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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G'epsD,.bX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %MIu;u FR  
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, [X I5Bu ~  
Cse0!7_T  
_E%[D(  
mSzwx/3"  
  class filler p"JSYF 9]  
  { EW!$D  
public : AVJk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dnx}c4P  
} ; GGBe/X  
a~%ej.)l  
d!d 3r W;A  
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: ^Y&Cm.w  
^d"J2n,7L  
i-<=nD&?t  
k`t'P6 bU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ceOjuzY  
^AM_A>HnG  
wv7jh~x(4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cC[n~OV  
<r kW4  
B -KOf  
 -{wuF0f  
二. 战前分析 79V5{2Y*U  
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。 $i1A470C  
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 8N`$7^^  
*"5a5.`%,  
=?lT&|"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <_>6a7ra  
  /* --------------------------------------------- */ /;0>*ft4  
vector < int *> vp( 10 ); z>{KeX:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); TAi\#cnl(6  
/* --------------------------------------------- */ E,|n'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g IKm  
/* --------------------------------------------- */ w?*KO?K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PYUY bRn  
  /* --------------------------------------------- */ Mz^s^aJEE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |:?.-tq  
/* --------------------------------------------- */ o ,!"E^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YfalsQ8  
q!TbM"  
=4 D_-Q  
$O>@(K  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jv<)/Km`  
1._1, _2是什么? Id*^H:]C#  
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。 %(Ys-GeGr  
2._1 = 1是在做什么? ""+*Gn 7^8  
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。 pd1m/:  
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。 ;?!rpj  
E oR(/*'  
OT[m g4&  
三. 动工 .g#=~{A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7`/qL "  
rrWk&;?  
L8zqLD i&  
qWpCe*C  
template < typename T > &V3oW1*W  
class assignment gdK/:%u3  
  { *N r|G61  
T value; >FHsZKJ  
public : -IS9uaT5  
assignment( const T & v) : value(v) {} ."X~?Nk  
template < typename T2 > Yel(}Ny  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2P ?Iu&  
} ; h%s  
h6e$$-_  
)r i3ds  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 713M4CtJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qlJOb}$ I  
4sQAR6_SW~  
{?y7'  
QL2y,?Mz7  
  class holder B|=maz:_  
  { aTm.10{^  
public : weV#%6=5\  
template < typename T > cv4M[]U~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1hyah.i]Y  
  { RG3G},Q   
  return assignment < T > (t); Q $0%~`t  
} %m) h1/l  
} ; 3x0wk9lND  
yTt (fn:;  
->&VbR)  
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: BmFME0  
O`jA-t  
  static holder _1; j~H`*R=ld#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `_A?a_[*  
vx@p;1RU`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [Be53U{=  
而不用手动写一个函数对象。 "T%'Rp`j|  
xg^^@o  
@%nUfG7TQ  
X9A[  
四. 问题分析 SQU%N  
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。 ]~Vu-@ /}  
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。 #ljg2:I+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pf@}4PN}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *.c9$`s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )xx/di  
50aWFJYw  
五. 问题1:一致性 &jZ|@K?  
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?| &[Zap6]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #(+HSZm  
{U '&9_y  
struct holder ENWB|@B  
  { wV&f|JO0+  
  // doO Ap9%  
  template < typename T > ]MLLr'6?  
T &   operator ()( const T & r) const y6Epi|8  
  { {dx /p-Tv  
  return (T & )r; (E}cA&{  
} *.]E+MYi*  
} ; >X,Ag  
fEG3b#t N  
这样的话assignment也必须相应改动: Gi2ad+QH-  
H L|s pl(c  
template < typename Left, typename Right > ?  < O  
class assignment T5jG IIa  
  { "E|r3cN  
Left l; Ru^ ONw"  
Right r; I/V )z9  
public : W}2 &Pax  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L sDzV)  
template < typename T2 > QcG5PV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EhPVK6@  
} ; .hlQ?\  
QiE<[QP{g  
同时,holder的operator=也需要改动: rK QASRF5*  
px }7If  
template < typename T > Ipz 1+ #s'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d6@jEa-  
  { #O9*$eMw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k\c &2T]W  
} B+e_Y\B u  
G(OT"+O,  
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。 nN`Z0?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '<&EPUO  
-)O kG#J@  
return l(rhs) = r; PWk ?8dL-  
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。 ]6B mCh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *Qg5Z   
&:;;u\  
template < typename Tp > f;Bfh3  
class constant_t .eabtGO,  
  { Q_kT}6#(J=  
  const Tp t; Z0ncN])  
public : ,M@m4bx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _:g GD8  
template < typename T > S $_Y/x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $EQT"ZX>%i  
  { [|[sYo  
  return t; >1r[]&8  
} YNg\"XjJM<  
} ; _(6B.  
K Z!N{.Jk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g| ._n  
下面就可以修改holder的operator=了 fATA%eA8;  
H6ky)kF&  
template < typename T > &V#zkW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {yHB2=nI  
  { gR;8ht(pd(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uspkn1-  
} ;c X^8;F0  
Sj0 ucnuHi  
同时也要修改assignment的operator() Im?= e  
Oj"pj:fB  
template < typename T2 >  !u53 3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {\svV 0)~  
现在代码看起来就很一致了。 ,qe]fo >  
5BU%%fBJ.  
六. 问题2:链式操作 Ig02M_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \,l.p_<  
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。 8|5Gv  
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。 oEenm\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。 Txt%nzIu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )l#%.Z9  
 :Hzz{'  
template < typename T > (:?5 i`  
struct result_1 pHj[O?F  
  { nIyROhZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '&-5CpDUs  
} ; #QTfT&m+G}  
\!UF|mD^tG  
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: jr, &=C(  
DJViy  
template < typename T > g[EM]q,  
struct   ref mq J0z4I}  
  { .'^6QST  
typedef T & reference; pcI&  
} ; M<{5pH(K  
template < typename T > qGpP,  
struct   ref < T &> I|g@W_  
  { lh,ylh  
typedef T & reference; }uF[Ra  
} ; p^KlH=1n.6  
Rwc[:6;fn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I&TTr7  
JrCf,?L^  
template < typename T > L_THU4^j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mL:m;>JJ n  
  { DKy >]Hca  
  return l(t) = r(t); ~\IF9!  
} QKp+;$SE'  
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。 +cz"`T`X 2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .cg=  
r5MxjuOB1  
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 3>-[B`dD(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y|q@;*rGNa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jlu`lG*e&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (NH8AS<  
最后的布局是: Js\-['`  
                Add 9J~:m$.  
              /   \ K1?Z5X(b  
            Divide   5 E4sn[DO  
            /   \ J)9 AnGWe  
          _1     3 "/ tUA\=j  
似乎一切都解决了?不。 9W{,=.%MX$  
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。 CfPXn0I  
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。 V";mWws+?#  
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: K#qoR/:  
&`9j)3^J.  
template < typename Right > e >L5.~i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A",eS6  
Right & rt) const ]b4pI*:$I  
  { Ik`O.Q.}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <8u>_o6  
} o3Mf:;2cC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BZovtm3 E  
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。 b8rp8'M)  
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。 W|)GV0YM  
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。 99<4t$KH  
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。 E% <w5d.lq  
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? UZzNVIXA%  
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-P-9PA4  
^I]LoG:  
template < class Action > 'e}uvbK  
class picker : public Action =yl4zQmg$  
  { Yo>`h2C4  
public : x&at^Fp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CQ@LmTW[  
  // all the operator overloaded /8f>':zUb  
} ; an3~'g?  
AXz-4,=xX  
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。 u@<Pu@?xm  
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: :lUX5j3  
nN>J*02(  
template < typename Right > <^d!Vzr]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cNe0x2Z$?  
  { h,^BC^VU9-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U z"sdi  
} ?n)Xw)]  
Z:K+I+:t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $z*@2Non  
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。 + c`AE  
M2}np  
template < typename T >   struct picker_maker O`cdQu  
  { ov8 ByJc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ? Phk~ jE  
} ; 7; p4Wg7k}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `YPe^!` $  
  { Ve)ClH/DW  
typedef picker < T > result; YPu9Q  
} ; ?N:B  
rvW!7 -R  
下面总的结构就有了: *D2Nm9sl  
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。 t5xb"F   
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。 Rv98\VD"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 85'nXYN{d  
至此链式操作完美实现。 djW cbC=g_  
)D;*DUtMVm  
~e{H#*f&1/  
七. 问题3 =/[ltUKs:a  
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。 JjQ8|En  
T'E ] i!$  
template < typename T1, typename T2 > S@x}QQ|.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UEzsDJu  
  { 1!vPc93 $$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R,%_deV\(  
} YydA6IK4  
?]^zD k@~  
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: @<2d8ed  
Bz?l{4".  
template < typename T1, typename T2 > c7\VTYT  
struct result_2 Pg`JQC|  
  { 9CB\n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xOythvO  
} ; t-WjL@$F/  
-OrR $w|e  
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? o]<jZ_|gB  
这个差事就留给了holder自己。 vYdR ht\(  
    n0Go p^3  
Jy]Id*u9  
template < int Order > 6JhMkB^h  
class holder; ygN>"eP  
template <> pV7N byb4  
class holder < 1 > {Bh("wg$Lk  
  { )>\4ULR83  
public : !DPF7x(-{  
template < typename T > |m)kN2w  
  struct result_1 K/^ +eoW(  
  { t0q_>T-kt  
  typedef T & result; OiF{3ae(  
} ; i\)3l%AK]T  
template < typename T1, typename T2 > =Q-k'=6\  
  struct result_2 );Z]SGd  
  { 2:Q(Gl`<l  
  typedef T1 & result;  ;\qXbL7  
} ; ?n.)&ZIx0  
template < typename T > qNxB{0(D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VevNG *  
  { }x:0os  
  return (T & )r; -p`L% xj\  
} 4J5pXlzV  
template < typename T1, typename T2 > FbAW_Am(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <C'Z H'p  
  { OUI6 ax\[  
  return (T1 & )r1; g\Ak;03n  
} 9 #qeFBI  
} ; "k:=Y7Dx  
F)S PaC4  
template <> ]3ifd G k  
class holder < 2 > aE)by-'  
  { T/l1qcf`wT  
public : Lg4YED9#  
template < typename T > /ylc*3e'4  
  struct result_1 9[VxskEh  
  { /1d<P! H  
  typedef T & result; "UG K8x  
} ; &J$##B  
template < typename T1, typename T2 > e"k/d<  
  struct result_2 OX\$nQ\o  
  { W\8Ln>  
  typedef T2 & result; Z(e ^iH  
} ; ?qmp_2:WU  
template < typename T > _'!kuE,*1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GS;%zdH~  
  { x GH1epf  
  return (T & )r; )*|(i]  
} ut_pHj@  
template < typename T1, typename T2 > &^!h}D%T/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8AL\ST51x"  
  { 6ZOy&fd,Ty  
  return (T2 & )r2; 1$pb (OK  
} XN;&qR^j  
} ; BMFF=  
Q`ME@vz  
S_ b/DO  
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> >。 Xj@+{uvQB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `)K y0&?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \+m$  
*jITOR!uF`  
return l(i, j) = r(i, j); pK}=*y~$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?mv:neh  
IRW^ok.'b!  
  return ( int & )i; pf&ag#nr  
  return ( int & )j; t Rm+?  
最后执行i = j; s^hR\iY  
可见,参数被正确的选择了。 eGL<vX  
tg\|?  
2eb1 lJdS  
3<:jx~y>  
eSfnB_@x2  
八. 中期总结 ?X9U TOx  
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: 4w93}t.z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z[?mc|*x  
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,0-)?5R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3n]79+w@z  
* F4UAQzYb  
:TalW~r|  
UvJ; A  
h6v077qG  
b5a.go  
九. 简化 q7\Ovjs0  
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。 -c*\o3)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (xpn`NA  
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: = QO g 6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5(m(xo6  
  +-*/&|^等 `yiC=$*[  
2. 返回引用。 |~0UM$OB^3  
  =,各种复合赋值等 i|WQ0fD  
3. 返回固定类型。 4hs)b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B?bW1  
4. 原样返回。 >jg0s)RA'  
  operator, mtAE  
5. 返回解引用的类型。 ?C-Towo=i  
  operator*(单目) 78 f$6J q  
6. 返回地址。 kz} R[7  
  operator&(单目) U7h(`b  
7. 下表访问返回类型。 3gEMRy*+  
  operator[] 9=`Wp6Gmn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p@ NaD=9  
  operator<<和operator>> pzZk\-0R  
 #xh_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 q5DEw&UZJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .a'f|c6  
7gF"=7{-  
template < typename Left > O+q/4  
struct value_return 88s/Q0l  
  { 8' DW#%  
template < typename T > ~`ny @WD9  
  struct result_1 };L ^w :  
  { ^h' Sla  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I:cg}JZ>|  
} ; i1lBto[  
S$,'Q^~K  
template < typename T1, typename T2 > u\yVR$pQ  
  struct result_2 fWnD\mx?0  
  { ]6r;}1c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zi9[)YqxPH  
} ; g4p  
} ; ] }|byo  
SRIA*M.B}  
Yr.sm!xA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^TY ;Zp  
"Jq8?FoT  
下面我们来剥离functor中的operator() (V`Md\NL`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i%m"@7.kk  
W,5Hx1z R  
return l(t) op r(t) =@&cHY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s$ENFp7P  
return op l(t) EOj"V'!  
return op l(t1, t2) b?X.U}62_  
return l(t) op l e4?jQQ@L  
return l(t1, t2) op +ZMls [  
return l(t)[r(t)] <7SpEVQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t_^X$pL  
Fb22p6r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Hmt^h(*/2  
单目: return f(l(t), r(t)); [epi#]m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *a;@*  
双目: return f(l(t)); % 2$/JZ  
return f(l(t1, t2)); P262Q&.}d  
下面就是f的实现,以operator/为例 H,fZ!8(A_)  
)L{ghy  
struct meta_divide ^D eERB  
  { R0ID2:i]F  
template < typename T1, typename T2 > eV:9y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MTg:dR_  
  { a7zcIwk '{  
  return t1 / t2; fZ04!R  
} I-y#Ks1p+  
} ; KqBk~-G  
#} ~qqJ G2  
这个工作可以让宏来做: 9EDfd NN  
L37Y+C//  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {vUN+We  
template < typename T1, typename T2 > \ &,A64y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?Nf>]|K:Q  
以后可以直接用 1tTg P+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (~CLn;'  
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 AjcX  N  
(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。。。) MYJg8 '[j  
_v Sn`  
drzL.@h|  
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 :I -V_4b  
\PDd$syDA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NI#X @  
class unary_op : public Rettype NH$r Z7$  
  { \^ghdU  
    Left l; Dd;Nz  
public : (?_S6H E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w0w G-R ?  
mxb(<9O  
template < typename T > O+g3X5f+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~P~  
      { M@ed>.  
      return FuncType::execute(l(t)); q0f3="  
    } ^O^l(e!3  
lY|Jr{+Ln  
    template < typename T1, typename T2 > U2uF&6v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Gv[ 8'I  
      { 'YNT8w/3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^Wxad?@  
    } GKN%Tv:D_  
} ; GpZ c5c  
!Mi;*ZR  
64hk2a8  
同样还可以申明一个binary_op o-}R?>  
:ba5iMa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2M# r]  
class binary_op : public Rettype 3nZo{p:E  
  { ,%\o4Rc'o  
    Left l; t#q<n:WeYU  
Right r; pZ/>[TP(%F  
public : ': N51kC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FQ g~l4WX  
O_Oj|'bBC  
template < typename T > Cvn#=6V3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ()~pY!)1/  
      { yAoe51h?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LpR3BP@At  
    } `rf_7  
+$oF]OO  
    template < typename T1, typename T2 > ]\7]%(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eb=}FuV  
      { ^Z:~91Tv-_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jDQZQ NS  
    } ^f# F I&  
} ;  -_`>j~  
,o)d3g-&g  
%-d]X{J:  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 76u&EG%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `uC@nJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Pp )3(T:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?O>V%@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <=f}8a.R3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 H^YSJ 6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oWYmj=D~2z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) a'z)  
下面是修改过的unary_op +nJUFc  
lo[.&GD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =$]uoA  
class unary_op )_U<7"~0l  
  { >nzdnF_&zW  
Left l; ,yd?gP-O  
  E9~Ghx.   
public : 33!oS&L  
o7|eMe?<t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]xuG&O"SBV  
 trAkcYd  
template < typename T > <:?r:fQX  
  struct result_1 OF\rgz  
  { L'u\ w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2Lx3=k  
} ; aG^4BpIP  
iezO9`  
template < typename T1, typename T2 > k{'0[,mx#  
  struct result_2 Yb E-6|cz  
  {  EW3(cQbK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k1QpKn*  
} ; y-1 pR  
j$+nKc$  
template < typename T1, typename T2 > TA{\PKA)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Ux<aiY]a  
  { 5H ue7'LS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8 XU1 /i7N  
} 1Z9qjV%^  
>yULC|'F&~  
template < typename T > Z,=7Tu bR#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y'ow  
  { B[KJR?>  
  return OpClass::execute(lt(t)); aoXb22]{  
} B'fb^n<  
l,kUhZ@W  
} ; #FNcF>3>  
lyGhdgWc  
JYTP 2  
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 ,G2TVjz  
好啦,现在才真正完美了。 2sJ(awN>  
现在在picker里面就可以这么添加了: 92 [; Y  
3\B>lKhQ  
template < typename Right > yxH ( c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]wtb-PC  
  { QDu2?EYZq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o#skR4lwe  
} U-|NY  
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。 uXKERzg  
Ry'= ke  
_ A=$oVe  
~m$Y$,uH  
)'~6HO8Z  
十. bind ={z*akn,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RRI"d~~F6  
先来分析一下一段例子 -:na: Vsi  
PbmDNKEh{  
S;)w.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ; d J1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -q*i_r:,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 } q$ WvY/  
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。 =F@W gn,  
我们来写个简单的。 (JM5`XwM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9o+)?1\  
对于函数对象类的版本: QDhOhGK  
(_"*NY0  
template < typename Func > T7#W0^tj  
struct functor_trait 07[_.i.l  
  { o}$ EG  
typedef typename Func::result_type result_type; 2* 2wY=  
} ; Ba!J"b]  
对于无参数函数的版本: *3?'4"B{8  
Dp':oJC  
template < typename Ret > 2n|K5FR()  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !Ze5)g%H  
  { 'JRvP!]  
typedef Ret result_type; `tn{ei  
} ; D8xmE2%  
对于单参数函数的版本: hK_LEwd;  
<?@NRFTe  
template < typename Ret, typename V1 > 3h *!V6%q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @WVcY:1t#  
  { /@,j232  
typedef Ret result_type; ]4pkcV P  
} ; EUxGAj$-  
对于双参数函数的版本: @ g&ct>@y  
8/=L2fNN[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dzDqZQY$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v^1pN>#%g  
  { BDjn !3  
typedef Ret result_type; r_-_a(1R:  
} ;  {PVWD7  
等等。。。 4/wa+Y+=vt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,d{"m)r<  
iy%ZQ[Un  
template < typename Func > IkGfnXJ  
struct func_return `a2n:F  
  { J{k79v  
template < typename T > -$dXE+&   
  struct result_1 GhIKvX_N  
  { SgS~ {4Zx*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mw;sLsu  
} ; 2u5|8  
i*@< y/&'  
template < typename T1, typename T2 > iT%} $Lu~  
  struct result_2 yc?a=6q'm  
  { }#n;C{z2e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~1>.A(,=z  
} ; PEc=\?  
} ; ZR(x%ews  
,.}]ut/Tm  
w.\&9]P3~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0Nnsjh  
1q,{0s_kp  
template < typename Func, typename aPicker > 23DiW#o'  
class binder_1 OUhqM VX9C  
  { Kq;8=xP[  
Func fn; z}MP)|aH:  
aPicker pk; /,g,Ch<d  
public : r(RKwr:m  
6I4oi@hZz  
template < typename T > '2[albxSc  
  struct result_1 @ < Q|5  
  { n6BQk 2l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y\$ySvZ0  
} ; s=0BMPDgm  
 ~Hr}]  
template < typename T1, typename T2 > ]hFW 73FV  
  struct result_2 }#&#^ B#?O  
  { TztAZ2C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /(.mp<s0  
} ; sXD1C2o  
d'G0m9u2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =*r]) Vg^  
RsY3V=u  
template < typename T > 'qOREN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z2'Bk2 L  
  { c'S,hCe*  
  return fn(pk(t)); M!REygyx  
} F!]lU`z)=  
template < typename T1, typename T2 > =AEBeiz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?B}{GL2)  
  { $h*L=t(  
  return fn(pk(t1, t2)); 8n*.).33  
} <w)r`D6  
} ; U'<KC"f:'!  
/Sc l#4bW  
t+1 %RyKFB  
一目了然不是么? TjwBv6h  
最后实现bind ^$'z!+QRM  
p IU&^yX>  
.ZJRO>S  
template < typename Func, typename aPicker > 7aQc=^vaZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +h r@#n4A  
  { no9;<]4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &GB:|I'%7  
} WRrd'{sB  
vJ-q*qM1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k{Me[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。 >o7n+Rb:  
29?,<bB)  
十一. phoenix 3tZ]4ms}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 98uV6b~g  
2gCX}4^3b  
for_each(v.begin(), v.end(), '8{N e!y  
( -\ EP.Vtz  
do_ +/)#( j@  
[ S|]X'f  
  cout << _1 <<   " , " 4'!c*@Y  
] ?C&z]f3(:  
.while_( -- _1), K0 }p i +=  
cout << var( " \n " ) cM$P`{QrM  
) 8>WC5%f*  
); dAkgR~  
@jsDq Ln  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (?(zH3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =Q+= f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /7t>TYip!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ](wvu(y\E  
eFL=G%  
xx{PespNt  
template < typename Cond, typename Actor > O4^8jK}  
class do_while t ]_VG  
  { 2IKnhBSV3  
Cond cd; A.EbXo/  
Actor act; TiO"xMX  
public : JAQb{KefdO  
template < typename T > "6us#T  
  struct result_1 FMClSeO7  
  { p4-o/8rO  
  typedef int result_type; uoX:^'q   
} ; EB2!HpuQ3  
-wSg2'b4E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1>E<8&2[L  
ZRg;/sX]  
template < typename T > RkBb$q9F]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V9dF1Hj  
  { R)RG[F#   
  do }5}.lJ:  
    { 7,lq}a8z  
  act(t); .[3Z1v,  
  } zY('t!u8  
  while (cd(t)); 2gq9k}38  
  return   0 ; p|&Yku=  
} G %Q^o5m  
} ; }7 c[Q($K  
t_qNq{  
]A<~XIu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fH >NJK;  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }Hxd*S  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4bn(zyP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 HY%i`]4X  
下面就是产生这个functor的类: % <q w  
t`,` 6@d  
aW`Lec{.  
template < typename Actor > c;n *AK  
class do_while_actor '-"/ =j&d[  
  { S7L=#+Z  
Actor act; YtfVD7m  
public : <F=xtyl7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Gch[Otq]%  
lo,$-bJ,<,  
template < typename Cond > h_T7% #0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %]8qAtV^3j  
} ; "0cID3A$  
ek}a}.3 {  
Dqe^E%mc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :"I E  
最后,是那个do_ \8 h;K>=h  
eK!V );  
IuRmEL_Q_  
class do_while_invoker [ zEUH:9D  
  { )_i qAqkS  
public : ?Vdia:  
template < typename Actor > 52,m:EhL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5wh|=**/  
  { (C@~3!AVa  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,]cD  
} Hqn#yInA7~  
} do_; ~tR~?b T  
pD01,5/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _Gjk;|Sx<I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 66I"=:  
最后来说说怎么处理break和continue 9=V:&.L  
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。 c(n&A~*AJ%  
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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