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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e)s l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r?~_^  
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,  +mft  
q`8 5-  
x44V 9-o  
0`V=x+*,  
  class filler 0i5S=L`j  
  { $U/lm;{%  
public : EhKG"Lb+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #Mk3cp^Yl  
} ; E>/~:  
Z0M,YSnz  
JPL`/WA 0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1.N2!:&G|  
^?0'\Z  
W8x&:5Fc)3  
wQ/.3V[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z&c}  
c om4@NK  
}Z\S__\9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 & E6V'*<93  
mcidA%  
o&M.9V?~~  
uF[*@N  
二. 战前分析 Xe:rPxZf~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V$FZVG/@#  
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 V60"j(  
[zq2h3r  
a;Pn.@NVq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '.N}oL<gP  
  /* --------------------------------------------- */ CY.92I@S  
vector < int *> vp( 10 ); _Wk*h}x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SXe1Q8;  
/* --------------------------------------------- */ 30SQ&j[N]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~K5A$ s2  
/* --------------------------------------------- */ ;"#yHP`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KT 6 ppo  
  /* --------------------------------------------- */ #=0 BjW*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y~!A"$   
/* --------------------------------------------- */ ? [5>!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F/1m&1t  
B#`'h~(7  
.x] pJ9  
6WIs*$T2*  
看了之后,我们可以思考一些问题: =z"8#_3A  
1._1, _2是什么? t_16icF9U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 PJ&L7   
2._1 = 1是在做什么? )FG/   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 b>i5r$S8G  
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。 S[hyN7sI  
+e.w]\}  
8QL=%Pv  
三. 动工 HCkfw+gaV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V )UtU L  
3b#L*-  
F&+qd`8J  
4Z=`;  
template < typename T > ] >w@@A  
class assignment &tf(vU;,'  
  { Z'uiU e`&  
T value; 0s{7=Ef  
public : 4^YE*6z  
assignment( const T & v) : value(v) {} a9 q:e  
template < typename T2 > oclU)f.,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SO STtuT  
} ; Ahba1\,N$  
9LBZMQ  
Dm}M8`|X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zkqn>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4W49*Je  
z%T|L[(6  
L A A(2  
XpkOCo02  
  class holder |'P$zMAF  
  { 1tI=Dw x  
public : k?L2LIB<  
template < typename T > Ndb7>"W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qP&:9eL  
  { B/;'D7i|S  
  return assignment < T > (t); %I!2dXNFRF  
} [dz3k@ >0  
} ; Rrl  
ZQ*Us*9I  
;PMh>ZE`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D*PEIsV  
m__pQu:  
  static holder _1; l1O"hd'~s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o[WDPIG  
Z zp"CK 5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eV(9I v[  
而不用手动写一个函数对象。 0b n%L~KU  
GP %hf{  
|#SZd Xg  
v@M^ukk'}  
四. 问题分析 /K1cP>oE  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h7T),UL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `F&~SU,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *TI?tD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `]@=Hx(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6@8z3JW.A  
U~"Y8g#qgy  
五. 问题1:一致性 ,=[% #gS  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| FY^Nn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |S |'o*u  
[Y@>,B!V  
struct holder ;y1/b(t  
  { yf8kBT:&S  
  // "8cI]~ V  
  template < typename T > &|RTLGwX  
T &   operator ()( const T & r) const vlEW{B;)Z  
  { t#t[cgI  
  return (T & )r; gJrWewEe  
} Q@NFfJJ  
} ; W-&V:S{<  
10c.#9$  
这样的话assignment也必须相应改动: p nI=  
)7 8T+7Kq  
template < typename Left, typename Right > ]cmX f  
class assignment uZ JfIC<>  
  { g|$;jQ\_  
Left l; \M._x"  
Right r; ybJwFZ80  
public : ez*QP|F*9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t:vBVDkD  
template < typename T2 > Sx e6&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Qs59IZ  
} ; gOW8 !\V  
Hk h'h"_r  
同时,holder的operator=也需要改动: &{+0a[rN  
y5+%8#3  
template < typename T > {Y Y,{H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E0&d*BI2  
  { fbbbTZy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Dat',5  
} |Rhqi  
Q% d1n*;+  
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。 Bi :!"Nw[X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |}UkVLc_^  
\( #"g  
return l(rhs) = r; >-<iY4|[d  
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。 ykPiZK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uh2_Rzln  
C}Kl!  
template < typename Tp > 7X/t2Vih@  
class constant_t #+ AQ:+  
  { Q1?*+]  
  const Tp t; aVc{ aP  
public :  fPPP|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SZHgXl3:  
template < typename T > p WJ EFm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (?zD!% k  
  { <"P-7/j3j  
  return t; }$L63;/H  
} :Ez, GAk  
} ; $#u'XyA  
,bd jk(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &s(&B>M  
下面就可以修改holder的operator=了 uXh:/KO  
3Ioe#*5\  
template < typename T > Kob,}NgqZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wT::b V{  
  { g""GQeR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E8}evi  
} K SO D(  
x6s|al  
同时也要修改assignment的operator() l&qCgw  
_"yA1D0d_  
template < typename T2 > e}d(.H%l0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  L1 /`/  
现在代码看起来就很一致了。 Cg]),S  
wL 4Y%g  
六. 问题2:链式操作 '=fk;AiQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %60 OS3  
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。 0C/ZcfFU~  
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。 N6}/TbfAR  
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。 jj2\;b:a0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;' uQBx}  
!#O [RS  
template < typename T > Hn(1_I%zF  
struct result_1 AO|9H`6U6F  
  { U"p</Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V\<2oG  
} ; R54[U  
Rxd4{L )n  
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: )&7. E  
qVE0[ve  
template < typename T > ~RuX2u-2&u  
struct   ref c!4F0(n4  
  { #[lhem]IC  
typedef T & reference; G!r)N0?_f  
} ; i!?gga  
template < typename T > `9J9[!+!`  
struct   ref < T &> gK[;"R)4o@  
  { tZ9i/=S  
typedef T & reference; $Xu3s~:S  
} ; 1Qf}nWy  
$?0ch15/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 67& hXIp  
&S*~EM.l8  
template < typename T > K ?!qNK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Jd>~gA}l  
  { s51$x M  
  return l(t) = r(t); 1I9v`eT4  
} <GNLDpj  
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。 LJ(WU)CPc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 = (F   
ns8s2kYcm  
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 x 6`!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }bjZeh.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FoyYWj?,R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ' {,xQf*x  
最后的布局是: cj8cV|8@  
                Add m,E$KHt (  
              /   \ +JU , ^A#X  
            Divide   5 Lqj Qv$  
            /   \ U4pIRa)S  
          _1     3 pD732L@q  
似乎一切都解决了?不。 9RaO[j`  
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>[A}-  
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。 ;[sW\Ou  
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: S }`sp[6  
J/?Nf2L4  
template < typename Right > // o.+?S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LSJ?;Zg(=z  
Right & rt) const ;"wCBuXcu  
  { i/ilG 3m>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _6ZjF>f  
} ~.m<`~u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F3qK6Ah.  
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。 /9w>:i81  
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。 H,!xTy"Wh  
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。 )#}>,,S  
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。 RwWg:4   
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? =^nb+}Nz(  
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: _95296  
dw bR,K  
template < class Action > Q6@<7E]y  
class picker : public Action H$(bSw$  
  { zN4OrG 0  
public : EiW|+@1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /fr>Fd  
  // all the operator overloaded `C+<! )2  
} ; #@S%?`4,  
N6U d(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。 W_\zx<m  
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: %fqR  
wSTul o:9  
template < typename Right > hArY$T&MB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TC\+>LXiZ  
  { 9t"Rw ns  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |W">&Rb<t#  
} @c3xUK   
SA x9cjj+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]k0 jmE  
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。 x *eU~e_jP  
,fVD`RR(W?  
template < typename T >   struct picker_maker p T(M>LP83  
  { Lx^ eaP5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /U~|B.z@6  
} ; #< im?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6[> lzEZ  
  { X*8y"~X|vq  
typedef picker < T > result; %qP[+N&  
} ; )h!cOEt  
ISbs l =F  
下面总的结构就有了: &],uD3:5O  
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。 =!O->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。 kmI0V[Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q+ $6D;9  
至此链式操作完美实现。 Sqo+cZ  
FK|O^- >B  
`2s!%/  
七. 问题3 +K57. n{  
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。 WNjwv/  
kN1MPd4Yh  
template < typename T1, typename T2 > NO"PO @&Wk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ':'g!b`/  
  { n_8[bkbi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E$e7(D  
} ~4S$+*'8  
rz?Cn X.t  
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: b'H'QY   
RpHlq  
template < typename T1, typename T2 > I2ek`t]  
struct result_2 &|>+LP@8  
  { 24mdhT|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yBIlwN`kB  
} ; Y?T{>"_W  
xvr5$x|h  
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? 2ej7Ql_@c  
这个差事就留给了holder自己。 <qCa 9@Ea  
    <AHpk5Sn{  
lq/2Y4LE)  
template < int Order > 5Wt){rG0Z  
class holder; 5gszAvOO  
template <> Ac7^JXh%  
class holder < 1 > kX 1}/l  
  { IUcL*  
public : I$n= >s  
template < typename T > d"$8-_K  
  struct result_1 "n-'?W!  
  { CT|+?  
  typedef T & result; Kz4S6N c  
} ; L+%"e w  
template < typename T1, typename T2 > ) nfoDG#O  
  struct result_2 N+-Tp&:wY  
  { `+J Fvn!  
  typedef T1 & result; 1SQATUV  
} ; gt&|T j  
template < typename T > ~}/Dl#9R!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l^B.iB  
  { E_HB[ 9  
  return (T & )r; o_b[*  
} c PGlT"  
template < typename T1, typename T2 > kmuksT\)a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "cH RGJG#  
  { <P9fNBGa  
  return (T1 & )r1; Y4T")  
} B{-7  
} ; D7ex{SVA)  
$6QIYF""  
template <> _B4&Fb.  
class holder < 2 > GN.O a$  
  { |Lq8cA)|y  
public : 3P>gDQP  
template < typename T > _`$LdqgE  
  struct result_1  )vr@:PE  
  { j)1yv.  
  typedef T & result; @u3`lhUcT  
} ; ^6 6!f 5^W  
template < typename T1, typename T2 > H^_,e= j  
  struct result_2 &dtk&P{  
  { }fpya2Xt  
  typedef T2 & result; ajbe7#}  
} ; k15vs  
template < typename T > )fH Q7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -! \3;/  
  { \?:L>-&h8  
  return (T & )r; h\m35'v!  
} gjF5~ `  
template < typename T1, typename T2 >  idmU.`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QbU5FPiN  
  { B( [x8A]  
  return (T2 & )r2; eh# 37*-  
} yIw}n67  
} ; @WJ;T= L  
oL4W>b )  
We+rFk1ddt  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fJ,N.O+9E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8$Q`wRt(%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :-&|QVH  
-"(*'hD  
return l(i, j) = r(i, j); r^9l/H~ $  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4.6$m  
<sdgL+&1h  
  return ( int & )i; &9k~\;x  
  return ( int & )j; 1CtUf7 `/Q  
最后执行i = j; ^({)t  
可见,参数被正确的选择了。 c,UJ uCZ  
?0b-fL^^+l  
" T(hcI   
>nSsbhAe  
~KK 9aV{  
八. 中期总结 -luQbGcT3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ia6 jiW x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  a+h$u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <+8'H:wz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0V%c%]PH  
6K2e]r  
 *7Dba5B  
B6XO&I1c  
3WV(Ok  
xh6(~'$  
九. 简化 =;Id["+  
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。 h!"2Ux3!x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8K8u|]i  
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: 3 qYGEhxv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G1:}{a5i_  
  +-*/&|^等 EIi<g2pM(  
2. 返回引用。 %lKw+D  
  =,各种复合赋值等  %zavSm"  
3. 返回固定类型。 !}*N';  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,(jJOFf  
4. 原样返回。 {1GJ,['qL  
  operator, ;qx#]Z0 <  
5. 返回解引用的类型。 8&QST!JGSX  
  operator*(单目) vz^ ] g  
6. 返回地址。 R!VfTAv  
  operator&(单目) :cpj{v;s  
7. 下表访问返回类型。 $+eeE  
  operator[] N#w5}It  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pDQ f(@M[  
  operator<<和operator>> WR+j?Fcf  
!0 7jr%-~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 d[9,J?'OQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p^l#Wq5  
uH_KOiF  
template < typename Left > '.}}k!#  
struct value_return w7)pBsI  
  { ~Ps*i]n(  
template < typename T > zI88IM7/  
  struct result_1 !E7gI qo  
  { l9p  6I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o<g?*"TRh  
} ; aRd~T6I  
6]4~]!  
template < typename T1, typename T2 > +cpb!YEAb  
  struct result_2 1nVQYqT_  
  { [i.@q}c~E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vrn4yHoZ  
} ; t]c<HDCK  
} ; YOxgpQ:i  
cS&KD@.  
O7.V>7Y9H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,@"yr>Q9#6  
*i#2>=)  
下面我们来剥离functor中的operator() Zy0M\-Mn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VPN 9 Ql=  
zzG=!JR  
return l(t) op r(t) Y A.&ap  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]+lT*6P*  
return op l(t) =dm9+ff  
return op l(t1, t2) =fSTncq  
return l(t) op N$=YL @m8  
return l(t1, t2) op ,@Csa#  
return l(t)[r(t)] ;W0J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3=S |U,  
vgW(l2,@  
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: ra^</o/  
单目: return f(l(t), r(t)); 2 BY|Cp4R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b"g^Jm! j  
双目: return f(l(t)); MmJMx  
return f(l(t1, t2)); 3Vu}D(PJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ];.5 *a%*  
D5zc{) /  
struct meta_divide ] 0i[=  
  { L03I:IJ  
template < typename T1, typename T2 > K^{j$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Aez2n(yac  
  { vuQA-w7  
  return t1 / t2; hB?#b`i^  
} H4Bt.5O*  
} ; & -/J~b)"  
QPy h.9:N  
这个工作可以让宏来做: DpHubqWz  
LP3#f{U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "jZZ>\  
template < typename T1, typename T2 > \ a-5UG#o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; at>_EiS  
以后可以直接用 T*p7[}#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _ep&`K  
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 j;$f[@0o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,~L*N*ML  
zU5@~J  
|:)Bo<8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d% EdvM|)  
y)r`<B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o*T?f)_[p  
class unary_op : public Rettype .M6. ]H  
  { GTs,?t16/  
    Left l; tmGhJZ2j  
public : GEPWb[Oa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U<6)CW1;  
GzEw~JAs  
template < typename T > c<13r=+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kn#?+Q  
      { 9WHE4'Sa  
      return FuncType::execute(l(t)); l4gH]!/@  
    } q\tr&@4iC  
?M90K)&g{  
    template < typename T1, typename T2 > +kI}O*s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6>?qBWW  
      { qMaO1cE\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hC-uz _/3  
    } hu-]SGb6  
} ; hl]d99Lc  
Dw=L]i :0v  
1P]J3o  
同样还可以申明一个binary_op HSud$(w  
/{R ^J#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fMwF|;  
class binary_op : public Rettype qJ" (:~  
  { .J.}}"+U  
    Left l; :7@[=n  
Right r; f y|JE9Io_  
public : hn.(pI1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H Qj,0#J)  
y^r'4zN'  
template < typename T > X&Oo[Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u`EK^\R  
      { o. $ 48h(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h`Jc%6o  
    } <mX5VGY9^  
UAjN  
    template < typename T1, typename T2 > R14&V1 tZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >MJ %6A>  
      { hMupQDv/I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {F_>cyR  
    } *b;)7lj0h  
} ; 2?(/$F9X,  
HubG>]  
tE>FL  
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 I N@ ~~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UXZ3~/L5 O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )g=mv*9>  
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。 52^3N>X4X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N+V#=U y  
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。。。 l[ko)%7V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g=KK PSK  
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) hW~% :v  
下面是修改过的unary_op ^PdD-tY<  
"P.sK huo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j gV^{8qG  
class unary_op 2SU'lh\E  
  { lC*xyO K  
Left l; tL&_@PD)3  
  .KYs5Qu  
public : +%CXc%  
.aL%}`8l?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E; yr46  
OL=X&Vaf<  
template < typename T > j %MY6"  
  struct result_1 DN8I[5O  
  { 4Zjd g`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {\?f|mm q  
} ; gy1kb,MO  
0r@L A|P  
template < typename T1, typename T2 > 3{H!B&sb  
  struct result_2 jHMP"(]  
  { x8z6 <  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JAW7Y:XB  
} ; Z$0mKw   
HH*,Oe   
template < typename T1, typename T2 > XffHF^l9F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;[zZI~wh  
  { B8cg[;e81  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qHrIs-NR  
} yyPj!<.MGP  
9U9ghWH8  
template < typename T > h1)+QLI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +vFqHfmP  
  { -vT$UP  
  return OpClass::execute(lt(t)); T5@t_D>8  
} +=`w  
{3Gj rE  
} ; *~`oA~-Q  
qvsfU*wo?  
Jx3a7CpX  
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 j%vxCs>  
好啦,现在才真正完美了。 )W@  
现在在picker里面就可以这么添加了: L7II>^"B  
^wIP`dn  
template < typename Right > (1,4egMpR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uxrNkZia  
  { 4pDZ +}p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Kd#64NSi$A  
} TR?jT U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B_r:daCS:  
4yu=e;C wy  
D -e^b'l  
4!glgEE*  
k \t6b1.M  
十. bind d76C ]R5L  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 */]1?M@P)  
先来分析一下一段例子 =0@o(#gM  
aBF<it>  
OOsd*nX/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3e[k9`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [xs`Pi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jaTCRn3|<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7")&njQ/x  
我们来写个简单的。 *!EHs04  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H]lD*3b  
对于函数对象类的版本: a 8jG')zg  
oRn5blj  
template < typename Func > F, 5}3$  
struct functor_trait yErvgf  
  { 'bef3P9`  
typedef typename Func::result_type result_type; .|ZnU]~T  
} ; v^IMN3^W  
对于无参数函数的版本: (+\K  
4_eFc$^  
template < typename Ret > =2wy;@f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9/\=6v C|  
  { 3'Z+PPd!  
typedef Ret result_type; (i'wa6[E8  
} ; J0Y-e39 `  
对于单参数函数的版本: d #-<=6  
%ye4FwkRy  
template < typename Ret, typename V1 > H~qY7t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :n?}G0y  
  { !P)7t`X  
typedef Ret result_type; k|^nrjStC  
} ; H Lt;1:b  
对于双参数函数的版本: E}w<-]8  
PI" )^`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;/nR[sibN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qo;F]v*pkK  
  { z3}4 +~~  
typedef Ret result_type; BUKh5L  
} ; 65A>p:OO  
等等。。。 |xaA3UA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ziy~~J  
@*l}2W  
template < typename Func > Oox5${#^  
struct func_return !/$BXUrd  
  { 5,qfr!hN,  
template < typename T > ,[^P  
  struct result_1 X;p,Wq#D'  
  { 4//Ww6W:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s4}}MV3X  
} ; I)O-i_}L&K  
$0K9OF9$  
template < typename T1, typename T2 > R m *"SG  
  struct result_2 {{=7mbc  
  { bd<zn*H Z*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `^afbW  
} ; J2H8r 'T  
} ; J(-#(kMyf  
$X-,6*  
Fu m1w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^yu^Du  
f=J#mmH w$  
template < typename Func, typename aPicker >  c:~o e  
class binder_1 \aT._'=M+  
  { /)y~%0  
Func fn; /{1xpR  
aPicker pk; mrd(\&EhA  
public : lTdYPqMi  
r"rID RQ"  
template < typename T > Mp$ uEi  
  struct result_1 $K8ZxH1z@  
  { OH*[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K=Fcy#, f  
} ; +V7*vlx-  
1rEhL  
template < typename T1, typename T2 > R_ 4600  
  struct result_2 /5r[M=_ihr  
  { Ra_6}k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0/(YH  
} ; o*I-~k  
{q8V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} **0Y*Ax@  
l=EIbh  
template < typename T > kRE^G*?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UmQ 9_H7  
  { n&[U/`o  
  return fn(pk(t)); -_pI:K[  
} +5);"71  
template < typename T1, typename T2 > ;Cyt2]F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w>VM--  
  { -oe&1RrdVg  
  return fn(pk(t1, t2)); }N4=~'R  
} oOe5IczS(  
} ; {My/+{eS!?  
r"U$udwjg  
|$9k z31  
一目了然不是么? &&(sZG w  
最后实现bind Ty#L%k}-t  
g4j?E{M?  
-@L*i|A  
template < typename Func, typename aPicker > d:=5y)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j t-ayLq  
  { WGVvBX7#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b\VY)=U  
} iu&'v  
`<Zp!Hl(j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]eP&r?B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 MF]s(7U4 `  
> -Jd@7-  
十一. phoenix bv$)^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $N5}N\C:a  
V!3O 1  
for_each(v.begin(), v.end(), /o![%&-l  
( = ?T'@C  
do_  @;d(>_n  
[ aLuxCobV  
  cout << _1 <<   " , " aeE9dV~  
] T3)/?f?|  
.while_( -- _1), *wyaBV?*K  
cout << var( " \n " ) J0lTp /  
) =JNoC01D  
); IM)\-O\Wd  
0 Co_,"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: WQ=C5^u  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _i6G)u&N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "i4@'`r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;l5F il,3  
F ~ /{1Q*  
Ry[VEn>C1  
template < typename Cond, typename Actor > x@Z?DS$)  
class do_while =f{V<i~q  
  { f(7 /  
Cond cd; srJ,Jr(  
Actor act; t#}/VnSQ  
public : &d9tR\}  
template < typename T > `gD'q5.z;3  
  struct result_1 _~=X/I R  
  { , S}[48$  
  typedef int result_type; # TC x8]F  
} ; do7 [Nj  
&D>e>]E|P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6 }qNH29  
)DfmO  
template < typename T > N 0&h5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C-m OtI  
  { 6#KRI%adw`  
  do 2\lUaC#E  
    { RBJgQ<j8  
  act(t); .P9ALJP(b  
  } y7ijT='8  
  while (cd(t)); m(XcPb  
  return   0 ; X@5!I+u\L  
} XQ%*U=)s  
} ; *" >e k k  
kdITh9nx<r  
AnfJyltS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $^y6>@~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Fla,#uB  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %#yCp2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Elh: %dr Q  
下面就是产生这个functor的类: IdUMoLL?  
ePa1 @dI  
\ :1MM  
template < typename Actor > sr sDnf  
class do_while_actor P+wV.pF|  
  { /^ hB6_'D  
Actor act; yfnqu4Cn  
public : <hkg~4EKc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~:D}L   
 }aRV)F  
template < typename Cond > Se%FqI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @w[WG:-+  
} ; _hMMm6a|  
qi.|oL9p  
;mu9;ixZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cx&jnF#$  
最后,是那个do_ d /+sR@\  
T""X~+{Z@  
5 b( [1*  
class do_while_invoker q<>LK  
  { 6K5KZZG  
public : 1%G<gbHpI  
template < typename Actor > /KO!s,Nk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s{2BG9s  
  { LL7a 20  
  return do_while_actor < Actor > (act); #^" \WG7{  
} yrs![u  
} do_; :\NqGS=<  
(?72 vCc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M6jP>fbV*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sT?Qlj'Zd  
最后来说说怎么处理break和continue sf2_x>U1  
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。 xiX~*Zs  
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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