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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =]-j;#'&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }(egMx;"3J  
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, {EdH$l>94  
a>mm+L 8y  
R\XKMF3mN3  
?<6CFH]  
  class filler 1heS*Fwn'  
  { _ Ro!"YVX  
public : %Th>C2\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VXR]"W=  
} ; ~EK'&Y"1  
LN_xq&.  
 BUwONF  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: tK k#LWB  
&qS[%K )  
p-+K4  
)P7)0c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zD3mX<sw  
5s{ABJ\@V  
"bDs2E+W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w&xDOyW]  
YDGS}~m~Q  
:_Eqf8T  
t<n"-Tqu  
二. 战前分析 pH`44KAuM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [b:e:P 2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4nAa`(62  
5XLs} :  
_,</1~.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0j C3fT!n  
  /* --------------------------------------------- */ w1;hy"zPsj  
vector < int *> vp( 10 ); %7O?JI [  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P]z[v)}  
/* --------------------------------------------- */ *6(kbes  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f{0F|w< gf  
/* --------------------------------------------- */ kp\\"+,VC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <w\:<5e'  
  /* --------------------------------------------- */ vd6l7"0/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wW>)(&!F  
/* --------------------------------------------- */ :NJ(r(QG>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /pp1~r.s?>  
`-3o+ID\  
r]ShZBAbYp  
r < cVp^  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4~U'TE @  
1._1, _2是什么? =vT<EW}[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V(Yxh+KU  
2._1 = 1是在做什么? ](F#`zUQ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @xc',I  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 l1]p'Liuu  
~SvC[+t+U  
N$[$;Fm:  
三. 动工 gT/@dVV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qaim6a  
G^"Vo x4  
exdx\@72  
Vb qto|X@  
template < typename T > Z0De!?ALV\  
class assignment H'F6$ypoS  
  { Z/rTVAs@r  
T value; n&MG7`]N  
public : 8.bKb<y  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5PcJZi^.l  
template < typename T2 > lnGq :-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bxK(9.  
} ; XYoIFv?'  
(z$r:p  
!EQ@#qW/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .Wi{lt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d2s OYCKe  
^TB>.c@`*  
fFjH "2WD  
Z`3ufXPNlO  
  class holder ~el3I=KC}  
  { .}')f;jH5<  
public : R_sC! -  
template < typename T > vILy>QS)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Mz I q"3  
  { yk2!8  
  return assignment < T > (t); G,=yc@uq  
} x]5@>5  
} ; `IINq{Zk  
\n0Oez0z!B  
|_u8mV  
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: YGc^h(d  
Ff^@~X+W<  
  static holder _1; .ut{,(5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <ktzT&A  
~8`:7m?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9s +z B  
而不用手动写一个函数对象。 ')S;[=v  
t]1ubt2W  
:"0J=>PH:  
t"j|nz{m  
四. 问题分析 $V6^G*Q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (wRBd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Vv$HR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !e#xx]v3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0e["]Tlnm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2W M\e lnA  
vtJV"h?e"3  
五. 问题1:一致性 O gmO&cE  
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?| >95TvJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 64Gi8|P  
`P+(&taT  
struct holder =j0x.f Se  
  { ~#:e*:ro  
  // >zY \Llv  
  template < typename T > A CNfS9M_w  
T &   operator ()( const T & r) const bAxTLIf  
  { D 7shiv|,  
  return (T & )r; I.}1JJF*   
} j&6 jRX  
} ; LU!1s@  
,$r2gr!_G  
这样的话assignment也必须相应改动: BH0!6Oq  
SP 2 8  
template < typename Left, typename Right > . ,NB( s`  
class assignment b`cYpcs  
  {  *2u E  
Left l; c-XLI  
Right r; ;kaHN;4?  
public : {g/wY%u=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !^U6Z@&/R  
template < typename T2 > 0rMqWP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %|3e.1oX  
} ; TW`mxj_J2  
5{ >0eFzG  
同时,holder的operator=也需要改动: <D/al9  
J;~|p h  
template < typename T > ( (3t:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }$&WC:Lg  
  { %u]6KrG18b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %<U{K;  
} $^vP<  
nTZ> |R)  
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。 <%!J?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ' Js?N  
!P|5#.eC  
return l(rhs) = r; ^tE_LL+ji|  
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。 GJak.,0t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jKt-~:  
g3rRhS  
template < typename Tp > {'IFWD.5  
class constant_t N#Ag'i4HF  
  { >~&(P_<b  
  const Tp t; yisLypM*  
public : hPPB45^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aF])"9  
template < typename T > G ]lvHD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]18Ucf  
  { 3i(Jon/p  
  return t; a%n'%*0  
} A9 n41,h  
} ; .YiaXP  
('BLU.7IX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `cO|RhD @  
下面就可以修改holder的operator=了 <3Fz>}V32  
n!?r }n8  
template < typename T > uo 4xnzc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;.0LRWcJ  
  { \1{_lynD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U3VT*nj'  
} BvI 0v:  
^N{X "  
同时也要修改assignment的operator() O9;dd yx  
<@%ma2  
template < typename T2 > wV?[3bEhM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yr:>icz|  
现在代码看起来就很一致了。 nT)~w s  
 rA2qV  
六. 问题2:链式操作 |B,dEx/uU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ruWye1X;  
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。 9/^d~ ZO  
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。 @!Y.935/0  
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。 cx<h_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Mru~<:9  
MR[N6E6Mg  
template < typename T > "NlRSc#  
struct result_1 ;,R[]B01u  
  { .!9Vt#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8 `yB  
} ; *?s/Ho &'  
j`Tm\!q  
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: xMLrLXy  
x!Y(Y=i>  
template < typename T > hLCsQYNDU  
struct   ref $HP/c Ku  
  { <d3PDO@w/  
typedef T & reference; Bi %Z2/  
} ; JvT %R`i  
template < typename T > 9@JlaY)0  
struct   ref < T &> *1%e%G  
  { \z&03@Sw  
typedef T & reference; S5zpUF=  
} ; <|ka{=T  
0-6:AHix  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "v*oga%  
L.R"~3  
template < typename T > 9;}L{yve  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~NTDG  
  { ly9x1`?$  
  return l(t) = r(t); b\<lNE!L  
} //ne']L  
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。 TsoCW]h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s|fCR  
ez{P-qB  
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 BYhmJC|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hpd(d$j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PT 0Qzg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3sd{AkD^  
最后的布局是: B<vvsp\X  
                Add \ SoYx5lf  
              /   \ My'9S2Y8nv  
            Divide   5 bW,BhUb,|  
            /   \ 5?#OR!N  
          _1     3 iX0]g45o  
似乎一切都解决了?不。 ~ z-?rW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 'Qp&,xK  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 A&X  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: FF~on06!   
xr7-[)3Q$  
template < typename Right > i"2J5LLv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YG}p$\R  
Right & rt) const r-1yJ  
  { L~?,6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (IO \+  
} EA%#/n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @SF" )j|  
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。 O|^6UH  
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。 N>F2 c)rm  
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。 it/C y\f  
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。 9:}RlL+cOk  
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? ^Yf)lV&[  
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: WL]Wu.k  
b6?Xo/lJ.  
template < class Action > bSeL"   
class picker : public Action ]/<Qn-BbU  
  { rH} Dt@  
public : !)51v {  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $fj"*   
  // all the operator overloaded Gr"2G,,VI  
} ; 2jrX  
/FNj|7s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 &a2V-|G',  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,Rr&.  
4<eJ  
template < typename Right > k{u%p<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ek0;8Ds9  
  { e) /u>I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;>QK}#'  
} 7:R{~|R  
MRl*r K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ay7+H7^|hZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vI:bl~  
+_|cZlQ&  
template < typename T >   struct picker_maker XR=c 8f  
  { &oK/ ]lub  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GO:1 Z?^  
} ; >aanLLO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W<Vzd4hR  
  { o"+ &^  
typedef picker < T > result; Y$`hudJ&  
} ; 5+Zx-oWq_  
$0`$)(Y  
下面总的结构就有了: w\8r h\Mvh  
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。 p6eDd"Y  
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。 |yl0}. ()  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8Q)mmkI\=  
至此链式操作完美实现。 DGuUI}|)  
RxDxLU2kt  
Z=/L6Zb  
七. 问题3 $P}]|/Yb  
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。 aBtfZDCfzp  
Bc"}nSjH  
template < typename T1, typename T2 > .Mft+,"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3b[[2x_UU  
  { OaCj3d>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,tv9+n@x  
} $X\` 7`v  
^9V8M9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `R=_t]ie  
~aq?Kk  
template < typename T1, typename T2 > [F-u'h< *l  
struct result_2 TboHP/  
  { "E[*rnsLN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^)P5(fJ  
} ; QO`SnN}  
wk <~Y 3u  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? uM!r|X)8  
这个差事就留给了holder自己。 A5H8+gATK  
    wTuRo J  
lG^nT  
template < int Order > 7/$Z7J!k  
class holder; 28qWC~/9  
template <> 3'@jRK  
class holder < 1 > g:6}zHK  
  { `[u>NEb  
public : wbKBwI5w  
template < typename T > B9Tztg  
  struct result_1 Z 2jMBe  
  { -^yc yZ  
  typedef T & result; 7027@M?A?  
} ; rSCX$ @@F  
template < typename T1, typename T2 > 0s[3:bZ\Ia  
  struct result_2 W 9MZ  
  { "r3s'\  
  typedef T1 & result; epyYo&x}  
} ; qnV9TeU)  
template < typename T > OvG|=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t O;W?g  
  { >j3N-;o@?  
  return (T & )r; XvY-C  
} nrBitu,  
template < typename T1, typename T2 > :_ox8xS4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +6atbbe}   
  { 6Tnzg`0I  
  return (T1 & )r1; t;3.;  
} R3A^VE;qP  
} ; (z7#KJ1+Aw  
!)34tu2  
template <> Q2Rj0E`  
class holder < 2 > AAcbY;  
  { Y{=@^4|]  
public : -f=hL7NW  
template < typename T > #C^m>o~R  
  struct result_1 ZD(gYNi  
  { J7xmf,76w  
  typedef T & result; q0wVV  
} ; QL#y)G53Q  
template < typename T1, typename T2 > >.|gmo>b  
  struct result_2 at!?"u  
  { "RLb wm~  
  typedef T2 & result; xFZq6si?  
} ; 30@ GFaab  
template < typename T > 7_,gAE:kG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c+=&5=i[3  
  { %L3]l  
  return (T & )r; L@XeAEIq  
} F*f)Dv$p  
template < typename T1, typename T2 > LxT] -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @zbXG_J  
  { (&(f`c@I  
  return (T2 & )r2; 8T4J^6  
} 8{C3ijR  
} ; (yfTkBy  
hlRE\YO&8R  
T (qu~}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {/ta1&xyG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lK-I[i!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s6B@:9  
4tI~d8?pk+  
return l(i, j) = r(i, j); \ (,2^T'$J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s>5 Z  
Q*he%@w  
  return ( int & )i; {% P;O ?  
  return ( int & )j; =u(fP" |{  
最后执行i = j; 8/:\iPk0  
可见,参数被正确的选择了。 5 F-Q&  
iaB5t<t1r  
XL:7$  
:|a[6Uwl\V  
AF@C9s  
八. 中期总结 157X0&EX  
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: b}fH$.V@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r$KDNa$/a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wQ5__"D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oW6.c]Vo  
STI8[e7{  
KvQ9R!V  
<*[(t;i  
*$QUE0  
\21!NPXH2  
九. 简化 PJ'l:IU  
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。 wNlp4Z'[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0^+W"O  
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: mU!c;O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w^~,M3(+)1  
  +-*/&|^等 t?\osPL  
2. 返回引用。 r <U }lK  
  =,各种复合赋值等 PYZ8@G  
3. 返回固定类型。 Q8_d]V=X:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FX{Sb"  
4. 原样返回。 ^dro*a,  
  operator, C-8@elZ1  
5. 返回解引用的类型。 fIu/*PFPVY  
  operator*(单目) d/MMPge3  
6. 返回地址。 F J)la9  
  operator&(单目) 7j^,4;  
7. 下表访问返回类型。 [8ih-k  
  operator[] ^Oo%`(D?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |q?A8@\u  
  operator<<和operator>> }q^CR(h (R  
oZQu&O'  
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。 k3&Wv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7>#74oy  
+S$x}b'5q  
template < typename Left > &W1cc#(  
struct value_return hUqIjcuL4  
  { +BESO  
template < typename T > vV%w#ULxE~  
  struct result_1 @>:r'Fmu-  
  { 'h$1vT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `U(FdT  
} ; WHL@]^E@m  
`On%1%k8  
template < typename T1, typename T2 > ~x2azY2DP  
  struct result_2 A," u~6Bn  
  { )<%GHDWL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V V<Zl  
} ; PAJt M  
} ; HZ/e^"cpM  
L:7%Wdyh  
1$4dzI()  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "~XAD(T6  
+d<o2n4!  
下面我们来剥离functor中的operator() 3:s!0ty"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {>9vm!<[*\  
dW6sA65<Y  
return l(t) op r(t) A2..gs/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k*J0K=U|  
return op l(t) fTMn  
return op l(t1, t2) W;Ct[Y 8m  
return l(t) op 4PR!OB  
return l(t1, t2) op `KB;3L  
return l(t)[r(t)] |Y4c+6@_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J.$N<.  
,XU<2jv]  
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: EJrP{GH  
单目: return f(l(t), r(t)); ]@0C1 r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =A{F&:+a]  
双目: return f(l(t)); ',P$m&z  
return f(l(t1, t2)); ^? }-x  
下面就是f的实现,以operator/为例 PKJw%.-  
\(C6|-:GY  
struct meta_divide G0)}?5L1J  
  { ~7ZWtg;B  
template < typename T1, typename T2 > n&1q*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?L x*MJZ  
  { 6/6M.p  
  return t1 / t2; {OIB/  
} xPCRT*Pd  
} ;  4 Fl>XM  
F$M^}vsjGx  
这个工作可以让宏来做: Kl_(4kQE_  
~bf4_5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >cJix 1  
template < typename T1, typename T2 > \ TXdo,DPv7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >e>%AMzo[  
以后可以直接用 4( $p8J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bI+/0X x  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y*=sboX  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) OY Sq)!:  
S#kYPe  
|P@N}P@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 G>=Fdt7Oc  
(@m/j2z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > # ~Doz7~  
class unary_op : public Rettype Q p7h|<  
  { .dI".L  
    Left l; SSxp!E'  
public : .do8\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |M`'   
e>6|# d  
template < typename T > G9|2 KUG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 60;_^v  
      { 7r&lW<:>  
      return FuncType::execute(l(t)); ,~q:rh+  
    } 47N,jVt4  
E;}&2 a  
    template < typename T1, typename T2 > u@1 2:U$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s_  t/  
      { HjIIhl?UY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yDfH`]i)U  
    } "iTjiH)Q(  
} ; >$7x]f  
Y?TS,   
)X?oBNsj  
同样还可以申明一个binary_op 7HkFDI()1  
U0t|i'Hx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?z`={oN  
class binary_op : public Rettype 6se8`[  
  { fX]`vjM{  
    Left l; XwUa|"X6  
Right r; t5%cpkgh4  
public : T:u>7?8o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dzEi^* (8  
 q[ _qZ  
template < typename T > )w0x{_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XjF@kQeM=  
      { GA[Ebzi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T[ZmD{6l  
    } n1J u =C  
`mzlOB  
    template < typename T1, typename T2 > ]R_R`X?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x>}ml\R  
      { gzIx!sc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iI{L>  
    } Ec!!9dgRQ  
} ; gYD1A\  
4d`YZNvZW/  
Hl,{4%]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j@>D]j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9a=Ll]=\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r|EN5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 g3z/yj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M@R"-$Z  
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。。。 X'88W-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %Gl1Qi+Po_  
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) ed2r<H$  
下面是修改过的unary_op 4.p:$/GTS  
? G`6}NP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #jh5%@  
class unary_op (CAV Oed  
  { v*y,PY1*  
Left l; abVEi[nP  
  Cs]\3R|D`  
public :  ^~B#r#  
d<] eJ{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {Y+e|B0  
_B&;z $  
template < typename T > .$&vSOgd(  
  struct result_1 ?YFSK  
  { AGlFbc(L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NljcHe}Qy  
} ; o -x=/b  
0 4ceDe  
template < typename T1, typename T2 > 5p.#nc!;y  
  struct result_2 Np opg1Gv>  
  { lR ZuXo9<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1OFrxSg  
} ; jTsQsHq   
i:R_g]  
template < typename T1, typename T2 > #FGj)pu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sVS),9\}  
  { P1qnU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w`Cs,  
} x1+V  
H"JzTo8u  
template < typename T > xCU pMB7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |n;);T(  
  { F~rl24F  
  return OpClass::execute(lt(t)); W-r^ME  
} pV8tn!  
<uFj5.  
} ; +$>aT (q  
k_u!E3{~  
58HAl_8W  
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 E6xdPjoWy  
好啦,现在才真正完美了。 j7w9H/XF}  
现在在picker里面就可以这么添加了: *wJz0ex7R/  
!9r%d8!z  
template < typename Right > FhBV.,bU,m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KCZ<#ca^  
  { aYk: CYQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [+A]E,pv]1  
} -\%5aXr  
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。 \@h$|nb  
6/g 82kqpk  
/L(}VJg-  
-Mrt%1g  
7KUf,0D  
十. bind 7J6Z?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ppLLX1S  
先来分析一下一段例子 /4 Kd  
T)q Uf H  
,1CmB@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "|&3z/AUh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BL>~~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~9k E.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `?l /HUw  
我们来写个简单的。 {/5aF_0D.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {gu3KV  
对于函数对象类的版本: d5 {=<j  
6pC1C.  
template < typename Func > %c]N-  
struct functor_trait j bT{K|d-  
  { I!kR:Z  
typedef typename Func::result_type result_type; >hG*=4oh  
} ; ?0sTx6x@  
对于无参数函数的版本: LN$T.r+  
w03Ur4>T  
template < typename Ret > KMqGWO*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y+g(aak+.  
  { /d"@$+  
typedef Ret result_type; -nUK%a"(D  
} ; ;;CNr_  
对于单参数函数的版本: 8vR'<_>Q  
_p9"MU&}  
template < typename Ret, typename V1 > cyabqx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > utC^wA5U~  
  { >@4AxV\  
typedef Ret result_type; Y}Y~?kE>M|  
} ; \"Z\Af<  
对于双参数函数的版本: OZ"76|H1`  
UM]3MS:[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `f~$h?}3-@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &0%B3  
  { hy$VG%b;#  
typedef Ret result_type; \l 8_aj  
} ; M_r[wYt!  
等等。。。 a{rUk%x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "sY}@Q7  
8?: 2<  
template < typename Func > '}bmDb*  
struct func_return R1<$VR  
  { $}z/BV1I  
template < typename T > Z*h}E  
  struct result_1 @>J(1{m=Gy  
  { oK4xRv8Hd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V3d$C&<(  
} ; BD86t[${W  
UTN[! 0[  
template < typename T1, typename T2 > 87eH~&<1  
  struct result_2 y*US^HJOZ  
  { I Xm[c@5l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *n[B Bz  
} ; @v&s|X '  
} ; ozl!vf# kv  
PDCb(5  
MEp{&#v|1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ld/6{w4ir  
*">CEQ[MT  
template < typename Func, typename aPicker > Km,o+9?1gF  
class binder_1 WXDo`_{R  
  { vX}w_Jj>  
Func fn; )EKWsGNe/  
aPicker pk; 'd&4MA0X  
public : 2efdJ&eIV  
z5Tsu1 c  
template < typename T > }&2,!;"">3  
  struct result_1 FH$q,BI!R  
  { :eJJL,v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vH1,As  
} ; *,*O.#<6  
P B5h5eX  
template < typename T1, typename T2 > IA[:-2_  
  struct result_2 T:H~Y+qnt  
  { W3\E; C-g0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y;<suGl  
} ; [C<K~  
X!'C'3X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $|3zsi2  
u U>L (  
template < typename T > i^ |G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $?]`2*i  
  { uozq^sy  
  return fn(pk(t)); j6XHH&ZEb  
} (6:.u.b  
template < typename T1, typename T2 > NqNU:_}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tcc83_Iq  
  { '` 2MxRP  
  return fn(pk(t1, t2)); vTK8t:JQ~  
} jWi~Q o+  
} ; d ePk}Sn  
RjPkH$u'Pj  
#W3H;'~/5  
一目了然不是么? L=EkY O%\"  
最后实现bind H>;,r ,  
r =vY-p  
Qzo -Yw`=  
template < typename Func, typename aPicker > W;UPA~nT~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _X;,,VEV!  
  { SG|AJ9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M<*Tp^Y'  
} H@$K /  
<HN+pi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KB :JVK^<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 h-;> v.  
*ls6k`ymL  
十一. phoenix V;"2=)X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A%F8w'8(  
R%\3[  
for_each(v.begin(), v.end(), 7vFmB  
( n_RZ:<Gr  
do_ hZL!%sL7  
[ |9]-_a  
  cout << _1 <<   " , "  p#]9^oA  
] r"h09suZBW  
.while_( -- _1), Xy 4k;+  
cout << var( " \n " ) @-\=`#C**  
) 7sOAaWx  
); ,\P|%yv  
^\Q,ACkZb  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [m h>N$  
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 C=q&S6/+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #<9'{i3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;w"h n*  
tugIOA  
3))R91I  
template < typename Cond, typename Actor > )z@ +|A  
class do_while  ArAe=m!u  
  { JkT!X  
Cond cd; $fD%18  
Actor act; ro<w8V9.a  
public : $poIWJMc  
template < typename T > p19(>|$J  
  struct result_1 2ns,q0I A  
  { @Q2E1Uu%  
  typedef int result_type; yLfyLyO L  
} ; S$fS|N3]%  
^ [m-PS(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *kK +Nvt8s  
5~DKx7P!Z  
template < typename T > !9$}1_,is  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H@wjZ;R  
  { NJr)f  
  do 'R+^+urq^  
    { M *3G  
  act(t); "'Fvt-<^S7  
  } P (7el  
  while (cd(t)); 2(3Q#3V  
  return   0 ; qtZzJ>Y  
} eF{uWus  
} ; :'ZR!w  
pn(i18 x  
e6T?2`5P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2v*X^2+  
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。 zFwO(  
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。 hNp.%XnnZ  
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。 f,@~@f X  
下面就是产生这个functor的类: pG/g  
hH?ke(&=f  
r9-)+R J  
template < typename Actor > f+c{<fX  
class do_while_actor "KY]2v.  
  { D@iS#+22  
Actor act; _9/Af1 X  
public : .d4&s7n0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lg jY\?  
!6s]p%{V  
template < typename Cond > kf)s3I/`(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *b1NVN$  
} ; DsiyN:o'+  
}-WuHh#  
6 )Qe*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。 _1\H{x  
最后,是那个do_ [rhK2fr:i  
@hOY&  
Tr HUM4  
class do_while_invoker M""X_~&I"  
  { As#/ln$nE  
public : ]G=^7O]`C!  
template < typename Actor > gHU0Pr9'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !=+hU/e  
  { G9> 0w)r  
  return do_while_actor < Actor > (act); P-\T BS_O  
} $D#eD.  
} do_; u O~MT7~[X  
D)JI11a<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !2]G.|5/A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DzvGR)>/  
最后来说说怎么处理break和continue X]%n#\t,]  
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。 cU=EXyP%  
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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