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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BHd&yIyI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aiQ>xen5C5  
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, ZtV9&rd7  
!zux z  
K)-U1JE7  
ln$&``L  
  class filler 4oK?-|=?  
  { vh"R'o  
public : *Nw&_<\9Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /+8JCp   
} ; $iI]MV%=  
Q Btnx[  
#%`|~%`{:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9)0D~oUi  
v$~QU{ &  
0T@Zb={  
zw+B9PYqX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -d8TD*^  
@_U;9)  
,%n\=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #?5 (o  
8 ![|F:  
@*}D$}aR'V  
-c(F1l  
二. 战前分析 wDcj,:h`  
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。 vK 7^*qr;j  
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 ^cV;~&|.Xk  
$>*3/H  
if}-_E<F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wkP#Z"A0~  
  /* --------------------------------------------- */ (2$( ?-M  
vector < int *> vp( 10 ); I{ HN67O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aki _RG>U'  
/* --------------------------------------------- */ tDSJpW'd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (]b!{kS  
/* --------------------------------------------- */ =fu :@+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MA;1 ;uI,  
  /* --------------------------------------------- */ U2{ dN>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "Weg7mc#  
/* --------------------------------------------- */ +hvO^?4j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `1'6bp`Z  
&@%W29:  
UH]l9Aq$P  
I3 .x9  
看了之后,我们可以思考一些问题: KQacoUHrK?  
1._1, _2是什么? `n$I]_}/%  
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。 :/y1yM  
2._1 = 1是在做什么? 7+]=-  
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。 `^bgUmJ~  
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。 D-8O+.@  
6WV\}d:  
GMMp|WV|  
三. 动工 5:O-tgig.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }~#pEX~j*  
HkQ*y$$  
W`K7 QWV4  
&Ts-a$Z7?S  
template < typename T > O_$m!5ug  
class assignment j2Tr $gx<  
  { >"gf3rioW  
T value; W4[V}s5u  
public : )A!>=2M `  
assignment( const T & v) : value(v) {} gfsI6/Y  
template < typename T2 > EG0WoUX|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u1t% (_h  
} ; L~(_x"uXd  
Ae69>bkE0  
+#GQ,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k:JrHBKv\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k9$K}  
gT$Ju88  
<.pU,T/  
f>aEkh6u9  
  class holder jZh';M8"  
  { P/xKnm~  
public : R16'?,  
template < typename T > K#*reJ}K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !lEY=1nHOJ  
  { SxdE?uCUS  
  return assignment < T > (t); (ohq0Y  
} .{ 44a$)  
} ; [!}:KD2yX  
%FXfqF9  
ObLly%|i  
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: + ` s@  
#?q&r_@@  
  static holder _1; \zieyE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8#(Q_  
~\=1'D^6CK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7:9.&W/KE  
而不用手动写一个函数对象。 /J04^ 6  
,S'p %g  
 yyv8gH  
I *x[:)X8  
四. 问题分析 9;Itqe{8w  
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。 Gqcq,_?gt  
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。 ?47@ o1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Vnx,5E&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Yu?95qktP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <,3^|$c%  
%6L^2 X  
五. 问题1:一致性 , #U .j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @?=|Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s:p[DEj-  
/rq VB|M  
struct holder S|apw7C  
  { |~'IM3Jw(Y  
  // M@4UGM`J  
  template < typename T > >tO`r.5u9  
T &   operator ()( const T & r) const RY c!~Wh~Y  
  { L,mQ   
  return (T & )r; PH?#)l D  
} } @K FB  
} ; hF@Gn/  
[[>wB[w  
这样的话assignment也必须相应改动: I4i2+ *l}  
*g y{]  
template < typename Left, typename Right > 2WtRJi?b|  
class assignment F#5B<I  
  { >Y_*%QGH_  
Left l; A-,up{g  
Right r; ##@$|6  
public : (>`5z(X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mjWU0Gh%*  
template < typename T2 > yHHt(GM|o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0{dz5gUde  
} ; #ggf' QIHp  
N@O8\oQG  
同时,holder的operator=也需要改动: 3 dht!7/  
w"OP8KA:^T  
template < typename T > L3 G \  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X@k`3X  
  { F%i^XA]a*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .so[I  
} jy giG&H  
Qtbbb3m;  
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。 fO0(Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F1jglH/MF)  
usEwm,b)  
return l(rhs) = r; 0PU8 #2pR  
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。 UlAzJO6"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S,<EEtXQ  
UJfEC0  
template < typename Tp > YqPQ%  
class constant_t uq, { tV  
  { = M]iIWQ@`  
  const Tp t; UB 6mqjPK  
public : Si_%Rr&jW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZQ_xDKqRV  
template < typename T > z)z{3rR|PW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iCW*]U  
  { 6oLwfTy  
  return t; (9<guv  
} %]I ZLJ  
} ; &^}6 9  
|1ST=O7.LH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YO}1(m  
下面就可以修改holder的operator=了 wjh=Q  
Zs}5Smjl;%  
template < typename T > SB5&A_tr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AX= 1b,s  
  { 3t<a $i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y`o+XimX  
} zo[[>MA  
^| /](  
同时也要修改assignment的operator() ep=qf/vd<  
~=KJzOS,S  
template < typename T2 > 0pJ ":Q/2)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >nw++[K_  
现在代码看起来就很一致了。 n>A98NQ  
;Ra+=z}>  
六. 问题2:链式操作 Pb8^ b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $<^u^q37u  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "Kc>dJ@W  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ya;9]k8,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6I!7c^]t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^bc;[x&N  
c%[#~;E  
template < typename T > [Z~ 2  
struct result_1  ~BDu$  
  { e|&6$A>4]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `5~ +,/Ys  
} ; UK1_0tp]x  
] )F7)  
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: !'j?.F $}  
2*N_5&9mE  
template < typename T > esHQoIhd  
struct   ref 'yV?*a  
  { b8%C *r7  
typedef T & reference; >[ Ye  
} ; &BtK($  
template < typename T > F:D orE  
struct   ref < T &> <c%W")0  
  { m8 SA6Y\  
typedef T & reference; wWSdTLX  
} ; K{ \;2M  
`E!N9qI?t$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "Vr[4&`  
7lS#f1E  
template < typename T > <`jLY)sw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #[e  
  { 2-"0 ^n{  
  return l(t) = r(t); H-3Eo#b#  
} B%KG3]  
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。 6<N5_1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &z]K\-xp  
lip[n;Ir>  
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 kl"+YF5/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M @3"<[g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @ JvPx0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u(OW gbA3  
最后的布局是: eL4NB$Fb  
                Add "wlt> SU  
              /   \ Ov#=]t5  
            Divide   5 j S;J:$>^  
            /   \ /s-A?lw^2  
          _1     3  Y!WG)u5  
似乎一切都解决了?不。 ]$p{I)d&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 P7 PB t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 C-8qj>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?-tVSRKQ  
M:P0m6ie  
template < typename Right > R(-<BtM!-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const avy"r$v_&  
Right & rt) const $5v0m#[^  
  { dJv!Dts')C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oky**B[D'  
} }hYZ" A~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $ ''9K  
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;I6Q1I  
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。 {CR5K9  
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。 "+zCS|   
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。 sP-^~ pp  
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? 9}c8Xt^&  
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: 557(EM  
wHIj<"2  
template < class Action > O:{U^K:*  
class picker : public Action DAwqo.m  
  { CiR%Ujf  
public : sHcTd>xS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]`bQW?  
  // all the operator overloaded 2kv7UU#q2  
} ; 6G}+gqbX  
 PlYm&  
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。 L{E^?iX  
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: wBQF~WY  
* ,v|y6  
template < typename Right > >|6iR%"f#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .))v0   
  { +525{Tj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G&;j6<hl  
} +dBz`W D  
c*`>9mv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > goJ|oi  
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。 /)xlJUq  
N$x tHtz8"  
template < typename T >   struct picker_maker SxK:]Aw  
  { \uME+NF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +[J/Zw0{  
} ; EZ.!rh~+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &20P,8@  
  { : L_BG)dM  
typedef picker < T > result; pxSX#S6I  
} ; U$H @ jJ*  
#wc \T  
下面总的结构就有了: ^ FZ^6*  
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。 oo=#XZkk  
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。 *_ +7ni  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Gn)y> AN  
至此链式操作完美实现。 "lNzGi-H  
]I/Vbs  
QQe;1O  
七. 问题3 `VQb-V  
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。 =`Y.=RL+'n  
Y~)T  
template < typename T1, typename T2 > h;V,n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :K?0e `  
  { Z?J:$of*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tRw@U4=y  
} @<M*qK1h  
B/Gd(S`@q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -[OXSaf6  
"4H8A =  
template < typename T1, typename T2 > $|$e%   
struct result_2 g(O;{Q_  
  { O+=vEp(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M=xQ=j?  
} ; vG^#Sfgtw  
Y${l!+q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? j5 Un1  
这个差事就留给了holder自己。 >)_ojDO  
    )' xETA  
;eigOU]  
template < int Order > eQO#Qso]  
class holder; .$", *d  
template <> yMLOUUWa8x  
class holder < 1 > 'SLE;_TD  
  { \Hqc 9&0  
public : aTGdmj!  
template < typename T > A=Dhod  
  struct result_1 Px M!U!t  
  { wFlvi=n/  
  typedef T & result; NZu)j["  
} ; 44\>gI<  
template < typename T1, typename T2 > 7@a 0$coP  
  struct result_2 8u2+tB  
  { Sd IX-k.  
  typedef T1 & result; 9Q W&$n^  
} ; O3n_N6| q  
template < typename T > #JA}3]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4z:#I;  
  { 5j"1z1_&  
  return (T & )r; S bsouGD,{  
} Ni*Wz*o  
template < typename T1, typename T2 > P&*sB%B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +VEU:1Gt  
  { )[&_scSa  
  return (T1 & )r1; @\(vX]  
} ?IX!+>.H  
} ; OlxX.wP  
lEPAP|~uw  
template <> {OT:3SS7  
class holder < 2 > j1Yq5`ia  
  { 7.<^j[?  
public : ;]CVb`d  
template < typename T > GR'Ti*Qi  
  struct result_1 r)1Z(tl  
  { L6 6-LMkH  
  typedef T & result; +TN9ujL6@  
} ; tJ& 5tNl  
template < typename T1, typename T2 > 2aNT#J"_  
  struct result_2 7Tf]:4Y"  
  { q}L+/+b  
  typedef T2 & result; m:`@?n~..  
} ; K&A;Z>l,v5  
template < typename T > 77gysd\(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TUp%FJXA|  
  { 3Rl,GWK  
  return (T & )r; ned2lC&'d>  
} 5 HV)[us  
template < typename T1, typename T2 > ,:v&4x&=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3+OsjZ  
  { 9x~-*8aw  
  return (T2 & )r2; OIaYHA  
} 3$M3Q]z  
} ; 0?Yz]+{C  
E\2Ml@J  
8{&["?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 XOb}<y)r~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /jD-\,:L}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i4Z4xTn  
>tRHNB_  
return l(i, j) = r(i, j); i 6no;}j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 00vBpsZj2;  
b_$ 1f >  
  return ( int & )i; V*jsq[q=  
  return ( int & )j; >cOei K  
最后执行i = j; &hZwZgV +3  
可见,参数被正确的选择了。 B(HT.%r^A  
<"&'>?8j  
t Y1Et0  
&m{'nRU}c  
0.(<'!"y  
八. 中期总结 Z/ bB h  
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: utO.WfWP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X} JOX9pK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KI&:9j+M)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *FgJ|y6gk  
@ Gjny BJ  
X, fu!  
A[/I#Im7  
R"6;NPeo  
18!VO4u\I  
九. 简化 |w)5;uQ&\  
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。 2wh#$zGy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X:q_c=X  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: o<VP'F{p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !Rw&DFU  
  +-*/&|^等 8:g!w:$x  
2. 返回引用。 6* rcR]  
  =,各种复合赋值等 i Q`]ms+  
3. 返回固定类型。  mIc:2.q^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /8CY0Ey  
4. 原样返回。 *{/@uO  
  operator, F&@|M(  
5. 返回解引用的类型。 ]rX9MA6  
  operator*(单目) sB7" 0M  
6. 返回地址。 o)]FtL:mm  
  operator&(单目) OeTu?d&N  
7. 下表访问返回类型。 `bP?o  
  operator[] D\rmaF+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2cnj@E:5l  
  operator<<和operator>> VWvoQf^+  
&IQ%\W#aY  
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。 fGu!M9qN4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f$D@*33ft  
!= zx  
template < typename Left > *6*-WV6  
struct value_return 79ZxqvB\  
  { _PB@kH#  
template < typename T > obGWxI%a  
  struct result_1 wGXwzU  
  { wJIB$3OT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B?(4f2yE  
} ; oX|?:MS:  
0\ f-z6  
template < typename T1, typename T2 > ~iTxv_\=6u  
  struct result_2 \graMu}-  
  {  5H.Db  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %x2b0L\g  
} ; )/%S=c  
} ; :('I)C  
GXeAe}T  
HF4Lqh'oco  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V*qY"[   
YBylyVZ  
下面我们来剥离functor中的operator() @36S}5Oa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zh?4K*>.k  
FzhT$7Gw  
return l(t) op r(t) iG-N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BED@?:U#h  
return op l(t) ?aJ6ug  
return op l(t1, t2) xwLy|&  
return l(t) op 5b fb!7-[i  
return l(t1, t2) op 5c;En6W  
return l(t)[r(t)] AN10U;p/O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Mo|yv[(K ,  
jsWX 6(=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: WZ"W]Jyy{  
单目: return f(l(t), r(t)); on5 0+)uN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J#@lV  
双目: return f(l(t)); -A;w$j6*  
return f(l(t1, t2)); x u,htx  
下面就是f的实现,以operator/为例 [Yvsa,2  
 1ZNNsB  
struct meta_divide FNJ!IkuR  
  { ;IhPvff  
template < typename T1, typename T2 > 9HKf^+';n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3kw}CaZ6  
  { sRi%1r7  
  return t1 / t2; \^s2W:c  
} ]wf |PU~nr  
} ; <ge}9pU)o^  
`]&*`9IK{  
这个工作可以让宏来做: uQ1jwYK`7  
-$L(y@%X^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X 7&U3v  
template < typename T1, typename T2 > \ @ RX`>r{_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xN "wF-s4?  
以后可以直接用 {Y "8~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ||fvKyKW>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q 3X  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) cuMc*i$w!  
T^NJ4L4#  
@#CF".fuN>  
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 bqNLkw#  
%O_t`wz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &%:*\_2s  
class unary_op : public Rettype _/ Tlqzp  
  { 5% 'S  
    Left l; V^vLN[8_\  
public : g z`*|h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z+Z%H#9e  
qAORWc  
template < typename T > w5 Z2N[hy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9b%|^ .B  
      { [yvt1:q  
      return FuncType::execute(l(t)); LV\ieM  
    } Un\Ubqi0  
\gP. \  
    template < typename T1, typename T2 > /pU|ZA.z'2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i\vpGlx  
      { Z?C4a }  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w Oj88J)  
    } &58 {  
} ; V0S6M^\DK  
Z !Z,M' "  
%A=|'6)k2  
同样还可以申明一个binary_op QSv^l-<  
lT3|D?sF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5Abz 5-^KH  
class binary_op : public Rettype l\Cu1r-z  
  { /khnl9~+  
    Left l; ik1XGFy?  
Right r; ?4MSgu  
public :  kMqD iJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H8sK}1.  
,b4~!V  
template < typename T > MyqiBGTb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XUf7yD  
      { i#tbdx#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J$#D:KaU:N  
    } qKA_ A%  
|[DV\23{G  
    template < typename T1, typename T2 > )kF2HF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v10mDr  
      { nrF!;:x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D|[/>x  
    } rI *!"PL  
} ; ~R'BU=!;F  
+R9%~Z.=  
Vv2{^ !aZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Fdr*xHx$P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .@Hmg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a" ^#!G<+  
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。 TG4^_nRl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gh'kUZG a  
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。。。 xSdN5RN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K_Z+]]$#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) E`(5UF*>  
下面是修改过的unary_op @|E;}:?u  
Lp!0H `L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |$Qp0vOA}  
class unary_op Kyu@>9Ok  
  { ,cPkx~w0  
Left l; [6G=yp  
  {uEu >D$8  
public : Lblet  
J-b~4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %l%=Dkss  
6W]OpM  
template < typename T > 7KeXWW/d  
  struct result_1  !,Qm  
  { SQKi2\8w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %7iUlO}}V  
} ; :a=ro2NH  
N/(ofy  
template < typename T1, typename T2 > Z(l9>A7!  
  struct result_2 GA(OK-WUd  
  { 4P`PmQ=GQh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8I<_w4fC  
} ; YGfA qI y  
KBd7|,j  
template < typename T1, typename T2 > 0&.LBv8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zoR,RBU6  
  { CQj/e+eE4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x`Vy<h 33  
} 4u@yJ?U  
(6e!09P&  
template < typename T > b=V)?"e-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CM`x>J  
  { RA#\x.  
  return OpClass::execute(lt(t)); {bW"~_6}  
} L-`(!j  
Q -M rH   
} ; 7ytm .lU  
9)ACgz&(  
aIQrb  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !&'# a  
好啦,现在才真正完美了。 k,a,h^{}j  
现在在picker里面就可以这么添加了: #"=%b e3  
 =|^X$H  
template < typename Right > un.G6|S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >|v=Ba6R0  
  { p Z0=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s'R~ r  
} bMSD/L  
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。 8W(<q|t  
w g$D@E7  
ac2}3 $u  
N;e;4,_ n  
rdORNlK&  
十. bind s 4MNVT  
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。 'hxs((['\  
先来分析一下一段例子 ;5&k/CB1  
'=KuJ0`nE9  
Wpiv1GZ%c8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NvXj6U*%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |U8>:DEl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6lB{Ao?|  
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。 {KF7j63  
我们来写个简单的。 $I?=.:<+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V`WI"HO+  
对于函数对象类的版本: gn-=##fT:i  
(2\li{$e  
template < typename Func > "r5'lQI  
struct functor_trait [{hLF9yPx  
  { 6^7)GCq [  
typedef typename Func::result_type result_type; U'JP1\  
} ; m~Lf^gbG?  
对于无参数函数的版本: VZU Zngw  
,\.YJD>z  
template < typename Ret > F2Nb5WT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :6\-9m8JM  
  { uYG #c(lc  
typedef Ret result_type; )_Z]=5Ds  
} ; BsoFQw4$9  
对于单参数函数的版本: + TPbIRA  
>WGX|"!"  
template < typename Ret, typename V1 > m]+X }|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  9'L1KQ  
  { ucIVVT(u  
typedef Ret result_type; T{5M1r  
} ; 31 KDeFg  
对于双参数函数的版本: Ri^sQ<~(  
z6GL,wo#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cP}5}+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C=xo&I7  
  { A"P\4  
typedef Ret result_type; X=S}WKu  
} ; E9~&f^f  
等等。。。 {Sd@u$&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mSVX4XW<  
`<]P"G  
template < typename Func > DzX6U[=  
struct func_return 2dp*>F0L  
  { 20SF<V  
template < typename T > D@/9+]-,  
  struct result_1 #R"9)vHp  
  { ]5qjK~,4b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; brp N >\  
} ; [A.eVuV;+  
Rx_,J%0Fq  
template < typename T1, typename T2 > ;iwD/=Y  
  struct result_2 tA;ZW2$#  
  { g%<{G/Tz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <uWJ>sg^ 6  
} ; Gc3PN  
} ; P~b%;*m}8  
}[hDg6i  
DbPBgD>Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r&j+;JM5  
iG;d0>Sp  
template < typename Func, typename aPicker > 9I^H)~S  
class binder_1 J\Oc]gi\L  
  { L@^ !(  
Func fn; ]9~#;M%1  
aPicker pk; n]6w)wE (  
public : IAt+S-q0  
N8/Au=De_  
template < typename T > rsq'60  
  struct result_1 H7cRWB  
  { ] BP^.N=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2yVGE p^  
} ; [8om9 Z3  
BhhK| U/  
template < typename T1, typename T2 > ;r2b@x:<_  
  struct result_2 CM@"lV_  
  { 6P/9Vh j'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N|^!"/  
} ; 5u=U--  
st1M.}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;#Crh}~  
$7k04e@ ]  
template < typename T > QtO[g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % 'L=  
  { KlSY^(kHR  
  return fn(pk(t)); swe8  
} @% 5F^Vbd  
template < typename T1, typename T2 > @)M.u3{\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )9;kzp/  
  { X~/ 9Vd g  
  return fn(pk(t1, t2)); YRT}fd>R&  
} [;kj,j  
} ; !UPAEA  
R.n`R|NOd  
5Dh&ez`oR'  
一目了然不是么? nG(|7x   
最后实现bind "}azC|:5  
R}=]UOqH-  
n$\6}\k  
template < typename Func, typename aPicker > KcMzZ!d7m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B1AF4}~5  
  { RAXJsF^5o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {3 yws 4  
} RWEgUDX^/  
:fMM-?s]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W0C$*oe!_i  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^LAS9K1.  
BRQ5  
十一. phoenix )F9V=PJE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BM}a?nnoc  
t3h \.(mq  
for_each(v.begin(), v.end(), :d/:Ga5v!  
( <i`K%+<WO  
do_ E<.{ v\  
[ Yv|bUZ @  
  cout << _1 <<   " , " _ d"Y6 0  
] 9#A{C!75(y  
.while_( -- _1), tZ6v@W  
cout << var( " \n " ) i\c^h;wX  
) ]`+"o[  
); ?2 O-EiWjZ  
JO;` Kz_$  
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: d`rDEa  
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 s?gXp{O?X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +r34\mAO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i_Q4bhVj  
r'}k`A 5>  
P|QnZ){  
template < typename Cond, typename Actor > YJ;a{)e  
class do_while _a02#  
  { "q#g/T  
Cond cd; yyYbB]D  
Actor act; ~s^6Q#Z9|  
public : fTnyCaB  
template < typename T > 1 </t #r  
  struct result_1 Zi'8~iEH  
  { P<w>1 =  
  typedef int result_type; ` G/QJH{I  
} ; Ay. q)  
Y K62#;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kKTED1MW&W  
DL/*t.)"et  
template < typename T > >!WBl Sy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !EC\1rmdlN  
  { '[M2Q"X  
  do gbi~!S-  
    { *xX0]{49q  
  act(t); X([n>w  
  } a}8>(jtSt  
  while (cd(t)); 4rCqN.J  
  return   0 ; e2H'uMy;&  
} XT;IEZQZ  
} ; oZ>]8vw  
Kh_>Vm/  
vt7C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :=fHPT  
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。 E~U|v'GCd  
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。 ZtZV:re=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 a[OLS+zf!P  
下面就是产生这个functor的类: A&|(%  
m_W.r+s~C4  
i_9/!D  
template < typename Actor > [aVJYr2  
class do_while_actor [75e\=wK  
  { '48|f`8$  
Actor act; eh# (}v  
public : -cC(d$y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q? |MBTo  
k{&E}:A  
template < typename Cond > M;@03 x W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yH0ZSv  
} ; 'g, x}6  
]$%4;o4O  
 E8V\J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8c' -eT"  
最后,是那个do_ U\plt%2m>  
s.Ic3ITd,  
15yV4wHr  
class do_while_invoker F973U  
  { {@`Uf;hPAX  
public : =*G'.D /*  
template < typename Actor > <{~UKi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &^<T/PiR  
  { \{^yB4F_Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?DTP-#5Ba  
} `RLrT3 4  
} do_; B$eF@v"  
Al;oI3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G~j<I/)"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 omU)hFvyS  
最后来说说怎么处理break和continue v[=E f  
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。 ]qT r4`.  
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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