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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ao>`[-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FL -yt  
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, [hU5ooB  
VY }?Nb<&  
Y/Yp+W6n  
=sVB.P  
  class filler F6 ?4E"d  
  { ,#Y>nP0  
public : 595P04  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |1vi kG8  
} ; _B4H"2}[Y  
{VOLUC o 4  
ZsjDe{TH  
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: }Xv2I$J  
@?,iy?BSG  
`8$gaA*  
Z~O1$,Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); afEhC0j  
'{9nQ DgT  
1muB* O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'yG9Rt  
fv?vO2nj  
^Y"c1f2  
`em}vdY  
二. 战前分析 a!ao{8#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "?E>rWz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 jcNY W_G  
~5e)h_y  
>q{E9.~b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AN ;SRl  
  /* --------------------------------------------- */ .H,v7L,~88  
vector < int *> vp( 10 ); uzA"+cV5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U2  0@B`<  
/* --------------------------------------------- */ I@x^`^+l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l_ /q/8-l  
/* --------------------------------------------- */ go^?F- dZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IyvJwrO  
  /* --------------------------------------------- */ f=%k9Y*)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <1~5l ~  
/* --------------------------------------------- */ NijvFT$V1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~Dsz9  f  
Nrp0z:  
RLkP)+t  
+m Plid\  
看了之后,我们可以思考一些问题: md8r"  
1._1, _2是什么? %hcn|-" F  
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。 oZ% rzLH  
2._1 = 1是在做什么? biZwxP3  
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。 uh`W} n  
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。 cfn\De%.  
rv/O^aL`Y  
KrwG><+j  
三. 动工 ;[ UGEi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pJ*x[y  
}[a  
 c=? =u  
saMv.;s 1^  
template < typename T > `Oxo@G*@}W  
class assignment rSGp]W|  
  { s?h=%; T[  
T value; ~/0 t<^  
public : IBYRuaEB  
assignment( const T & v) : value(v) {} (7 i@ @  
template < typename T2 > ,'~8{,h5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $GI2rzh  
} ; NY.Y=CF("  
7aAT  
R7xKVS_MP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @I{v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }*4K{<02  
>^vyp!  
L`>uO1O  
fI:j@Wug  
  class holder 4L'dV  
  { Y/\y"a  
public : Gt9(@USK  
template < typename T > N 2|?I(\B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *_Y{wNF *  
  { *Mu X]JK  
  return assignment < T > (t); >>}4b2U  
} j*uc$hC"  
} ; j. 1@{H  
!1+yb.{\  
KjK.Sv{N  
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: ~";GH20  
m0XdIC]s  
  static holder _1; cuenDw=eC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k+8K[ ?K-  
6.X| . N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q/I':a[1  
而不用手动写一个函数对象。 3C8cvi[IS  
JO*}\Es  
,Jqi J?,4C  
n)]]g3y2  
四. 问题分析 ~N{ 7  
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。 Ko6>h  
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。 {.vU;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~j}7Fre  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !j"r}c`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EJF*_<f9O  
_ ^5w f  
五. 问题1:一致性 Qrr8i:Y^  
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?| I$Z8]&m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ANuIPF4NxP  
1Yj^N" =  
struct holder +&t`"lRl&  
  { ,Mt/*^|  
  // ~zEBJgeyh  
  template < typename T > |8xu*dVAp4  
T &   operator ()( const T & r) const ~`7L\'fs  
  { FT0HU<." 1  
  return (T & )r; mIJYe&t7)  
} AF-4b*oB  
} ; ZHQa}C+  
N@Ie VF  
这样的话assignment也必须相应改动: aZK%?c  
ko-:) z  
template < typename Left, typename Right > NWK+.{s>m  
class assignment ]xO`c  
  { +Usy  
Left l; nJEm&"AI  
Right r; Qfx:}zk{  
public : >Q159qZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~N2<-~=si  
template < typename T2 > _0Mt*]L }  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^SdorPOq&  
} ; ==$>M d  
Yh=/?&*  
同时,holder的operator=也需要改动: tvh)N{j  
{5<3./5O  
template < typename T > s,KE,$5F   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const La$*)qD,  
  { :C%cnU;N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8KQD w:  
} &<Gs@UX~w  
%<4ZU!2L  
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。 eVDO]5?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "qb1jv#to  
1y/_D$~ZO  
return l(rhs) = r; 3`V #ImV>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5W UM"eBwL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -b?yzg, 8  
)ad-p.Hus  
template < typename Tp > <F~0D0G  
class constant_t ^ +e5 M1U=  
  { ~,199K#'  
  const Tp t; U _QCe+  
public : I/F3%'O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dd$}FlT  
template < typename T > Vn4y^_H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =!@5!  
  { gO{XD.s  
  return t; KJ/ *BBf  
} HY (|31  
} ; D_n(T ')  
)0RznFJ+X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BQ\o?={  
下面就可以修改holder的operator=了 P, (#' W  
P5vxQR_*lc  
template < typename T > @j|B1:O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const az5 $.  
  { VeLuL:4I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6xFvu7L_c;  
} ]KsL(4PY  
Tc{n]TV  
同时也要修改assignment的operator() Sdk:-Zuv  
3&'u7e  
template < typename T2 > F_Pv\?35z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H<hFA(M  
现在代码看起来就很一致了。 U{^~X_?  
Iuh1tcc  
六. 问题2:链式操作 _trF/U<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h x _,>\@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 p5 !B  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4P1<Zi+<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `pB]_"b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R~=_,JUW  
ZS@Gt  
template < typename T > [;rty<Z^b  
struct result_1 nPAVrDg O  
  { g~>g])  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DU@ZLk3  
} ; %Ls5:Z=  
L?W F[nF R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: G;^},%<  
{$dq7m(  
template < typename T > tEj-c@`"x-  
struct   ref Oa8lrP`(  
  { >?pWbL  
typedef T & reference; BqF%2{  
} ; 5x( [fG  
template < typename T > F4Jc7k2  
struct   ref < T &> st|;] q9?  
  { L<GF1I)  
typedef T & reference; ~E]ct F  
} ; N+l 0XjZD9  
# p?7{"Ep  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qUZm6)p6[a  
"kYzgi  
template < typename T > ,3m]jp'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q,<AW>  
  { JOR ? xCc  
  return l(t) = r(t); g_2m["6*  
} [lSQ?  
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。 liYR8D |  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,P?R 3  
Esc*+}ck  
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 k 5<[N2D|!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :+Pl~X"_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D92#&,KD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5]Wkk~a  
最后的布局是: ,| \62B`  
                Add Qx_K)  
              /   \ *@M7J  
            Divide   5 4_#y l9+  
            /   \ m[@7!.0=  
          _1     3 `=]I -5#.W  
似乎一切都解决了?不。  IX|2yu4  
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。 hb6UyN  
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。 Vd8BQB,Q  
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: [5v[Zqud  
:QSCky*i  
template < typename Right > HMUn+kk+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =5JTVF  
Right & rt) const YWf w%p?n"  
  { zLG5m]G4D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q7ez?]j6  
} 'qosw:P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  c`'2  
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。 D@Zb|EI%<  
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。 Unl6?_  
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。 39W"G7n?v  
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。 MTKd:.J6  
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? uZyR{~-C  
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: i;1EXM  
%8?s3^ o  
template < class Action > ,j4 ;:F  
class picker : public Action D4:c)}  
  { IC-k  
public : Bn7~p+N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zSYh\g"  
  // all the operator overloaded NqsIMCl  
} ; ^&o38=70*  
(6C%w)8'  
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。 |%F[.9Dp  
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: KrQ8//Ih  
u S$:J:Drx  
template < typename Right > @"*8nV#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $<)k-Cf  
  { #,dE)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fP41 B  
} 8ODrW!o  
& j@i>(7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c k=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,UFr??ZKm  
_rQM[{Bkg  
template < typename T >   struct picker_maker gxpGi@5  
  { Q3Sw W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W/O&(t  
} ; s=lkK / [  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *KP 60T  
  { o0:[,ock  
typedef picker < T > result; 9/LI[{  
} ; %J06]FG7  
U?u0|Y+  
下面总的结构就有了: Re <G#*^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9}`A_KzFx  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 p]*BeiT#n%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i%7b)t[y  
至此链式操作完美实现。 z5CZ!"&v  
q9j9"M'  
F=C8U$'S  
七. 问题3 (ilU<Ht  
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。 v*Qr(4  
SSANt?\Z<  
template < typename T1, typename T2 > j|f$:j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *yGOm i  
  { gIR{!'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N 3)OH6w"  
} oI9Jp`  
bdiyS.a-  
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: jV^Dj  
C'ZF#Z  
template < typename T1, typename T2 > `F:PWG`  
struct result_2 36D-J)-Z  
  { 4a;8XAl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XJ;kyEx3=O  
} ; XfF Z;ul  
?U]/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? ;ti{ #(Ux  
这个差事就留给了holder自己。 ^+:_S9qst  
    4*9y4"  
IAbK]kA  
template < int Order > JcxhI]E  
class holder; $smzP.V  
template <> : 0Nd4hA  
class holder < 1 > 7~[1%`  
  { 5gWn{[[e)y  
public : T`46\KkN  
template < typename T > H"8+[.xBh  
  struct result_1 7>EjP&l  
  { -\@&^e  
  typedef T & result; [#H$@g|CT  
} ; VmrW\rH@  
template < typename T1, typename T2 > a3]'%kKp  
  struct result_2 =8 d`qS"  
  { )K\w0sjR  
  typedef T1 & result; w}pFa76rm  
} ; NS "hdyA  
template < typename T > VA_\Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C( C4R+U  
  { |r5|IA  
  return (T & )r; Dm6WSp1|b  
} xmZ]mu,,$  
template < typename T1, typename T2 > C\UD0r'p?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7,ODh-?ez  
  { PL<q|y  
  return (T1 & )r1; 72} MspzUt  
} JI5?, )-St  
} ; >:5/V0;,  
3/o-\wWO  
template <> vBQ|h  
class holder < 2 > ;7&RmIXKh'  
  { )DuOo83n["  
public : 3.B|uN  
template < typename T > `p9h$d  
  struct result_1 ro7\}O:I  
  { ?G+v#?A  
  typedef T & result; G_=`&i"4  
} ; Ph2jj,K  
template < typename T1, typename T2 > LX4S}QXw  
  struct result_2 @rkNx@[~  
  { %1a\"F![  
  typedef T2 & result; Q u2W  
} ; ZeF PwW  
template < typename T > 2@Jw?+}vr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const em<(wJ-Y  
  { D_`MeqF}C  
  return (T & )r; ~oz8B^7i;  
} +mE y7qM  
template < typename T1, typename T2 > rC}r99Pe:x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {,|*99V  
  { &%L1n?>Q}  
  return (T2 & )r2; Hb=4k)-/]  
} JadXdK=gE  
} ; !6\{q M  
bNp RGhlV  
"zL<:TQ"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 i}N'W V`!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i,M<}e1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q5YgKz?IC  
8v\BW^z3  
return l(i, j) = r(i, j); 0sto9n3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ])egke\!  
kJq8"Klg  
  return ( int & )i; 5X4; (Qj  
  return ( int & )j; i5w  
最后执行i = j; O8"kIDr-  
可见,参数被正确的选择了。 BV"7Wp;  
)8p FPr  
*KN'0Z@W  
bEyZRG  
Z\D!'FX  
八. 中期总结 s6%%/|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7RM$%'n \  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Tn< <i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $3zs?Fd`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C,Q>OkSc  
yt}Ve6  m  
xDG8C39qrs  
gUwg\>UC  
I9rWut@+  
wO/}4>\  
九. 简化 URdCV{@42  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Lqq RuKi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pZUckQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: n=WwB(}q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <SGO+1zt p  
  +-*/&|^等 WM$}1:O  
2. 返回引用。 -61{ MMiA  
  =,各种复合赋值等 pSvRyb.K  
3. 返回固定类型。 /J )MW{;O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A-Be}A  
4. 原样返回。 3&:Us| }  
  operator, X|fl_4NC>  
5. 返回解引用的类型。 K?o( zh;  
  operator*(单目) luRtuXn[8  
6. 返回地址。 P~`gWGC}  
  operator&(单目) 1`J-|eH=Q  
7. 下表访问返回类型。 C?m2R(RF  
  operator[] w$8Su:g=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m1H_kJ  
  operator<<和operator>> jcD_<WSe  
~x^E kE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 2kb<;Eh`G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kN_ i0~y@-  
I ,8   
template < typename Left > q{~59{Fha  
struct value_return lHQ:LI  
  { wd*8w$\  
template < typename T > l{<+V)  
  struct result_1 'ol8lIa.P  
  { 'Dw+k;RH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _W]R|kYl$'  
} ; '[(]62j  
>L[n4x\  
template < typename T1, typename T2 > ._'AJhU$0  
  struct result_2 n Mm4fns  
  { " E+V >V+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8 p D$/  
} ; !Q[j;f   
} ; %d?.v_Hu0  
E$l4v>iA  
/c2| *"@X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Xb#!1hA  
h [*/Tnr  
下面我们来剥离functor中的operator() 'kBg3E$y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (Y i 1U~{:  
rSu+zS7`X  
return l(t) op r(t) M;2@<,rM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -YvnX0j+  
return op l(t) !UHWCJ< <w  
return op l(t1, t2) x -;tV=E}  
return l(t) op vYl2_\,Y?  
return l(t1, t2) op }fC=  
return l(t)[r(t)] RT C;Wj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <c'0-=  
.cks ){\  
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: Iu" 7  
单目: return f(l(t), r(t)); YoDL/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g{ ()   
双目: return f(l(t)); b5i ehoA  
return f(l(t1, t2)); EKu%I~eM  
下面就是f的实现,以operator/为例 [G!#y  
lo!^h]iE!  
struct meta_divide +G: CR,Z>+  
  { 6_mkt|E=  
template < typename T1, typename T2 > i?{)o]i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KXrZ:4bg  
  { w?#s)z4}g  
  return t1 / t2; Cb}I-GtO  
} ehTrjb3k  
} ; KC+jHk  
' % d-  
这个工作可以让宏来做: 5aZbNV}-  
LNNwy:_ !  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ohU}ST:9  
template < typename T1, typename T2 > \ [&(~{#}M:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WUBI( g\  
以后可以直接用 216=7O2F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {,+{,Ere  
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 *Jwx,wF}4  
(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。。。) -UB XWl  
{ )g $  
<uG6!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 aS! If>  
q-hREO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .Gt_~x  
class unary_op : public Rettype ;mT  
  { r'(*#  
    Left l; 8bJj3vr  
public : xlcL;e&^P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +'|nsIx,  
"5HSCl$r%  
template < typename T > =u-q#<h4 ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j:2TicHDC  
      { q6PG=9d0B  
      return FuncType::execute(l(t)); B#DnU;=O#+  
    } KAJR.YNm  
6H1;Hl f  
    template < typename T1, typename T2 > r;^%D(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N7u|< 0[  
      { d&* c3F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a]/KJn /B(  
    } ^H0#2hFa  
} ; 9Nw&l@  
,!40\"A  
n:[@#xs-  
同样还可以申明一个binary_op uUiS:Tp]  
ff;~k?L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %M3L<2  
class binary_op : public Rettype 9}wI@  
  { 7gcR/HNeF  
    Left l; 5Gs>rq" #  
Right r; TSD7R  
public : C*}PL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0xx4rp H  
;W T<]  
template < typename T > jOU99X\0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @eM$S5&n$  
      { jGi{:}`lB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3G[|4v?[<_  
    } iZLy#5(St  
a>6D3n W  
    template < typename T1, typename T2 > TQu.jC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GM8Q#vc  
      { wH$qj'G4CN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b}DC|?~M  
    } n5%\FFG0M  
} ; }L(ZLt8Q  
Y=4 7se=h"  
"F}dZ  
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 D;s%cL`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }K={HW1>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a{ L&RRJ  
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。 2WDe 34   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZY8w1:'  
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。。。 t=X=",)f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I eJI-lo  
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) \gA<yz-;N  
下面是修改过的unary_op >DUTmJxv  
HAL\j 5i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > up+0-!AH  
class unary_op 'YB[4Q /0  
  { v$0|\)E)  
Left l; `kJ)E;v;3  
  (~eS$8>.  
public : nShXY6bA  
P))BS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &ocuZ -5`  
`kuu}YUi  
template < typename T > D{s87h  
  struct result_1 WKiP0~  
  { ~Ni  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; nhdZC@~E0  
} ; HA8A}d~  
}3A~ek#*~  
template < typename T1, typename T2 > \?]U*)B.r  
  struct result_2 %-yzU/`JF  
  { =]]1x_GB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QK?V^E  
} ; ^7wqb'xg  
_\KFMe= PV  
template < typename T1, typename T2 > u{_,S3Aa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =TDKU  
  { l>K+4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); EP#2it]0]  
} _$96y]Bpi  
8 7(t<3V&  
template < typename T > #?Kw y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Pw*p*z  
  { 7H)$NG<U$  
  return OpClass::execute(lt(t)); . 2$J-<O  
} aaig1#a@1b  
O\.^H/  
} ; &Gh0f"?  
_i {Y0d+  
@>Yd6C  
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 +Q u.86dH  
好啦,现在才真正完美了。 r@3-vLI!u  
现在在picker里面就可以这么添加了: A|8"}Hm  
84QOW|1  
template < typename Right > m;~}}~&vQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fr/EkL1Dl  
  { wx*?@f>u^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #+1|O;PB#  
} ?{qUn8f2  
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。 fgd2jr 3T  
J)YlG*  
8{jXSCP#  
6?F88;L  
E`oA(x7l  
十. bind xT"V9t[f  
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。 @v%Kwe1Q  
先来分析一下一段例子 `f;w  
$_"u2"p  
K>DN6{hnV;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vHf)gi}O|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Uw("+[5O0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zbxW U]<S?  
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。 !G-+O#W`  
我们来写个简单的。 @}H u)HO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;stuTj@vH  
对于函数对象类的版本: 3P6O]x<-?  
Bib<ySCre  
template < typename Func > wnokP  
struct functor_trait 8X7??f1;Y  
  { Ma|4nLC}  
typedef typename Func::result_type result_type; t,7%| {  
} ; .2f vRN92  
对于无参数函数的版本: 7<xnE]jdq  
}qiZ%cT.G  
template < typename Ret > @3?>[R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XLn9NBT4K  
  { ==[=Da~  
typedef Ret result_type; ZRxOXt&;  
} ; ?$6H',u  
对于单参数函数的版本: P~trxp=k  
rw'+2\  
template < typename Ret, typename V1 > '(5GR I<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !"F;wg$  
  { - Z,Qj"V  
typedef Ret result_type; <IZt]P  
} ; b)I-do+  
对于双参数函数的版本: 5!F;|*vC8  
mU #F>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 13s/m&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ocdy;|&  
  { gyvrQ, u  
typedef Ret result_type; mw 28E\U  
} ; yNns6  
等等。。。 E@SFK=`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /]`@.mZ9:  
4`,(*igEv  
template < typename Func > 63W;N7@  
struct func_return j*DPW)RkKX  
  { LlX)xJ  
template < typename T > |C4fg6XDL  
  struct result_1 Pzso^^g  
  { d)AYY}pw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h0PDFMM<  
} ; *9j'@2!M  
z)3TB&;  
template < typename T1, typename T2 > 1q7&WG  
  struct result_2 <VxA&bb7c  
  { P-\f-FS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -+WAaJ(b  
} ; {zb'Z Yz  
} ; cZh0\Dy U  
.C^P6S2oJ  
huC{SzXM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +Ryj82;59z  
G WIsT\J  
template < typename Func, typename aPicker > $f =`fPo  
class binder_1 zq};{~u(  
  { rwq   
Func fn; e S8(HI6{^  
aPicker pk; 59Pc:Gg;  
public : R0-0  
bB_LL  
template < typename T > Jp=qPG|  
  struct result_1 ?6:qAFw  
  { 1 (<n^\J(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cI2Ps3~"Q  
} ; +dCDk* /m  
_w\9 \<%  
template < typename T1, typename T2 > cu/"=]D  
  struct result_2 uFWA] ":is  
  { ZsP^<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; layxtECP(  
} ; At.& $ t  
O=o}uB-*6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *wTX  
rRe5Q  
template < typename T > 2b$>1O&2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X/4CXtX^  
  { g6Vkns4  
  return fn(pk(t)); {"wF;*U.V  
} .\XRkr'-  
template < typename T1, typename T2 > d7V/#34  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [PIMG2"G  
  { bsQ'kBD  
  return fn(pk(t1, t2)); /]U$OP*0  
} eHgr"f*7   
} ; 2|,$#V=  
kZ% AGc  
iV{_?f1jo  
一目了然不是么? [piK"N  
最后实现bind !4p{ b f  
Kki(A 4;7F  
JT 7WZc)  
template < typename Func, typename aPicker > hCQOwk#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gld~GyB\k  
  { JO|j?%6YY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6(E4l5 %  
} XC3)#D#HGh  
o9xc$hX}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \'y]mB~k  
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。  7UBDd1  
,buX|  
十一. phoenix IUOf/mM5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MD[hqshoh  
F8w7N$/V",  
for_each(v.begin(), v.end(), {7e(0QK  
( 1| sem(t  
do_ K28L(4)  
[ gclj:7U  
  cout << _1 <<   " , " vC,FE )'  
] kQ=bd{a6  
.while_( -- _1), ,ojJ;w5D  
cout << var( " \n " ) ~ikp'5  
) 7@{%S~TN  
); Be{@ L  
XoyxS:=>|[  
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: I[%IW4jJ  
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 'fn}I0Vc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D*.3]3-I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s4Ja y!A  
!/}4_s`,  
s`x2Go  
template < typename Cond, typename Actor > />xEpR3_A  
class do_while S\Z*7j3;M  
  { gxhp7c182  
Cond cd; fS}Eu4Xe  
Actor act; E]q>ggeNH  
public : XB'rh F8rl  
template < typename T > %ZRv+}z  
  struct result_1 }P2*MrkcHB  
  { }zA|M9%E  
  typedef int result_type; Yh]a4l0  
} ; Ps0 Cc_  
/%m?D o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZvuY] =^3  
$idToOkw  
template < typename T > :/6:&7s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .;?ha'  
  { >XZ2w_  
  do A#$l;M.3R  
    { kYS#P(1  
  act(t); N_D=j 6B  
  } oxFd@WV5  
  while (cd(t)); tLJ 7tnB  
  return   0 ; M]V j  
} @{V`g8P>  
} ; 4=q4_ \_T  
->|eMV'd  
^Ip\`2^u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uEPm[oyX  
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。 L e~D"d8  
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。 5@.8O VPz  
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。 oItC;T  
下面就是产生这个functor的类: f$ /C.E  
g?1bEOA!  
[ GknE#p  
template < typename Actor > KXTk.\c  
class do_while_actor K{y`Sb~k  
  { i_L u  
Actor act; GF9iK|i/  
public : iMVQt1/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !@gjIYq_Y  
}0R"ZPU1Rw  
template < typename Cond > _u-tRHh|A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0lt1/PEKx2  
} ; (Vey]J  
^N}{M$  
2aivc,m{r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pC 4uar  
最后,是那个do_ fk^DkV^<  
3Mh_ &%!O  
o)\EfPT  
class do_while_invoker [Qkj}  
  { Pd:tRY+t/  
public : CNiJuj`  
template < typename Actor > fNr*\=$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .O5|d+S  
  { }8.$)&O$^  
  return do_while_actor < Actor > (act); } 2y"F@{T  
} `5t~ Vlp  
} do_; {KqW<X6Hp  
v]drDVJ   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PClwGO8'&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4>=Y@z  
最后来说说怎么处理break和continue H_JT"~_2  
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。 ,J*#Ixe}  
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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