all the operator overloaded NX5NE2@^qH  
} ; g$eZT{{W  
O:86*  
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。 l0g`;BI_  
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 Q e~F  
{I~[a#^  
template < typename Right > AXOR<Ns`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `h+1u`FJ  
  { g"&e*fF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jpW(w($XL  
} 2`]_c=  
q=|0lZ$`V_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dtT2h>h9  
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。 xgQ]#{ tG  
c$w}h[  
template < typename T >   struct picker_maker ?=lnYD j  
  { {aRZBIv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qf qp}g\  
} ; dS[="Set  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `+go| 5N2  
  { uY5Gn.Y  
typedef picker < T > result; 68v59)0U  
} ; !1M=9 ~$!  
.Iret :  
下面总的结构就有了: D@yuldx'/  
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。 mp x/~`c  
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。 RZ:i60  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9+sOSz~ P  
至此链式操作完美实现。 `Wf)qMb  
Mi5"XQ>/  
dGb]`*E  
七. 问题3 ?8LRd5LH  
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。 J&IFn/JK$  
fP9k(mQX  
template < typename T1, typename T2 > 5E#koy7 $s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pdrF/U+  
  { # Y*cLN`Y7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7 i |_PP_  
} m )2t<  
W]v[Xm$q  
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: Wo^r#iRko  
CbA2?(1o1  
template < typename T1, typename T2 > o5N];Nj  
struct result_2 QzQTE-SQ  
  { Va1 eG]jQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t7%!~s=,M  
} ; X%1fMC  
1/bu}?a  
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? S>]Jc$  
这个差事就留给了holder自己。 `aS9 o]t  
    tN5brf  
;NrkX?Y  
template < int Order > !0g+}  
class holder; tzxp0&:Z].  
template <> hr<E%J1k%  
class holder < 1 > U/B1/96lJ  
  { R; X8%'   
public : I54O9Aoy  
template < typename T > P7I,xcOm  
  struct result_1 AUnRr+o  
  { dJ#. m  
  typedef T & result; eXaa'bTx  
} ; {.N" 6P  
template < typename T1, typename T2 > >a]4}  
  struct result_2 <%JRZYZ  
  { yiUJ!m  
  typedef T1 & result; n ?%3=~9  
} ; v UAYYe  
template < typename T > V 'Gi2gNaP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '"5" $)7  
  { NA`3   
  return (T & )r; %>uGzQ61  
} o_gpBaWD  
template < typename T1, typename T2 > oy'Q#!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xXK7i\ny  
  { W|T"'M_  
  return (T1 & )r1; g S;p::  
} j>M 'nQ,;d  
} ; `}F=Zjy  
YE5v~2  
template <> BNg\;2r  
class holder < 2 > `X]-blHo  
  { P _t8=d  
public : bK%go  
template < typename T > M6!kn~  
  struct result_1 3vOI=ar=L~  
  { <27B*C M  
  typedef T & result; SGH"m/ e  
} ; b]mRn{r?  
template < typename T1, typename T2 > 1,W%t\D  
  struct result_2 j2#Vdw|j  
  { K4xZT+Qb  
  typedef T2 & result; f9D7T|J?10  
} ; 9L?EhDcDV  
template < typename T > &P!^k0NJR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sEdWBT 8  
  { -z0,IYG }  
  return (T & )r; (EU X>IJ  
} ~m uVQ  
template < typename T1, typename T2 > U%_a@&<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %M9^QHyo@  
  { QE!cf@~n"  
  return (T2 & )r2; 5cyl:1Ln  
} 8dUwJ"<5  
} ; G`mC=*M a;  
#>~$`Sg  
Ft`#]=IS  
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> >。 \{G6!dV|S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jRB:o?S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9A3Q&@,  
u bP2ws  
return l(i, j) = r(i, j); /R k5n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Li Qs;$V  
vn0XXuquzC  
  return ( int & )i; 4_t aCK  
  return ( int & )j; 1 EC0wX  
最后执行i = j; fgl"ox  
可见,参数被正确的选择了。 )l30~5u<J  
.,m$Cm  
[Bpgb57En  
<`| }bt  
EN J]  
八. 中期总结 0<v~J9i  
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: *TE6p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6/@ cP/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _E'M(.B<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,=oq)Fm]  
pBL{DgX  
.D4 D!!  
#|$i H kVY  
o{UwUMw5`  
Fl*@@jQ8cV  
九. 简化 0U`Ic_.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =nid #<X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~~5kAY-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: WJz   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YLobBtXc9  
  +-*/&|^等 Z"!C  
2. 返回引用。 k92X)/ll'  
  =,各种复合赋值等 y-sQ"HPN  
3. 返回固定类型。 1uXtBk6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Nb]qY>K  
4. 原样返回。 RE"}+D  
  operator, G|^gaj'9  
5. 返回解引用的类型。 y[r T5ed  
  operator*(单目) ' {:(4>&  
6. 返回地址。 pd7FU~-  
  operator&(单目) B[$KnQM9Y  
7. 下表访问返回类型。 /;.M$}Z>`  
  operator[] N(1jm F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C|!E' 8Rw  
  operator<<和operator>> 9w0 ^=   
JHO9d:{-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 O _1}LS!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `b7o  
#Wc)wL-Tg  
template < typename Left > UNY>Q7  
struct value_return ,vN#U&RS  
  { v"$; aJ  
template < typename T > #d|.BxH  
  struct result_1 Nz:  
  { Kw?,A   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9d2$F9]:o  
} ; _t;w n7p  
w[|!$J?  
template < typename T1, typename T2 > fp>o ^+VB  
  struct result_2 ekAGzu  
  { np>*O}r*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5Cz:$-+  
} ; ?tSY=DK\n  
} ; T Z>z5YTv  
Qu;AU/Q<([  
}'X}!_9w>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T:}Ed_m}q  
zzW^ AvR  
下面我们来剥离functor中的operator() j5/H#_ .  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *aT!|;  
c2F`S1Nu<  
return l(t) op r(t) W&p-Z"=)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gXfAz,  
return op l(t) I'yhxymZ;  
return op l(t1, t2) YInW)My.h  
return l(t) op OVivJx  
return l(t1, t2) op d5],O48A  
return l(t)[r(t)] T!*7G:\f"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hv IN'  
W&yw5rt**  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .#}SK!"B  
单目: return f(l(t), r(t)); \NSwoP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k~hL8ZT[  
双目: return f(l(t)); ims *|~{sr  
return f(l(t1, t2)); LvAIAknc  
下面就是f的实现,以operator/为例 \o3i9Q9C  
\Lc]6?,R  
struct meta_divide '"KK|]vJ  
  { *Js<VR  
template < typename T1, typename T2 > nv8,O=#s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S_WY91r  
  { U$J]^-AS  
  return t1 / t2; UHg^F4>4  
} =kCpCpET  
} ; ]pGr'T~Gj  
~/Ry=8   
这个工作可以让宏来做: uL= \t=  
Y{S/A*X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [[|;Wr} 2  
template < typename T1, typename T2 > \ C1nQZtF R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cCeD3CuRA%  
以后可以直接用 )a6i8b3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gmc"3L  
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 #" OKO6]  
(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。。。) m|y]j4  
#z~oc^J^T  
5eU/ [F9  
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 XNl!(2x'pb  
(sl~n_<ds8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > - Z|1@s&  
class unary_op : public Rettype <)&ykcB  
  { f9 rToH  
    Left l; 4EELaP|%  
public : ;L)}blN.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K0v,d~+]  
X >**M  
template < typename T > J'7Oxjlg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vz#cb5:g  
      { +g;G*EP7*  
      return FuncType::execute(l(t)); HR}c9wy,q\  
    } GphG/C (  
o+vf  
    template < typename T1, typename T2 > qd.b&i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (0][hdI~B  
      {  ;js7rt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f(C0&"4e  
    } hb_Ia]b  
} ; U8c0C/  
&@Q3CCDS  
(PNvv/A  
同样还可以申明一个binary_op olJ9Kfc0  
{L+?n*;CA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s2$R2,  
class binary_op : public Rettype #Q{6/{bM&J  
  { 3)xV-Y9  
    Left l; tQ/w\6{  
Right r; !1l2KW<be  
public : Wm A:"!~M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]juXm1)>W1  
%mq]M  
template < typename T > h8h4)>:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OUs2)H61  
      { saV3<zgx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qmK!d<4  
    } ~/NA?E-c  
kY|_wDBSb\  
    template < typename T1, typename T2 > T#( s2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dv,8iOL  
      { -ZuzJAA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e88JT_zrO  
    } 4@bL` L)  
} ; *s!8BwiE  
6zDJdE'Es  
\Lc pl-;?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3!d|K%J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j{HxX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jeW0;Cz J~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ('gjf l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X{ Nif G  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pymT-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?>,aq>2O$  
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) UA/3lH}  
下面是修改过的unary_op 4Q]+tXes  
3v{GP>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $;@s  
class unary_op @^P=jXi<  
  { lP@9%L  
Left l; r)b`3=  
  ;~@2YPj  
public : !g}9xIL  
vI+PL(T@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rbJ-vEzo.#  
2V  
template < typename T > :H?p^d e  
  struct result_1 MVTU$ 65  
  { #ucOjdquq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; beq)Frn^  
} ; OixQlAb{  
^&,{  
template < typename T1, typename T2 > hTy#Q.=  
  struct result_2 :Ct} ||9/  
  { S>'wb{jj!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x &\~4,TN  
} ; Gd'^vqo<  
^i\zMMR  
template < typename T1, typename T2 > Bd7A-T)q!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u]oS91  
  { ?$o8=h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i=SX_#b^  
} HDC`g  
jm*v0kNy  
template < typename T >  D}_\oE/n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =,(Ba'  
  { @c&)K^v8  
  return OpClass::execute(lt(t)); ah}aL7dgO  
} I=b#tUBh8  
L=VuEF  
} ; ]{;K|rCR-  
.Oim7JQ8  
air{1="<-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @5kN L~2  
好啦,现在才真正完美了。 O,DA{> *m  
现在在picker里面就可以这么添加了: .!Z.1:YR  
KJ~f ~2;  
template < typename Right > m6JIq}CMb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cOS|B1xG  
  { 7$w:~VZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lQ)8zI  
} NW~n+uk5v  
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。 ` a@NYi6  
H p1cVs  
P+]39p{  
)} /9*  
z[7U>q[E  
十. bind mjH8q&szf  
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。 8XTVpf4  
先来分析一下一段例子 6g<JPc  
?SS?I  
u(d>R5}'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /TpM#hkq/2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C YnBZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =:#$_qR  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 w8>p[F5`O  
我们来写个简单的。 ww[STg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rs!J<CRq  
对于函数对象类的版本: D?9 =q  
k:af  
template < typename Func > r$*k-c9Bf  
struct functor_trait Y5(`/  
  { l&E-H@Pe  
typedef typename Func::result_type result_type; RJ@d_~%U  
} ; C[wnor!  
对于无参数函数的版本: yzXwxi1#  
qxE~Moht  
template < typename Ret > O@Xl_QNxc!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `qX'9e3VP+  
  { cITQ,ah  
typedef Ret result_type; cC>.`1:  
} ; Is-Kz}4L  
对于单参数函数的版本: A D~\/V&+  
5$N4< Lo7  
template < typename Ret, typename V1 > 9;q@;)'5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a_FJNzL  
  { o#E z_D[  
typedef Ret result_type; tt#M4n@  
} ; *bwLi h!}H  
对于双参数函数的版本: U4 M!RdG  
wgI$'tI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z@j0J[s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X%39cXM C  
  { G4ZeO:r  
typedef Ret result_type; } fSbH  
} ; 3"&6rdF\jB  
等等。。。 /ptIxe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R1A!ob  
#2Mz.=#G  
template < typename Func > >m%\SuXq  
struct func_return >.~^(  
  { jG8 ihi  
template < typename T > v-&^G3  
  struct result_1 N'|zPFk g  
  { 9%iqequ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fb[<YX"  
} ; ~M,nCG^4  
R6CxNPRJ  
template < typename T1, typename T2 > q'{E $V)E  
  struct result_2 hA)3Ah*  
  { wGAN"K:e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .2Gn)dZU  
} ; 4*d_2:|u  
} ; 5-aCNAF2  
JFl@{6c  
A10/"Ec<u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e2Ba@e-  
p}O@ %*p .  
template < typename Func, typename aPicker > )7[>/2aGd  
class binder_1 ]r6,^"  
  { 0 UjT<t^F  
Func fn; lv,8NmP5  
aPicker pk; ?OlYJ/!z3  
public : HI)ks~E/  
i%v^Zg&FU  
template < typename T > 0t6s20*q  
  struct result_1 S\s1}`pNm  
  { 6^}GXfJAc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vQYd!DSh  
} ; h"M}Iz~|V?  
.\LWV=B  
template < typename T1, typename T2 > yz,ak+wp  
  struct result_2 {_KuztJGA  
  { 4?1Ac7bE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !Kd/ lDY  
} ; XR]]g+Z  
bG;vl; C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UYGl  
<iv9Mg}  
template < typename T > 0 l G\QT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6@; w%Ea  
  { DTAEfs!ZW  
  return fn(pk(t)); L'z;*N3D  
} nNq|v=L  
template < typename T1, typename T2 > ]J?5qR:xCy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y')in7g  
  { /!d,f4n  
  return fn(pk(t1, t2)); mzfj!0zR*  
} _dIv{L!  
} ; o_X"+s  
,`S"nq  
xGPt5l<M&  
一目了然不是么? UOT~L4 G  
最后实现bind r]kLe2r:B  
?v8B;="#w  
nke[}Hqf  
template < typename Func, typename aPicker > O9:vPbn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) on\0i{0l8  
  { {6a";Xj\e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Zb<DgJ=3  
} !@p@u;djJ  
8.'%wOU @A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d+ql@e]  
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。 s <Ag8U8  
AIN_.=]"?  
十一. phoenix kplyZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }V6}>!Sb  
e9o(hL  
for_each(v.begin(), v.end(), $ [M8G   
( mVP@c&1w?  
do_ I>C;$Lp]  
[ OAc+LdT  
  cout << _1 <<   " , " OI::0KOv  
] Nr uXXd  
.while_( -- _1), h9 [ov)  
cout << var( " \n " ) Y[ a$~n^:n  
) MJ4+|riB  
); KokmylHu  
Wd3/Y/MD  
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: eiJ $}\qJL  
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 =uMoX -  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %h2U(=/:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G0xk @SE  
7K%Ac  
]@C&Q,~q  
template < typename Cond, typename Actor > 2PAo tD4+I  
class do_while gM^ Hs7o,  
  { z;2kKQZm  
Cond cd; F3;UH%L1  
Actor act; <vhlT#p   
public : =Pd3SC})6V  
template < typename T > NcwZ_*sqj  
  struct result_1 `G@]\)-!  
  { #q6jE  
  typedef int result_type; 3K_J"B*7  
} ; ,4)zn6tC  
!J3g,p*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} diaLw  
69p>?zn  
template < typename T > ?|w>."F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p>Qzz`@e  
  { {M )Y6\v  
  do t ux/@}I  
    { ^"(C Zvq  
  act(t); O>IY<]x>L  
  } N! }p  
  while (cd(t)); V<*PaS..  
  return   0 ; LkK%DY  
} Tuo`>ZA  
} ; ; {iX_%  
m6a`OkP  
6k|o<`~,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HQCxO?  
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。 #.'0DWT \-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +C' u!^ )  
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。 {^a"T'+  
下面就是产生这个functor的类: !KKkw4  
iVTC"v  
ZX'q-JUv f  
template < typename Actor > m9o{y6_j*  
class do_while_actor W8z4<o[$  
  { MxQhkY-=  
Actor act; w9< <|ZaU  
public : o$;t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  sC1Mwx  
Q,9"/@:c,  
template < typename Cond > n?!XNXb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dWqKt0uh!  
} ; }Go?j# !  
= .a}  
VHyH't_&s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &&T\PspM  
最后,是那个do_ R/ix,GC  
P{fT5K|  
Ne#FBRu5  
class do_while_invoker >Q3_-yY+  
  { )O\w'|$G  
public : 'K&^y%~py,  
template < typename Actor > S52'!WTq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  >M~1{  
  { .j^tFvN~L  
  return do_while_actor < Actor > (act); -LzkM"  
} 0Xo>f"2<f  
} do_; 0,~||H{  
-UY5T@as  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !iv6k~.e'2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S!WG|75B  
最后来说说怎么处理break和continue >x?x3#SX  
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。 E{s p  
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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